CS212800B2 - Delivery apparatus with hydrostatic torque transfer by cylindrical pistons - Google Patents

Description

Vynález se týká výtlačného zařízení s hydrostatickým' přenosem otáčivého .momentu válečkovými .písty, sestávající z bloku válců, který má radiální vývrty s pravoúhlým průřezem, v nichž jsou uloženy písty, z nichž každý je -opatřen. pístovou čepičkou, na -níž působí periodicky tlak média, a válečkem, uloženým na pístové čepičce pístu, z kotoučové - vačky, která -obklopuje blok válců s nejméně jedním zdvihem- a o niž se . cpírá ústrojí s válečky.

V takových výtlačných zařízeních s -radiálním uspořádáním -pístů, v nichž se síla pístu přeměňuje přes zvedací - kroužek, který excentricky obklopuje -rotor, nebo přes - vícezdvihovou vačku -obklopující rotor, na odpovídající otáčivý moment, jsou nejdůležitějším členem řetězu přenášejícího sílu písty v jejich vzájemné souhře s -obracením směru působení síly. Požadováno je dobré utěsnění média, které je pod tlakem, vysoký - stupeň účinnosti obracení směru působení síly a malá hmota sem- a tam se pohybujících dílů.

Nejsou známa žádná řešení, která splňují uspokojivě a současně všechny tři podmínky. Buď je dobré utěsnění a obracení je pak dosaženo velkou hmotou pohyblivých částí, přičemž je počet otáček omezen urychlovacími silami — -takzvaná pomaloběžná zaří2 zení, nebo je při malé hmotě pohyblivých částí obracení neuspokojivé — takzvaná rychloběžná zařízení.

Vynález má za úkol uzpůsobit pístový a obracecí mechanismus plunžrového stroje pro tři požadavky na dostatečné - utěsnění, dobré obracení a malou hmotu pohyblivých dílů, jež by byly přibližně ve stejné míře splněny.

Vynález je zaležen na poznatku, že je- možné přenášet otáčivý moment hydrostatickým tlakovým- polem.

Pcoistato-ц vynálezu je, že každé ústrojí válečků vytváří s jednou stěnou -radiálního vývrtu, kolmou na směs otáčení, proměnnou, škrticí štěrbinu, zatímco každá pístová čepička pístu vytváří alespoň s druhou stěnou radiálního vývrtu utěsněné místo, přičemž každý váleček - ústrojí jej; dutý a v jeho dutině působí pres kanál ústící do· jedné boční - stěny rovnoběžné -se směrem· otáčení •tlak p média, zatímco - m-ezitlakový -prostor pc, nacházející se v každém- radiálním- výivrtu mezi proměnnou škrticí štěrbinou a pístovou -čepičkou pístu, je vystaven podél první stěny přes průsakové štěrbiny, vytvořené mezi boční -stěnou, druhou boční stěnou, ústrojím válečků . a pístovou čepičkou tlaku p média v dutině ústrojí válečků.

U výtlačného- zařízení podle vynálezu je tedy s výhodou dosaženo rozdělení tlaku na válečky způsobující . obracení .síly, které zároveň vyvolávají nastavení škrticí štěrbiny a přenos síly otáčivého; momentu. Z toho vyplývá, že obě konstrukční části každého pístu, totiž pístová čepička pístu a ústrojí válečků působí v pravoúhlém vrtání pístů zároveň utěsňujícím způsobem, a přenášejí sílu. Tím. se vytváří buď vůlí mezi pístovou čepičkou, pístu a stěnami vrtu ležícími kolmo ke směru otáčení, nebo přlléhá-li pístová čepička pístu těsnicím. způsobem k oběma stěnám vývrtu ležícím kolmo ke směru otáčení, prosakovací štěrbinou pístové čepičky pístu na pravé straně pístu automaticky pevné klapky pro- hydrostatické kapsovité uložení válečku, přičemž druhá, proměnná klapka je mezi povrchem pláště válečku a stěny vývrtu na stejné straně pístu, a toto hydrostatické kapsovité uložení je zajištěno tím, že stěny vývrtu, které jsou paralelní . ke směru otáčení, jsou v oblasti válečku vystaveny tlaku média.

Příklady provedení vynálezu jsou dále vysvětleny s odvoláním ^: ' na výkresy, kde značí obr. 1 uspořádání pístů pro .tři případy známé .a jeden vytvořený podle vynálezu v řezu výtlačným zařízením s radiálními písty, obr. 2 píst podle vynálezu v řezu, . který odpovídá obr. 1 se schematickým udáním rozdělení tlaku při určitém úhlu . křivky vačky, obr. 3a, 3b a 3c . uspořádání . pístů podle {vynálezu v lineárním rozvinutí v různých polohách. kotoučové vačky při vyjíždění pod tlak, obr. 4 . formu provedení válečku pístu s tlakovým vstřikovacím vrtáním válečku v řezu, . obr.' 5.··’ řez podél ..osy V—V v obr. 4, obr. . 6,. 7 a 8 . · vždy . další. . formu . provedení ' hlavic . :-pístů, ' pístových .-uspořádání . vytvořených podle .-vynálezu' v .řezu. ' ' ' .... '.. ..... . ^;

Výtlačné.. . zařízení s radiálními písty znázorněné . . ha . obr. . 1 v řezu . kolmém ..k ose otáčení . je .opatřeno blokem . 1 válce, . který je' obklopen . kotoučovou vačkou. 2a, . 2b, .· 2c, 2 a opatřen . ' vývrty 3a, ’ . 3 b, 3c, . 3, které obsahují . pístová uspořádání 4a, 4b, 4c, 4, jímž je. .. přeš rozdělovač . 5 .. přiváděno tlakové . médium. Blok .. . 1 válce je proti kotoučové vačce 2a, 2b, 2c, 2 a rozdělovači 5 umístěn otočně, . zatímco kotoučová vačka 2a, 2b, 2c, 2 a rozdělovač .5 jsou ' .vzájemně, vzhledem k otáčení, . . pevně spojeny. Na obr. 1 jsou sektorovým. způsobem znázorněna čtyři různá pístová uspořádání, . jejichž prostřednictvím . . sé .. síla . působící . na písty . tlakovým . mědíme mění na· otáčivý moment, totiž tři známa pístová uspořádání 4a, . 4b, 4c a jim: příslušejícími . úseky kotoučové . vačky 2a, 2b, 2c a pístové . uspořádání.·. .4 podle vynálezu s . ·příslušným· úsekem· kotoučové . vačky 2. Zdvih a.‘pov.rčli...pístům, to jest pohlcovací objem .pro . otáčení, jsou .. pro. všechny tyto. konstrukční .způsoby znázorněny stejně. Známý rozdělovač . 5 není blíže vysvětlován. . . ..

U prvého· .známého . pístového uspořádání 4a je к dispozici prostorového oddělení .pístových a .obracecích funkcí. Písty 6a umís těné .ve válcových vývrtech 3a jsou přes ojnici 7a spojeny s křížovým nosníkem· 9a, který nese dvě ústrojí 8a válečkových ložisek. Jedno ústrojí 8a těchto válečkových ložisek slouží pro obracení síly pomocí odvalení po kolonové vačce 2a, zatímco druhé ústrojí 8a přenáší sílu otáčivého. momentu na . opěrné křídlo 10a, .které je spojeno s blokem. 1 válce. I když je u tohoto provedení dosahováno velmi vysoké účinnosti obracecí síly a dobrého těsnicího účinku, omezuje velká hmota pístních prvků velmi silně dosažitelný počet otáček. Mimoto. představuje časti nevýhodu velký vnější .průměr kotoučové vačky 2a, který nelze zmenšit a který se přenáší na stroje tohoto druhu.

U druhého .známého pístového uspořádání 4b (obr. 1] jsou těsnicí a obracecí funkce stále ještě odděleny, ale přitom velmi zhuštěny. Písty 6b umístěny ve válcovitém vývrtu . 3b se třecím způsobem opírají o ústrojí 8b válečkových nebo kuličkových ložisek, které obstarává odivalováním po kotoučové vačce 2b obracení síly. Mnoho třecích míst m.á· za následek velmi špatnou mechanickou účinnost, přitom .však je silně zmenšena hmota a je dosaženo malého vnějšího průměru kotoučové vačky 2b a tím i stroje.

Pístové uspořádání 4c je podobné pístovému uspořádání 4b s oddělenými utěsňovacími a převraceními funkcemi a . má v pravoúhlém vývrtu 3c umístěn čepičkovitý píst 6c, který .se opírá o ústrojí 8c válečkových ložisek Obstarávající obracení síly odvalováním. .po kotoučové vačce 2c, přičemž je otáčivý moment opět přenášen z ústrojí 8c ňa . blok . 1 válce. Pro snížení tření mezi ústrojím 8c a čepičkovitým pístem 6e je na jeho dosedací ploše vytvořena kapsa 11c, která . je . přes radiální . vývrt 12c v čepičko' vitém .. pístu . 6c vystavována . tlaku média. Dále , je čepičkovitý . píst.6c na všech čtyřech bočních plochách opatřen . těsněními 13c, která . jsou . přes . radiální vývrt 12c a příčný vývrt 14c rovněž vystavena tlaku média, a v důsledku toho jsou tlačena na stěny vývrtu pravoúhlého vývrtu 3c. Toto* známé uspořádání 4c vykazuje .oproti pístovému uspořádání 4b poněkud menší ztráty třením, ale má rovněž špatnou mechanickou účinnost a také nebezpečnou možnost přilepení čepičkového pístu 6c v pravoúhlém vývrtu 3c.

U provedení výtlačného zařízení podle vynálezu, znázorněného v následujícím, sektoru, je těsnicí a obracecí funkce sjednocena v automaticky se nastavujícím pístovém uspořádání 4, které sestává z ústrojí dutého válečku, . Umístěného v radiálním, vývrtu 3 a z ..pístové čepičky 6, takže vzniká kompaktní' . konstrukce. Přitom. jsou sice ztráty obracení větší, .než je tomu u pístového . uspořádání 4a, avšak těsnicí účinek je daleko vyšší a hmota značně .menší. Proti pístovým uspořádáním 4b, 4c je dosaženo vyšší mechanické účinnosti — menší ztráty obracení, ještě menší hmoty a ještě vyšší kompaktnosti. Další podrobnosti a způsob působení pístového uspořádání 4 jsou dále vysvětleny s odvoláním na obr. 2, který znázorňuje pístové uspořádání 4 ve větším- měřítku.

V radiálním vývrtu 3 bloku 1 válce, který má pravoúhlý průířez, je umístěno pístové uspořádání 4 sestávající z pístové čepičky 6 a z ústrojí 8 dutého válečku, o který se opírá pístová čepička 6 a které je tlačeno· na kotoučovou vačku 2. Jako u pístového uspořádání 4c .má pístová čepička 6 na své přítlačné ploše k ústrojí 8 dutého· válečku kapsu 11, která je přes radiální vývrt 12 vystavena tlaku p média. Mezi jednou stěnou 15 a druhou stěnou 16, které jsou kolmé ke směru otáčení, je pístová · čepička 6 a ústrojí 8 dutého válečku uloženo s vůlí.

Tlačná síla, vzniklá tlakem, p s radiálním vývrtu 3 pístu je směrována přes pístovou čepičku 6 a kapsu 11, která je rovněž vystavena působení tlaku p, na ústrojí 8 dutého. válečku. V důsledku sklonu i kotoučové vačky 2 je ústrojí 8 dutého· válečku vytlačeno doleva, čímž se štěrbina h_c mezi ústrojím 8 dutého válečku a· stěnou 15 radiálního vývrtu· 3 zmenšuje tak, že v důsledku netěsnosti u štěrbiny hp mezi pístovou čepičkou 6 a stěnou 15 radiálního vývrtu 3, vzniká v meziprostoru mezi dvěma štěrbinami hc a hp tlak p_c, který jednak tlačí pístovou čepičku . 6 silou F_s proti druhé stěně 16 radiálního vývrtu 3 a jednak vyvolává rovnováhu rozležení tlaku, která vnucuje bloku 1 válce rychlost v. Současně se otevírá štěrbina mezi ústrojím. 8 dutého válečku a druhou stěnou 16 radiálního . vývrtu 3 tak, že od místa 17 dotyku pístové čepičky 6 s druhou stěnou 16 radiálního· vývrtu 3 . až k ústí 18 radiálního. vývrtu 3 pístu se nenachází žádný tlak. Toto rozležení tlaků je na obr. 2 symbolicky znázorněno pomocí šipek.

Na cbr. 3a až 3c je v lineárním rozvinutí znázorněno, jak rozdělovač 5 v případě motorického provozu .spojuje pístovou čepičku 6 na segmentu kotoučové vačky 2 s vysokým tlakem, p .média přes vrtání 19 v bloku 1 válce. Nej’ivysší síla, kterou je možno přenášet od kotoučové vačky 2 na blbk 1 válce, odpovídá štěrbině hc = o, to je pc = p. Při daném geometrickém provedení pístové čepičky 6 je toto* pevně dáno maximálním úhlem. i sklonu kotoučové vačky 2, to je při optimální interpretaci dojde, při maximálním sklonu křivky, ústrojí 8 dutého válečku právě ještě k bezsilovému dotyku se stěnou 15, jak je znázorněno na cbr. 3b. Při menším úhlu i sklonu se v důsledku toho. nastavuje kombinace štěrbin, která budí právě tlak Pc, který odpovídá .síle předávané kotoučovou vačkou 2 (obr. 3c). Při velmi malém úhlu i sklenu (obr. 3a) se odklání dokonce i pístová čepička 6 od stěny 15, neboť tlak p_c se v důsledku chybějícího přenosu síly značně snižuje a třecí síla mezi pístovou čepičkou 6 a ústrojím 8 dutého. válečku pře3 važuje. Oprava kombinace pístová čepička 6 a ústrojí 8 dutého válečku znázorněná na obr. 4 a 5, dovoluje nejsnazší konstrukci pro největší rychlosti. V .tomto případě se upouští od samonosné tloušťky ústrojí 8 dutého válečku .a místo toho je vysoký tlak p přiváděna přes kanál 26 do dutiny 21 ústrojí 8 dutého válečku. K tomuto účelu musí boční stěna 22 a . druhá boční stěna 23 obepínat kotoučovou vačku 2, aby byla síranová vůle 24 a druhá stranová . vůle 25 za účelem. ohraničení netěsnosti vždy zachována. Vnitřní tlak tedy zaručuje tvarovou tuhost ústrojí 8 dutého· válečku, dovoluje však vyšší lokální přiléhání na dotykovém místě 26 mezi ústrojím 8 dutého válečku a kotoučovou vačkou 2, čímž je zmenšeným Hertzovým tlakem dosaženo zvýšené tlakové zatížitelnosti.

U příkladů provedení pístových uspořádání podle . vynálezu, které jsou znázorněny na obr. 2 až 5, musí být .pístové čepičky 6 a vzdálenost jedné stěny 15 a druhé stěny 16 radiálního, vývrtu 3 ve směru otáčení zhotoveny velmi přesně, nebol vůle pístové čepičky 6 mezi jednou stěnou 15 a druhou stěnou 16 .radiálního vývrtu 3 určuje těsnicí štěrbinu lip, která podstatně určuje netěsnost pístového uspořádání. Formy provedení znázorněné na dalších obr. 6 až 8 a popsané v dalším textu umožňují upustit od dodržení úzkých tolerancí všech .rozměrů ve směru otáčení. Je toho· dosaženo tím, že každá pístová čepička 6 je v .oblasti stěny 15 a druhé stěny 16 radiálních vývrtu 3 kolmých na .směr otáčení opatřena těsnicími lištami a že mezitlakový prostor, který se nachází mezi proměnlivou škrticí štěrbinou mezi oběma bočními stěnami radiálních vývrtů, které jsou paralelní ke směru otáčení, a váleček a pístovou čepičkou vystaven. tlaku média, Tím je zabráněno tvorbě těsnicí štěrbiny hp .mezi pístovou čepičkou a stěnou 15 radiálního vývrtu 3, která jo kolmá ke směru otáčení, zatímco m-eziprestor, který slouží jako. hydrostatická .ložisková kapsa, je napájen tlakem pc pouze přes neutěsněný tok tlakového média.

Na obr. 6 .je znázorněno' pístové uspořádání 4, u nějž je pístová· čepička 6 z obr. 2 rozdělena na těsnicí lišty 27 a druhou těsnicí lištu 28. Aby se ^^z^l^iránilo. hranění, jsou obě části pístové čepičky 6, redukované na těsnicí lišty 27 .a druhou těsnicí lištu 28, navzájem spojeny pružným, držákem 29. Pružný držák 29 je pružinou 30, která se opírá o blok 1 válce, tlačen ve směru k ústrojí 8 dutého válečku.

Kotoučová vačka 2 radiálního vývrtu 3 pístu ústrojí 8 dutého- válečku jsou stejné jako, u výše . popsaného- příkladu provedení. Kapsa 11 je . tvořena prostorem mezi těsnicí lištou 2,7 a druhou těsnicí lištou 28 a je vystavena stejnému tlaku, který je přiváděn přes vrtání 19 v bloku 1 válce, jako radiální vývrt 3 pístu. Tlak pc v meziprostoru mezi těsnicí lištou 27, ústrojím. 8 dutého válečku a jej ohraničujícími . bočními stěnami radiál ního vývrtu 3 pístu, které jsou rovnoběžné ke směru otáčení, je udržován, neboť dutina ústrojí 8 válečku 8, popřípadě boční stěny jsou vystaveny tlaku p média.

U pístového uspořádání v obr. 6 nastává v důsledku klínového působení těsnicí ' lišty 27 a druhé těsnicí lišty 28 zvýšení třecí síly, takže toto uspořádání je vhodné .jen pro střední tlaky a .menší úhly i sklonu kotoučové vačky 2. V příkladech provedení na obr. 7 a 8 je toto rušivé klínové působení odstraněno tím, že je těsnicí a opěrná funkce pístní čepičky 6 vůči stěně 15 a druhé stěně 16 radiálního' vývrtu 3 oddělena.

Podle obr. 7 jsou v tělese 31 pístní čepičky 6 zapuštěny těsnicí lišta 32 a druhá těsnicí lišta 33, které určují rozložení tlaku na stěně 15 a druhé stěně 16 radiálního vývrtu 3. Klopný moment, vyvolaný tímto rozložením· tlaku, které odpovídá rozložení symbolicky znázorněnému na obr. 2, na tělese 31 pístní čepičky 6, je nyní pohlcován horními okraji tělesa 31 pístní čepičky 6, které jsou zhotoveny jako opěrná lamela 34 a druhá opěrná lamela 35. Vzdálenost s opěrné lamely 34 a druhé opěrné lamely 35 od osy otáčení ústrojí 8 válečku je matematicky přísně vázána se vzdáleností b těsnicí lišty 32 a druhé těsnicí lišty 33 od esy otáčení ústrojí 8 válečku a s maximálním· úhlem i sklonu kotoučové vačky 2, přičemž pístové čepičky 6 podle provedení z obr. 1 až 6 odpovídají pouze hraničnímu případu s = b.

Kotoučová vačka 2, radiální vývrt 3 pístu, ústrojí 8 válečku a kapsa 11 jsou stejné jako. u pístového uspořádání v obr. 1 až 4. V tělese 31 pístové čepičky 6 se nachází

Claims (6)

PŘEDMĚT

1. Výtlačné zařízení s hydrostatickým, přenosem otáčivého momentu válečkovými písty, sestávající z bloku válců, který má radiální vývrty s. pravoúhlým průřezem., v nichž jsou uloženy písty, z nichž každý je opatřen pístovou čepičkou, na níž působí periodicky tlak média a válečkem, uloženým na pístové čepičce, z kotoučové vačky, která obklopuje blok válců s nejméně jedním zdvihem· a o niž se opírá ústrojí válečků, vyznačující se tím, že každé ústrojí válečků vytváří s jednou stěnou (15) radiálního vývrtu (3) a kolmou na směr otáčení, proměnnou škrticí štěrbinu, zatímco každá pístová čepička (6) pístu vytváří alespoň s. druhou stěnou (16) radiálního. vývrtu' (3) utěsněné místo, přičemž každý váleček ústrojí (8) je dutý a . v jeho dutině (21) působí přes konál (20) ústící do jedné boční stěny (22) rovnoběžné se směrem otáčení tlak . (p) média, zatímco mezitlakcvý prostor (pc), nacházející .se iv každém radiálním vývrtu (3) mezi proměnnou škrticí štěrbinou a pístovou čepičkou (6) pístu je vystaven podél první stěny (15) přes průsakové štěrbiny, přídavný vývrt 36 a druhý přídavný . vývrt

37, které zajišťují správné tlakové vstřikování mezi opěrnou lamelou 34 a druhou opěrnou lamelou 35 a těsnicí lištou 32 a druhou těsnicí lištou 33.

Opěrná síla nemusí být pohlcována stěnou 15 a druhou stěnou 16 radiálního· vývrtu 3. Vodicí nástavec 39 tělesa 40 pístové čepičky 6, který je umístěn ve vodicím vývrtu

38, zde úplně dostačuje .(obr. 8). Umožňuje vůbec nejtěsnější konstrukční formu, neboť protože je u radiálních pístových motorů úžlabina tvořena radiální hloubkou Širokého vývrtu, to je stěny 15 a druhé stěny 16, určuje pak při daném pohlcovacím. objemu vnější průměr .motoru. Toto platí zvláště tehdy, jestliže může být pomocí stranového rozdělení místo rozdělovače 5 z obr. 1 — volena vzdálenost vodícího nástavce 39 velká. Pak se v důsledku vazby mezi s, b, i redukuje vzdálenost b. Mimoto . je· možno pomocí vytvoření pístově tvarovaného vodícího nástavce 39 a edvzdušněním ’ vodícího vývrtu 38 otvorem. 41 dosáhnout značné kompenzace třecí síly mezi tělesem 40 pístové čepičky 6 a ústrojím 8 válečku. Pístově tvarovaný vodicí nástavec 39 musí v tomto případě samozřejmě těsně přiléhat na stěnu vodícího vývrtu 38.

Kotoučová vačka 2 ústrojí 8 válečku, kapsa 11 a. těsnicí lišta 32 a druhá těsnicí lišta 33 jsou .stejné jako u provedení z obr. 7; stěna 15 a druhá stěna 16 radiálního vývrtu 3, radiální vývrt 3 pístu a přívodní vrtání 19 jsou v souladu s novou geometrií mírně změněny.

YNÁLEZU vytvořené mezi boční stěnou ' (22), druhou boční stěnou (23) ústrojím (8) válečků a pístovou čepičkou (6) tlaku (p) média v dutině (21) ústrojí (8) válečků.

2. Výtlačné zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že každá pístová čepička (6) pístu je v oblasti boční stěny (15) a druhé boční stěny (16) radiálního vývrtu (3) opatřena nastavitelnou těsnicí lištou (27) a druhou těsnicí - lištou (28), popřípadě těsnicí lištou (32) a druhou těsnicí lištou (33).

3. Výtlačné zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že každá pístová čepička (6) pístu je opatřena opěrnou lamelou (34), druhou opěrnou lamelou . (35) a vodicím. nástavcem (39) pro zachycení klopného. momentu, které . dosedají na stěnu (15), druhou stěnu (16) a vodicí vývrt (38) bloku (1) válců a jsou .prostorově .odděleny.

4. Výtlačné zařízení podle bodu 3, vyznačující .se tím, že opěrné plochy tělesa (31) pístové čepičky (6) pístu se nacházejí uvnitř nastavitelné těsnicí lišty (32) a druhé těsnicí lišty (33), vsazených . radiálně do tělesa . (31) pístové čepičky (6) pístu, při212800 čemž jsou posuvné po boční stěně (22) a druhé boční stěně (23) radiálního vývrtu (3).

5. Výtlačné zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, že těleso (40) pístové čepičky (6) pístu je opatřeno vodicím nástavcem (39) protaženým radiálně dovnitř a opře ným. ve směru otáčení bočně ve vodicím vývrtu (38) bloku (1) válců.

•6. Výtlačné zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, že vodicí nástavec (39) je vytvořen jako posuvný ve vodicím· vývrtu (38), přičemž vodicí vývrt (38) je odvzdušňován otvorem (41) v bloku (1) válců.