CZ306946B6 - Zařízení pro dávkování tekutin, zvláště pro maziva centrálních systémů ztrátového mazání s jednopotrubními dávkovači - Google Patents

Description

Oblast techniky

Zařízení pro dávkování tekutin, výhodně pro maziva centrálních systémů ztrátového mazání s jednopotrubními dávkovači a zvláště pak výhodně pro jednopotrubní dávkovače využívající prstencovou štěrbinu pro plnění nového maziva do dávkovači komory.

Dosavadní stav techniky

Systémy centrálního ztrátového mazání lze zjednodušeně rozdělit na jednopotrubní, dvoupotrubní a progresivní. Z pohledu vynálezu je namístě poukázat na zásadní rozdíl mezi jednopotrubními a dvoupotrubními dávkovači. K jednopotrubnímu dávkovači je připojeno jedno potrubí s tlakovým přívodem maziva ovládajícím ve výtlačném směru pohyb dávkovacího pístu (v opačném směruje pohyb ovládán silou pružiny), u dvoupotrubního dávkovače je pohyb dávkovacího pístu ovládán v obou směrech tlakovým mazivem, přiváděným střídavě dvojicí potrubí.

Jednopotrubní systémy centrálního mazání pracují na základě střídání pracovního a odlehčovacího tlaku, jsou používány zpravidla u stacionárních strojů a zařízení k mazání několika desítek mazaných míst, nepříliš od sebe vzdálených, pracujících v nenáročných klimatických podmínkách. Jako mazivo jsou používány nízkoviskózní oleje nebo tekutá plastická maziva s nejnižší třídou konzistence, jenž jsou dopravována do dávkovačů pod nízkým tlakem (řádově desítky barů). Dvoupotrubní systémy naopak přivádějí k dávkovačům mazivo s vysokou konzistencí pod značně vysokým tlakem (řádově stovky barů).

Spolehlivost jednopotrubních mazacích ztrátových systémů je dána spolehlivostí doplňování dávkovačích komor novým mazivem. Spolu s vysokým průtokovým odporem dopravní cesty (kanálek nebo prstencová štěrbina) je spolehlivost doplňování nového maziva do dávkovačích komor ovlivněna i tekutostí tohoto maziva na vstupu do dávkovači komory.

Jednopotrubní dávkovač obsahuje ve svém tělese jednu či více dávkovačích jednotek s vnitřní dutinou, v níž jsou v zásadě uloženy dávkovači element (zpravidla píst nebo kulička), vratná pružina ovládající jeho vratný pohyb a dvojice jednosměrných ventilů. Dávkovači element rozděluje vnitřní dutinu na vstupní a ovládací prostor a dávkovači komoru. Objem dávky maziva odpovídá zdvihovému objemu dávkovacího elementu (řádově desítky až stovky mm³). Zjednodušeně lze říci, že úkolem jednopotrubního dávkovače je vytlačit dávku maziva z dávkovači komory k připojenému mazacímu místu. Předtím je však třeba mazivo do dávkovači komory dopravit, a to je kámen úrazu všech jednopotrubních dávkovačů. Do dávkovači komory je nové mazivo přepouštěno ze vstupního a ovládacího prostoru při odlehčovacím taktu, přičemž dopravní cesta (kanálek nebo prstencová štěrbina) má značně malý průřez. Vysoké průtokové odpory dopravní cesty brání použití dávkovačů pro viskóznější oleje či plastická maziva.

Existuje celá řada vnitřních uspořádání jednopotrubních dávkovačů řešících přívod maziva do dávkovači komory, z nichž právě dávkovače s prstencovou štěrbinou patří mezi konstrukčně i výrobně nejjednodušší. Ostatní provedení s přepouštěcími kanálky nadále vynecháme - věnovat se budeme jen jednopotrubním dávkovačům s prstencovou štěrbinou.

Mazací cyklus jednopotrubních dávkovačů se skládá ze dvou taktů (fází), kdy při prvním, výtlačném taktu jednotlivé dávkovači písty vytlačí (následkem dynamického účinku přiváděného tlakového maziva) mazivo nacházející se v dávkovačích komorách směrem k mazaným místům. Při druhém, odlehčovacím taktu poklesne tlak v přívodním potrubí a následkem silového účinku pružin dochází k pozvolnému přesunu dávkovačích pístů do výchozí polohy. Současně při tomto

- 1 CZ 306946 B6 zpětném zdvihu pístu je mazivo do dávkovači komory přepouštěno ze vstupního a ovládacího prostoru prostřednictvím prstencové štěrbiny.

Při popisu dosavadního stavu techniky byly použity (vedle vlastních poznatků) informace uvedené v patentovém spise CZ 1991-1760 a z katalogu firmy De Limon (dávkovač maziva ZE-E). Doposud známé dávkovače, využívající prstencovou štěrbinu pro přívod maziva do dávkovači komory, obsahují ve svém tělese jednu dávkovači jednotku, v jejíž válcové dutině jsou v jedné ose uspořádány dávkovači element (píst, kulička), pružina ovládající zpětný pohyb dávkovacího elementu a dvojice jednosměrných ventilů. Prstencová štěrbina mezi dávkovacím elementem ajeho válcovým vedením má konstantní průřez - bez ohledu na polohu dávkovacího elementu tedy vyvolává konstantní průtokový odpor proti průtoku tekutiny touto štěrbinou. Volba tloušťky štěrbiny je přitom kompromisem dvou protikladů, kdy při výtlačném taktu musí štěrbina klást dostatečný průtokový odpor, aby v případě nižšího dynamického účinku přiváděného tlakového maziva nedocházelo k nepřiměřenému prosaku ze vstupního a ovládacího prostoru (k nežádoucímu zvětšování dávky) a naopak při plnícím taktu nesmí tento odpor nepřiměřeně bránit průtoku nového maziva do dávkovači komory. Při návrhu tloušťky štěrbiny je potřeba vzít v potaz i fakt, že s posunem dávkovacího elementu do výchozí polohy klesá lineárně síla pružiny ovládající tento zpětný pohyb.

Zdá se, že výrobci i uživatelé jednopotrubních mazacích systémů se smířili s tím, že je lze používat jen pro nízkoviskózní oleje pro nejméně náročné aplikace. Nejsou přijímána žádná technická opatření, která by tento stav změnila.

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je uvedený nedostatek jednopotrubních dávkovačů s prstencovou štěrbinou napravit, tedy zvýšit jejich spolehlivost a pokud možno ještě rozšířit oblast jejich použití pro viskóznější oleje či tekutá plastická maziva. Přitom by bylo chybou princip prstencové štěrbiny opustit, neboť ta má oproti ostatním řešením výhodu konstrukční a výrobní jednoduchosti.

Technické řešení nápravy spočívá v prvé řadě v konstrukční úpravě dutiny dávkovače, jenž zajistí, aby s klesající silou pružiny ovládající zpětný pohyb dávkovacího elementu, klesal i průtokový odpor působící v prstencové štěrbině proti průtoku tekutiny. Řešení vychází z předpokladu, že pokud bude dávkovači píst veden nikoliv ve válcové dutině, ale např. v kuželově vystruženém otvoru, bude se průřez prstencové štěrbiny při jeho návratu do výchozí polohy lineárně zvětšovat, a naopak při výtlačném posunu dávkovacího pístu se bude průřez prstencové štěrbiny lineárně zmenšovat. Lineární proměnnost průřezu prstencové štěrbiny tak de facto vytváří funkci proporcionálního ventilu, jenž omezuje při vytlačování maziva z dávkovači komory nežádoucí průsak maziva ze vstupního a ovládacího prostoru, a naopak, při odlehčovacím tlaku průtok maziva ze vstupního a ovládacího prostoru do dávkovači komory usnadňuje. Zlepšení průtoku prstencovou štěrbinou může napomoci i magnetická síla vznikající mezi dávkovacím elementem ajeho dorazem, pokud tyto budou zhotoveny z materiálů se vzájemně magneticky přitahujících.

Možnosti rozšíření použití těchto dávkovačů např. pro viskóznější oleje či tekutá plastická maziva, dále vedle zmíněné úpravy prstencové štěrbiny, může napomoci zvýšení pracovní teploty u olejů či hnětení plastických maziv. V obvodu mazání je pak pro ten účel nejjednodušší zajistit cirkulaci maziva, která bude zajišťovat průtok maziva přímo v dávkovačích a snižovat tak jeho konzistenci.

-2CZ 306946 B6

Objasnění výkresu

Obr. 1 znázorňuje jednoduchý mazací obvod s vnitřní cirkulací maziva s jednopotrubním dávkovačem, obsahující dvě dávkovači jednotky s doplňováním nového maziva do dávkovačích komor prostřednictvím prstencové štěrbiny.

Příklady uskutečnění vynálezu

Na obr. 1 je ve schematickém řezu znázorněn jednopotrubní dávkovač D pro mazání dvou mazacích míst MM1 a MM2. který spolu s mazacím agregátem MA, koncovým ventilem KV, filtrem F, hlavním potrubím HP a pomocným potrubím PP tvoří jednoduchý mazací obvod.

Mazací agregát se v tomto případě skládá ze zdroje tlaku ZT (zubového čerpadla) a zásobníku dávkované tekutiny ZDT. Hlavní potrubí HP a pomocné potrubí PP propojuje vstupní a ovládací prostory VOP dávkovače s mazacím agregátem MA, koncovým ventilem KV a filtrem F a umožňují tak cirkulaci maziva v tomto mazacím obvodu.

Ve svém tělese dávkovač D obsahuje dvě vzájemně propojené dávkovači jednotky DJ, z nichž každá obsahuje vstupní kanál A vyústěný do vstupního a ovládacího prostoru VOP, dávkovači element DE tvořený v tomto případě kuličkou, koncový doraz K omezující zdvih dávkovacího elementu DE, dávkovači komoru DK, uzavírací ventil tvořený sedlem SI a kuličkou - dávkovacím elementem DE, vratnou pružinu VP uloženou ve válcové dutině B, zpětný ventil tvořený sedlem S2, kuličkou K2 a pružinou P2 uložený ve válcové dutině BC a výstupní kanál C. Dávkovači komora DK má kuželovitý tvar, jenž umožňuje lineární proměnnost prstencové štěrbiny PS, tj. vůle (mezery) mezi dávkovacím elementem DE a jeho vedením. Ve směru od dorazu K se průřez dávkovači komory DK, respektive prstencové štěrbiny PS, zmenšuje.

V klidovém stavu dosedá dávkovači element DE na doraz K, z opačné strany se o něj opírá vratná pružina VP, přitom kulička K2 dosedá do sedla S2 a uzavírá zpětný ventil, jenž brání zpětnému pohybu maziva dávkovači jednotkou. Prstencová štěrbina PS má v této poloze největší průřez, potažmo nej menší průtokový odpor. Pokud vratná pružina VP ve svém stlačeném stavu vyvolá menší silový účinek, než vyvolává pružina P2, může být její druhý konec výhodně opřen přímo o kuličku K2 zpětného ventilu, tak jako v tomto případě.

Obvod pracuje na základě střídání pracovního a odlehčovacího tlaku. Při prvním výtlačném taktu mazacího cyklu je z hlavního potrubí HP přivedeno tlakové mazivo do vstupních a ovládacích prostorů VOP. Svým dynamickým účinkem posouvá přivedené mazivo dávkovači elementy DE směrem od dorazů K a vytlačuje přitom mazivo z dávkovačích komor DK směrem k mazacím místům MM1, MM2. Po dokončení svého výtlačného zdvihu uzavřou dávkovači elementy uzavírací ventily a znemožní tak další průtok maziva dávkovacími jednotkami. Zmenšující se průřez prstencové štěrbiny PS při výtlačném pohybu dávkovacího elementu DE zvyšuje hydraulický odpor působící proti nežádoucímu průtoku maziva ze vstupního a ovládacího prostoru VOP do dávkovači komory DK, resp. k mazacím místům. Pro udržování nižší úrovně konzistence maziva je vhodné ponechat ještě nějaký čas běžet mazací agregát a nechat tak mazivo cirkulovat v obvodu přes koncový ventil KV, zvláště u olejů s vyšším indexem viskozity nebo plastických maziv z důvodu jejich hnětení. Pokud mezi mazací agregát MA a dávkovač (D) umístíme filtr (F) do nízkotlakého okruhu, tj. do potrubí (PP), můžeme tuto cirkulaci současně využít k filtraci maziva.

Druhý - odlehčovací takt mazacího cyklu nastává okamžikem poklesu tlaku na vstupu A do dávkovače na tzv. odlehčovací tlak, výhodně se blížící nule. Výhodně jej lze zahájit krátkodobou reverzací otáček zdroje tlaku ZT. Vratné pružiny VP pozvolna přesunou dávkovači elementy DE do výchozí polohy na dorazy K, přičemž prstencovými štěrbinami PS dochází k přesunu maziva ze vstupních a ovládacích prostorů VOP do dávkovačích komor DK. Zvětšující se prstencové

-3 CZ 306946 B6 štěrbiny snižují hydraulický odpor bránící průchodu maziva ze vstupních a ovládacích prostorů VQP do dávkovačích komor DK. a eliminují tak pokles síly vratných pružin VP. Druhý takt je ukončen dosedem dávkovačích elementů DE na dorazy K. Spolehlivému přesunu maziva ze vstupního a ovládacího prostoru (VOP) do dávkovači komory (DK) může napomoci magnetická síla mezi dávkovacím elementem DE a jeho dorazem K, pokud budou tyto zhotoveny z materiálů se vzájemně magneticky přitahujících.

Uvedený příklad provedení vynálezu rekapituluje technické možnosti, které mohou u dávkovačů s prstencovou štěrbinou napomoci spolehlivému návratu dávkovačích elementů do své výchozí polohy. Přednostně je to úprava prstencové štěrbiny, resp. proměnlivost jejího průřezu, dále přídavná magnetická síla a nakonec kultivace tekutosti maziva přímo v dávkovačích.

Claims (4)

1. Zařízení pro dávkování tekutin, zvláště pro maziva centrálních systémů ztrátového mazání s jednopotrubními dávkovači, sestávající alespoň z jednoho mazacího agregátu (MA), alespoň jednoho hlavního potrubí (HP) přivádějící dávkovanou tekutinu pod tlakem do alespoň jednoho dávkovače (D), v jehož tělese je uspořádána alespoň jedna dávkovači jednotka (DJ) využívající jako cestu pro doplňování své dávkovači komory (DK) prstencovou štěrbinu (PS), vytvořenou mezi posuvně uloženým dávkovacím elementem (DE) a jeho vedením a propojující tuto dávkovači komoru (DK) se vstupním a ovládacím prostorem (VOP), obsahující dále vratnou pružinu (VP) zajišťující návrat dávkovacího elementu (DE) do výchozí polohy směrem kjeho dorazu (K), jednosměrný ventil uzavírající při dosažení pracovního zdvihu dávkovacího elementu cestu z dávkovači komory směrem k výstupu z dávkovače, zpětný ventil na straně výstupu z dávkovači jednotky, zabraňující zpětnému pohybu tekutiny dávkovači jednotkou, a vhodně uspořádané vnitřní spojovací kanály (A, B, C), přičemž tento dávkovač pracuje na základě střídání pracovního a odlehčovacího tlaku ve vstupním a ovládacím prostoru (VOP), vyznačující se tím, že alespoň u jedné dávkovači jednotky (DJ) se ve směru zpětného pohybu jejího dávkovacího elementu (DE) do své výchozí polohy průřez prstencové štěrbiny (PS) zvětšuje, a naopak ve směru výtlačného pohybu dávkovacího elementu (DE) se průřez prstencové štěrbiny (PS) zmenšuje.

2. Zařízení pro dávkování tekutin podle nároku 1, vyznačující se tím, že dávkovači komora (DK), v níž je posuvně uložen dávkovači element (DE), má kuželovitý tvar.

3. Zařízení pro dávkování tekutin podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dávkovači element (DE) a doraz (K) jsou zhotoveny z materiálů, které se vzájemně magneticky přitahují.

4. Zařízení pro dávkování tekutin podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že alespoň jedním jeho dávkovačem (D) protéká dávkovaná tekutina ve směru od hlavního potrubí (HP) přes koncový ventil (KV) a prostřednictvím pomocného potrubí (PP) se vrací zpět do mazacího agregátu (MA).