FI64984B - Tryckmediepaoverkad koppling - Google Patents

Description

fiSSFH M (11)KUULUTUSJULKAISU ^AQRA

l J 1 ' UTLÄGGNINGSSKIUFT O 4 .7 O 4 ^ (51) K*.lk.3/lnt.CI.3 F 16 D 1/06 SUOMI FINLAND (21) P»tt*>ttlh«k*fmi« — P««nun»ei(nlng 770 j2 8 (22) HtkamitpUvt — AnsBknlngadag 31 · 01.77 ^ ® ^ (23) Alkupttvt — Glltlghettdaf 31-01.77

(41) Tullut lulklMktl — Bllvlt offwKlIg 2k. 08. JJ

Patentti- ja rekisterihallitu· N.htMWp«o» kuuLJulkabun pvm._ 31.10.83

Patent· octl registentyrelaen Anekin utlagd och utl.jkrtften publkarad (32)(33)(31) Pyydetty «uotkeui —Begird prlorltut 23-02.76 USA(US) 660682 (71) Förenade Fabriksverken, Fack, S-631 87 Eskilstuna, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Curt Gunnar Falk, Sollentuna, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Paineväliaineen vaikutuksen alainen kytkin -Tryckmediepäverkad koppling

Esillä olevan keksinnön kohteena on paineväliaineen vaikutuksen alainen kytkin vähintään kahden elementin irrotettavaa yhteen-kytkentää varten, edullisimmin näiden välistä vääntömomentin siirtoa varten, joka kytkin koostuu ulkopuolisesta hoikista, joka on samankeskisesti asennettu sisäiselle tukielimelle ja kiinnitetty tähän ainakin toisesta päästä, minkä ohessa osien väliin on muodostettu rako tai väli, joka on suljettu ainakin osien mainitussa toisessa päässä, ja jossa kytkimessä on välineet paineväliaineen johtamiseksi paineväliainerakoon sekä välineet tällaisen paineväliaineen poistamisen estämiseksi raosta, ja hoikin seinä ja/tai tukielimen seinä on tehty sellaiseksi, että sen säteittäinen ulottuvuus muuttuu raossa olevan paineväliaineen paineen muuttuessa.

Yllä mainittua tyyppiä olevat kytkimet ovat ennestään tunnettuja. Näissä paineväliainetta sisältävän raon tilavuus on suhteellisen suuri. Tällaisia kytkimisä käytetään usein pyörän tai sentapaisen irrotettavaa asennusta varten akseliin. Tavallisessa käytössä tällaiset tunnetut kytkimet antavat hyvän tuloksen.

64984 Nämä tunnetut kytkimet ovat sitä vastoin monessa suhteessa epäedullisia, kun niitä käytetään ympäristössä, jossa tapahtuu suuria lämpötilan vaihteluja- Paineväliaineella, joka tavallisesti on öljyä tai rasvatuotetta, on yleensä laajenemiskerroin, joka on paljon suurempi kuin sisäholkin ja ulkoholkin laajenemiskerroin. Nämä hol-kit on tavallisesti tehty teräksestä. Paineväliaineenlaajenemis-kerroin on usein kymmenpotenssin verran korkeampi kuin teräksen laajenemiskerroin.

Kun yllämainituntyyppinen kytkin joutuu korkeiden lämpötilojen alaiseksi, laajenee paineväliaine paljon enemmän kuin teräsholkit, ja suurten lämpötilaerojen ollessa kysymyksessä tämä voi johtaa kytkimen muodonmuutokseen ja jopa kytkimen murtumiseen. Hyvän tiivistyksen aikaansaaminen on lisäksi vaikeaa erittäin suurissa paineissa, joita syntyy lämpötilan kohotessa korkealle tasolle.

Kun lämpötilaa toisaalta lasketaan, paineväliaine supistuu paljon enemmän kuin teräsholkit, jolloin vääntömomenttia siirtävä kyky alenee ja voi jopa käydä niin, että toinen tai molemmat yhteenkyt-ketyt elementit irtoavat kytkimestä erittäin alhaisissa lämpötiloissa.

Korkeilla lämpötiloilla tarkoitetaan tässä yhteydessä paineväliai-neen 100-125°C:n lämpötiloja ja alhaisilla lämpötiloilla tarkoitetaan -30°C:n tai sitä alempia lämpötiloja.

Yllä mainittuja epäkohtia on yritetty välttää käyttämällä painevä-liaineena sellaista paineväliainetta, jolla on alempi laajenemiskerroin kuin yllä mainitulla nesteellä tai rasvalla. Mitkään tähän asti tunnetut kytkimet eivät kuitenkaan ole voineet poistaa tai oleellisesti pienentää mainittuja haittoja, niin että kytkintä olisi voitu käyttää sellaisissa tapauksissa, joissa se joutuu suurten lämpötilaerojen alaiseksi.

Keksinnön tarkoituksena on sen tähden saada aikaan paineväliaineen vaikutuksen alainen kytkin vähintään kahden elementin yhteenkytken-tää varten. Kytkintä voidaan käyttää sellaisissakin tapauksissa, joissa se joutuu suurten lämpötilavaihtelujen alaiseksi ilman, että se muuttaa muotoaan paineväliaineen äärimmäisestä laajenemisesta tai supistumisesta johtuen. Kytkin ei irtoa lämpötilan laskiessa n 64984 eikä siinä esiinny vakavia tiivistysongelmia suuresta paineen kohoamisesta johtuen, kun se joutuu suuren lämpötilan nousun alaiseksi. Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit selviävät patenttivaatimuksesta 1 .

Lämpötilan nousu ΔΤ aiheuttaa paineen kohoamisen ΔΡ kytkimen raossa tai välissä siitä johtuen, että nesteen laajenemiskerroin γ on suurempi kuin sisäholkin tai ulkoholkin laajenemiskerroin. Paineen kohoaminen voidaan ilmaista matemaattisesti seuraavalla tavalla: γ . ΔΤ ΔΡ = -5-

Tr . d . L (1) B + -ö—

E . (1-c ).V

jossa kaavassa ΔΡ ilmoittaa paineen muutoksen, ΔΤ ilmoittaa lämpötilan muutoksen, B on paineväliaineen kokoonpuristuvuusvakio, d on kytkimen raon keskimääräinen halkaisija, L on raon pituus, E on kytkimen avulla yhteenkytkettävän akselin ja navan teräksen kimmokerroin, c on akselin kanssa yhteenkytkettävän navan sisähalkaisi-jan ja ulkohalkaisijan välinen suhde ja V ilmoittaa paineväliaineen tilavuuden kytkimen raossa.

Yllä olevasta kaavasta käy ilmi, että lämpötilan kohoaminen aiheuttaa paineen nousun ja että tilavuuden muutos voi pienentää tällaisten lämpötilan nousujen vaikutusta. Kytkimen raon eri tilavuuksien vaikutuksen tutkimiseksi eri lämpötilan nousuissa on tehty tutkimuksia, ja näiden tutkimusten tulos esitetään kuvioissa 1 ja 2. Kuviossa 1 esitetään diagrammi, jossa paineen nousu ΔΡ (vaakasuora akseli) kahdessa eri lämpötilan nousussa, nimittäin 50°C ja 100°C, on merkitty pystysuoraa akselia vastaan, joka esittää sisäholkin ja ulkoholkin välisen raon leveyttä t. Paineen nousu ΔΡ on ilmaistu baareina (1 baari = 0,2 MPa), ja raon leveys t on ilmaistu millimetreinä. Kaikki kokeet suoritettiin kytkimellä, jossa raon keskimääräinen halkaisija d oli 30 millimetriä, jossa tässä tapauksessa rasvatuotteen muodostaman paineväliaineen laajenemiskerroin oli -4 —5 7x10 , paineväliaineen puristuvuusvakio B oli 8 x 10 1/baari, yhteenkytkettävän akselin ja navan teräksen kimmokerroin oli 21 x -5 2 10 kg/cm ja asennettavan navan sisähalkaisijän ja ulkohalkaisijan välinen suhde oli 0,5.

Diagrammista käy ilmi, että ΔΡ:η muutokset ovat suhteellisen pie- 4 64984 niä, kun raon leveyttä t lisätään 0,5:stä suuremmaksi raoksi, kun taas ΔΡ muuttuu suhteellisen paljon, kun raon leveyttä muutetaan t = 0,5:stä raon leveydeksi, joka on pienempi kuin tämä mitta. Sen tähden on ilmeistä, että jos kytkimen raon paineväliaineen tilavuutta pienennetään arvoon, joka on pienempi kuin t = 0,5 mm, kuviossa 1 havainnollistetulle kytkimelle, voidaan paineen nousua pienentää lämpötilan noustessa. Tilavuuden määräämiseksi on raon leveys t laskettava ottaen huomioon raon keskimääräinen halkaisija d, ja tämä suhde huomioon ottaen voidaan ilmoittaa, että suhteen _2 t:d arvon on oltavat pienempi kuin 2 x 10

Kokeiden aikana on havaittu, ettei suhteen t:d arvo anna samanlaisia tuloksia erikokoisille kytkimille. Suhteen arvo alenee jonkin verran halkaisijoiden kasvaessa siitä johtuen, että suuremman halkaisijan omaavien kytkimien toleranssit voidaan tehdä suhteellisesti pienemmiksi kuin pienemmän halkaisijan omaavien kytkimien toleranssit. Yleensä on seuraava suhde kuitenkin täytettävä, jotta paineen nousu voitaisiin pitää alhaisena lämpötilojen kohotessa: -a- Ä 2 · 10'2 (2i

Ihannetapauksissa on suhteen t:d oltava nolla, mutta hyvin tunnetuista syistä tämä ei ole mahdollista, ja erityisominaisuudet huomioon ottaen on havaittu sopivaksi rajoittaa suhde, niin että _2 se on yhtä suuri kuin tai pienempi kuin 2 x 10

Kuviossa 2 esitetään vastaava diagrammi, joka havainnollistaa vään-tömomenttisuhdetta M^/MQ keksinnön mukaisen kytkimen avulla yhteen-kytketyn navan ja akselin välisessä liukupisteessä, kun kytkimen raon leveys t ja alkupaine ovat erilaiset. Jos merkinnällä M yleisesti tarkoitetaan liukupisteen vääntömomenttia, merkitsee MQ diagrammissa tällaista vääntömomenttia alkutilassa ja M-^ merkitsee vääntömomenttia kohotetussa lämpötilassa. Kaikissa kokeissa lämpötilan nousu oli ΛΤ = +100°C, ja diagrammiin on merkitty kolme eri arvoa, jotka vastaavat alkupainetta 900 baaria, 600 baaria ja 300 baaria. Muut arvot ovat samat kuin kuvion 1 yhteydessä on esitetty.

Kuviossa 2 graafisesti esitetyt tutkimukset vahvistavat tulosta, joka on todettu kuviossa 1 havainnollistettujen kokeiden yhteydessä. Voidaan todeta, että vääntömomenttisuhteen M^/MQ muutokset ovat li 5 64984 suhteellisen pieniä, jos raon leveydet t ovat suuremmat kuin noin 0,5 mm, kun taas suhteen M-^/Mq muutokset ovat suuret, jos raon leveydet t ovat pienemmät kuin noin 0,5 mm. Tutkimukset vahvistavat sen tähden, että suhteen t/d on oltava pienempi kuinnoin 2 x 10 , jotta voitaisiin huomattavassa määrin pienentää lämpötilan nousujen ja tällaisisista lämpötilan muutoksista johtuvien suhteen erojen vaikutuksia.

Tiettyjä tarkoituksia varten on hyvin oleellista, että kytkin tehdään lämpötilasta mahdollisimman riippumattomaksi. Tämä voi tapahtua pitämällä paineväliaineen raon leveys kapeana ja yllämainitun arvon alapuolella. Samanaikaisesti voidaan kytkimen lämpötilasta riippuvuutta yhä vähentää sekoittamalla paineväliaineeseen jonkin aineen hiukkasia, jonka lämpötilalaajenemiskerroin on oleellisesti yhtä suuri kuin tai pienempi kuin kytkimen ulkoholkin ja sisä-holkin laajenemiskerroin. Hiukkaset voivat olla mitä tahansa sopivaa ainetta, kuten jotain metallia, metalloidia tai orgaanista yhdistettä, joka kestää korkeita paineta ja suhteellisen korkeita lämpötiloja, jotka saattavat tulla kysymykseen.

Keksintöä selitetään seuraavassa pariin suoritusesimerkkiin liittyen, jotka esitetään kuvioissa 3 ja 4. Kuvio 3 esittää poikkileikkausta keksinnön mukaisen kytkimen läpi, ja kuvio 2 esittää osittaisena poikkileikkauksena keksinnön mukaisen kytkimen muunneltua suoritusmuotoa.

Kuviossa 3 esitetään paineväliaineen vaikutuksen alainen kytkin 10, jota voidaan esim. käyttää navan 25 ja akselin 26 yhteenkytkentään. Kytkin koostuu ulkoholkista 11 ja sisäholkista 12, joka on asennettu samankeskeisesti ulkoholkin 11 sisään ja kiinnitetty tähän rengasmaisilla hitseillä 13 ja 14. Hitsauksen asemesta samankeskisestä sovitetut holkit 11 ja 12 voidaan liittää yhteen jollain muulla menetelmällä, kuten juotto-, sulatus-, liimaus-, ruuvaus-tai niittausmenetelmällä. Molempien hoikkien 11 ja 12 edellytetään olevan säteettäisesti joustavia, ts. oletetaan, että niissä on ohuet seinät ja että ne on tehty aineesta, joka esillä olevassa yhteydessä on riittävän joustavaa, jotta holkkeja voidaan taivuttaa keskenään vastakkaisiin säteittäisiin suuntiin pneumaattisen tai edullisesti hydraulisen paineväliaineen paineen vaikutuksen alaisena. Paineväliainetta johdetaan alueelle tai rakoon 15, joka ra- 6 64984 joittuu molempien hoikkien 11 ja 12 väliin. Kuten kuviosta käy ilmi, ao. hoikkien taivutus saa aikaan sen, että ulkoholkki 11 saatetaan kitkaotteeseen navan tai pyörän 25 kanssa, kun taas sisäholkki 12 saatetaan kitkaotteeseen akselin 26 kanssa, niin että molemmat osat kytketään yhteen keksinnön mukaisen kytkimen avulla.

Selvyyden vuoksi on ulkoholkin 11 ja sisäholkin 12 välinen rako 15 esitetty suhteellisen leveänä, mutta jotta lämpötilan muutoksista johtuvan paineväliaineen paineen muutoksen vaikutusta voitaisiin pienentää, on raon tai välin 15 leveyden t sen keskimääräiseen __ _2 halkaisijaan d nähden täytettävä yllä mainittu suhde: t/d^ 2 · 10

Kuten kuviosta 3 käy ilmi, ulkoholkin 11 toiseen päähän on muodostettu laippamainen kaulus, jossa on reikä 18, joka on yhteydessä rakoon 15. Reiässä 18 on tiivistetty mäntä 27, jota voidaan puristaa säteittäisesti sisäänpäin ruuvin 30 avulla. Ulkoholkin 11 ja sisäholkin halkeamisvaaran poistamiseksi on raon päät 15a ja 15b muodostettu kouruiksi, ja näihin kouruihin on asennettu rengasmaiset täyteosat 15c ja 15d raon tilavuuden pienentämiseksi. Täyteosat 15c ja 15d voivat olla mitä tahansa sopivaa ainetta, edullisesti ainetta, jolla on sama laajenemiskerroin kuin holkeilla 11 ja 12.

Kuviossa 4 esitetään kuvion 3 mukaisen kytkimen muunneltu suoritusmuoto, joka samoin koostuu ulkoholkista 11 ja sisäholkista 12, joka on sovitettu samankeskisesti ulkoholkin 11 sisään, ja jossa molempien hoikkien väliin rajoittuu rako 15. Molemmat holkit on toisesta päästään yhdistetty toisiinsa hitsin 13 avulla, ja vastakkaisessa päässä rako 15 avautuu aksiaaliseen rengasmaiseen uraan 18', joka on tiivistetty tiivistysmännän 27' avulla. Kaulusmainen pu-ristusrengas 27" on sovitettu aksiaalisesti rengasmännän 27’ ulkopuolelle. Puristusrengas 27" on sovitettu painettavaksi rengasmän-tää 27' vasten ja uran 18' sisään useiden ruuvien 30' vaikutuksesta, jotka on sovitettu kytkimen ympärille ja jotka toimivat yhdessä ulkoholkin 11 laipan 16 kanssa.

Raossa 15 olevan paineväliaineen paincistamisen aikaansaavat välineet voivat olla mitä tahansa sopivaa lajia. Välineenä voi olla erillinen ulkopuolinen elin paineväliaineen johtamiseksi rakoon 15. Tällaisessa keksinnön suoritusmuodossa tiivistysmäntä 27 tai 27' korvataan yksitieventtiilillä, joka sallii paineen alaisen paine- 7 64984 väliaineen johtamisen rakoon, mutta estää tällaisen paineväliaineen poistamisen.

Jotta raon 15 paineväliaineen tarvetta voitaisiin yhä pienentää, paineväliaine voi sisältää pieniä hiukkasia ainetta, jonka laajene-miskerroin on sama tai lähes sama kuin sisäholkin ja ulkoholkin laajenemiskerroin. Sekoittamalla paineväliaineeseen tällaisia hiukkasia vähennetään paineväliaineen määrää vastaavassa määrin.

Ulkoholkin 11 ja sisäholkin 12 välisellä raolla 15 voi olla mikä tahansa sopiva muoto, esim. kuviossa 4 esitetty muoto, jossa ohuemman seinän paksuuden omaavat osat, esim. ulkoholkin 11 osa 11' ja sisäholkin 12 osa 12', antavat jonkin verran suuremman taipuman ulospäin kuin vastaavat suuremman seinän paksuuden omaavat osat 11', 12'. Raon 15 paineväliaineen määrän pienentämiseksi voidaan ulkoholkkiin tai sisäholkkiin tehdä säteittäisiä ulokkeita, jotka tavallisesti rajoittuvat sisäholkkiin ja vastaavasti ulkoholkkiin, mutta jotka paineväliainetta rakoon johdettaessa, niin että holkit 11 ja 12 viedään hieman erilleen, saavat aikaan kanavan paineväliainetta varten. Vaihtoehtoisesti voidaan rakoon sovittaa erillisiä renkaita tai vastaavia osia, jotka pienentävät paineväliaineen tarvittavaa määrää.

Normaalisti kytkimeen tehdään niin kapea rako, että ulkoholkki ja sisäholkki rajoittuvat toisiinsa normaalissa lämpötilassa ja ennen paineen kohdistamista rakoon. Paineväliaineen reiän 18, 18' halkaisijalle ja männän 27, 27' iskun pituudelle annetaan sellaiset mitat, että kaikki paineväliaine on, mikäli mahdollista, asennuksen valmistuttua puristettu ulos paineväliaineen reiästä 18, 18' ja raon 15 sisään. Lisäksi on painemännän 27, 27' halkaisija ja iskun pituus sovitettu niin, että haluttu asennusvoima voidaan nopeasti ja kohtuullisella voimalla saada aikaan ruuvia tai ruuveja 30 kiristettäessä.

Piirustuksessa esitettyä tyyppiä olevaa kitkakytkinelintä on kokeiltu kuumavalssilaitoksissa valssirenkaiden asentamiseksi valssin akseleihin. Tällöin kytkin saatettiin hyvin korkeiden lämpötilojen alaiseksi ja paineväliaineen lämpötila oli valssilaitoksen valssien jäähdytyksestä huolimatta jopa 150°C. Suhteen M^/MQ muutoksia ei voitu havaita valssin akselin ja valssirenkaan välillä eikä kytki- 64984 messä todettu muodon muutoksia. Esillä olevan keksinnön mukainen kytkin on sen tähden käyttökelpoinen useissa yhteyksissä, joissa aiemmin tunnetuissa tämäntyyppisissä kytkimissä esiintyy epäkohtia raossa tai välissä olevan paineväliaineen suuresta tilavuudesta johtuen. Keksintöä voidaan käyttää hyväksi sekä olosuhteissa, joissa kytkin joutuu hyvin korkeiden lämpötilojen alaiseksi, että olosuhteissa, joissa kytkin joutuu hyvin alhaisten lämpötilojen alaiseksi. Pelkästään sovittamalla paineväliaineen paine olosuhteiden mukaan voidaan kytkintä soveltaa eri tarkoituksiin.

On selvää, että yllä oleva selitys on ainoastaan valaiseva esimerkki ja että kaikenlaisia muunnelmia voi esiintyä seuraavien patenttivaatimusten puitteissa.

Il

Claims (6)

9 64984

1. Paineväliaineen vaikutuksen a Lainen kytkin vähintään kahden elimen (25, 26) irrotettavaa yhteenkytkentää varten, edullisimmin näiden välistä vääntömomentin siirtoa varten, joka kytkin koostuu ulkopuolisesta hoikista (11), joka on samankeskisesti asennettu sisäiselle tukielimelle (12) ja kiinnitetty tähän ainakin toisesta päästä (14), minkä ohessa osien (11, 12) väliin on muodostettu rako (15) tai väli, joka on suljettu ainakin osien (11, 12) mainitussa toisessa päässä (14), ja jossa kytkimessä on välineet paine-väliaineen johtamiseksi paineväliainerakoon (15) sekä välineet tällaisen paineväliaineen poistamisen estämiseksi raosta (15), ja hoikin seinä ja/tai tukielimen seinä on tehty sellaiseksi, että sen säteittäinen ulottuvuus muuttuu raossa (15) olevan paineväliaineen paineen muuttuessa, tunnettu siitä, että paineväliaineen kokonaistilavuus sen ollessa paineeton kytkimessä on yhtä kuin tilavuus, joka vastaa raon leveyden (t) ja raon (15) keskimääräisen halkaisijan (d) suhdetta 2*10 ^ (t/d < 2*10 ^) .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkin, tunnettu siitä, että paineväliaineeseen on sekoitettu hiukkasia, joiden laajenemis-kerroin on pienempi kuin paineväliaineen laajenemiskerroin tai edullisimmin sama kuin ulkoholkin (11) ja sisäisen tukielimen (12) laajenemiskerroin .

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkin, tunnettu siitä, että ulkoholkkiin (11) ja/tai sisäiseen tukielimeen (12) on muodostettu säteittäisiä ulokkeita, jotka pienentävät paineväliaine-raossa (15) tarvittavan paineväliaineen määrää.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkin, tunnettu siitä, että raon (15) pää tai päät (15a, 15b) ovat kourumaiset ulkoholkin (11) ja sisäisen tukielimen (12) halkeamisvaaran pienentämiseksi.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kytkin, tunnettu siitä, että raon (15) kourut on osaksi täytetty elimillä (15c, 15d), joilla on olennaisesti sama laajenemiskerroin kuin ulkoholkilla (11) ja sisäisellä tukielimellä (12).

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kytkin, tunnettu siitä, että raon (15) kourut (15a, 15b) on osaksi täytetty erillisellä elimellä (15c, 15d), joka pienentää kourujen (15a, 15b) leveyden raon (15) leveyttä vastaavaan enimmäisleveyteen. 64984 10