HU189137B - Hydrodynamic transmission machinery the transmission medium of which are incombustible fluid based on water, oil or synthetic fluid - Google Patents

Description

A találmány tárgya hidrodinamikus erőátviteli szerkezet, előnyösen hidrodinamikus tengelykapcsoló, melynek folyékony halmazállapotú erőátviteli közege lehet valamely vízalapú töltőfolyadék, pl. maga a víz, valamely olaj vagy valamely szinteti- ⁵ kus folyadék.

Hidrodinamikus tengelykapcsolón olyan konstrukciót értünk, melynek lényeges alkotóelemei a valamely hajtás tengelyéhez rögzített szivattyúkerék, valamely munkagép tengelyéhez rögzített túrbinakerék, valamint olyan házfél, mely körülfogja

- legalább részben - a turbinakereket és mely többnyire mereven van a szivattyúkerékhez kapcsolva, egyes speciális megoldásoknál pedig a turbinakerékhez van erősítve. A továbbiakban a találmányt ¹⁵ hidrodinamikus tengelykapcsolóval kapcsolatos kiviteli példán ismertetjük, a leírásból szakember számára kitűnik, hogy az említett folyékony közeg alkalmazásával üzemelő olyan erőátviteli szerkezetekre is érvényesek a mondottak, melyek kifejezet- ²⁰ ten tengelykapcsoló jellegű erőátviteli szerkezeteknek nem minősülnek, de a leírásban megadott üzemi körülményekhez hasonló feltételek között valósítják meg az energiaközlést a munkagéppel erőátvitel útján. A hidrodinamikus tengelykapcsoló le- ²⁵ hét torlóteres, előkamrás, de lehet ettől eltérő kivitelű is.

Az olajjal (szénhidrogénbázisú vagy szintetikus folyadék), mint töltőfolyadékkal működő hidrodinamikus tengelykapcsolók esetében a munkafolya- ³⁰ dék a csapágyak kenését is biztosítja, ezért ilyen típusoknál a munkatér és a csapágytér közös.

A túlterhelés elleni biztosítást - különösen állandó töltésű hidrodinamikus tengelykapcsolók esetében

- olvadóbetétes csavar látja el. A biztosítás lényege: ³⁵ meghatározott hőmérsékleten olvadó fémmel töltött - egyébként átfúrt - csavart helyeznek el a hidrodinamikus tengelykapcsoló házán. A névleges hőmérsékleten - illetve hőmérséklet-tartományban

- az olvadóbetét kiolvad és szabaddá teszi az utat ⁴⁰ a töltőfolyadék számára, hogy a munkatérből kilépjen. A folyadékkilépés következtében létrejövő töltéscsökkenés befolyást gyakorol az átvihető nyomaték nagyságára, illetve a hajtógép és a munkagép szétválasztását eredményezi. 45

Az olajjal töltött hidrodinamikus tengelykapcsolókon kívül a műszaki gyakorlatban - újabban elterjedtek az éghetetlen folyadékkal, például emulzióval vagy vízzel töltött hidrodinamikus tengelykapcsolók. A víz alkalmazását a fajlagos teljesít- 50 mény-jellemzők javulása, az energiahordozómegtakarítás és különösen a töltőfolyadék viszonylag alacsony ára indokolja. Víztöltés esetén a tengelykapcsoló üzemében figyelembe kell venni a folyadék fizikai jellemzőinek lényeges eltérését a szén- 55 hidrogénbázisú, vagy szintetikus munkafolyadékok jellemzőinek változásához képest. A tengelykapcsolók biztosítási hőmérséklete általában meghaladja a 373 ’K (100 ’C) értéket. A töltöfolyadék alacsony forráspontja miatt megfelelő nyomásbiz- 60 tosítás beépítése is szükséges. Gondoskodni kell ugyanakkor a hatékony korrózióvédelemről is, különösen a csapágyak vonatkozásában.

Különösen nagy problémát jelentett víztöltésű . hidrodinamikus tengelykapcsolóknál a csapágyak 55 megfelelő elszigetelése, védelme a korrodáló munkafolyadéktól, annak figyelembevételével, hogy a biztosítási szintig bármilyen üzemállapot üzemszerűen kialakulhat, annak következményeivel együtt (pl. telítési nyomások). Javasoltak ugyan olyan megoldást, mely szerint a csapágy emulzióban vagy vízben forog, ez azonban a nagyfokú korrózió miatt üzemszerű használatra nem alkalmazható.

A leggyakoribb csapágyvédelmi változat az, hogy a munkatér és a csapágy közé speciális vagy közönséges tömítéseket építenek be, melyek elválasztják a csapágyaktól a vizet, illetve az emulziót. De ha a nyomáscsökkenés iránya a belső munkatérből a csapágyakon át vezet, akkor a hidrodinamikus tengelykapcsoló normális (vagy a normálistól eltérő, de még megengedett) üzeme, illetve a tömitőelemek kopása következtében óhatatlanul szivárgás következik be, vagyis a csapágyak a korróziót keltő munkafolyadéktól nem óvhatok meg, ez pedig a csapágyak idő előtti tönkremeneteléhez vezet.

Víztöltésű hidrodinamikus tengelykapcsolók esetében a csapágyak korrózió elleni védelmét általában abból a megfontolásból vezetik le, hogy a belső munkatérből kiindulva, a nyomás-csökkenés útja nem a csapágyakon keresztül halad, hanem azokat megkerülő úton vezet.

A viztöltésű hidrodinamikus tengelykapcsolóknál jelentkező másik alapvető probléma a megfelelő nyomásbiztosítás kialakítása. A nyomásbiztosításra ismert olyan megoldás, ahol a tengelykapcsoló-házat legyengítik, s a megengedett maximális belső nyomás elérésekor a ház szétszakad. Nyilvánvaló, hogy ez a megoldás meglehetősen drága, s az újbóli üzembehelyezés körülményes. Ismert olyan megoldás is, hogy a ház külső kerületén elhelyezett olvadóbetétes csavar mintájára hasadótárcsás biztosítást alkalmaznak, ugyancsak a külső kerületen elhelyezve. Ennek az a hátránya, hogy a centrifugális erőtérből származó nyomás következtében (különösen a változó fordulat és a belső töltési szintben mutatkozó különbség miatt) a nyomásérték pontos meghatározása és beszabályozása nehézségekkel jár.

Ezen hiányosság kiküszöbölésére dolgoztuk ki a hasadótárcsás biztosítás továbbfejlesztett megoldását, mely a 177 894. lsz. magyar szabadalom tárgya. Ez a megoldás szélsőséges üzemi viszonyok között is megbízható és olcsó védelmet nyújt a csapágyak korróziója ellen, és valódi túlnyomásnál működésbe lépő, egyszerűen cserélhető nyomásbiztositó szerve van. A nyomásbiztositást a hidrodinamikus tengelykapcsoló külső palástjáról a munkatér alsó részébe benyúló cső végén elhelyezett hasadótárcsás fejjel teremtik meg. A hasadótárcsás fej üzemszerűen körgyűrű alakú folyadékrétegen átnyúlva - a mindenkori telítési nyomást érzékeli, abból a feltételből kiindulva, hogy a telítési nyomás és a hőmérséklet függvénykapcsolat viz esetén pontos működési tartományt jelölhet ki. Az alkalmazás során kitűnt, hogy e megoldásnak - előnyei mellett - hátránya, hogy a folyadékgyűrűn átnyúló, a külső atmoszférával összeköttetésben álló cső a hidrodinamikus tengelykapcsolóban járulékos veszteséget okoz. Kerestük ezért a helyes elv más módon

189 137 más anyagok is felhasználhatók bizonyos feltételek mellett.

A veszélyes nyomás elérésekor a 15 hasadótárc.®⁵: felszakad, s az így keletkezett résen létrejöhet a nyomáscsökkenés, miután a csavar légköri nyomású környezetében helyezkedik el. A nyomáscsökkenés folyamán a munkafolyadék gőz vagy cseppfolyós állapotban távozik a 4 munkatérből. Ezzel megtörténik a motoroldal és a hajtott-oldal szétválasztása.

A találmány szerinti hasadótárcsás 8 csap (példánknál fejescsavar) alkalmazása azon a felismerésen alapul, hogy a hidrodinamikus tengelykapcsolók üzemi töltése soha sem egyenlő a tengelykapcsoló teljes (eleven) térfogatával, annál mindig kisebb, vagyis a tengely körül a munkatérben normál üzemi körülmények között, folyadék nélküli hengeres tér alakul ki. Az ezen térben vagy közvetlen környezetében elhelyezett nyomásbiztosító elem a mindenkori telítési nyomást vagy a néhány centiméter forgó folyadékgyűrű nyomásával megnövelt telítési nyomást érzékeli, amely a 413—423 K (140- 150 °C) hőmérsékleti tartományhoz tartozó telítési nyomáshoz képest elhanyagolható változást okoz. A változás a biztonság növekedése irányába hat.

A nyomásbiztosítás működése esetén az újbóli üzembehelyezés rendkívül egyszerű: A hasadótárcsás fejet kell csak cserélni, amely jellegénél fogva egyenértékű, pl. az olvadóbetétes csavar cseréjével.

Megjegyzendő, hogy nyomásbiztosítóként egyszerre több hasadótárcsás 8 csap is beépíthető egy adott hidrodinamikus erőátviteli szerkezetbe, mely úgy is elhelyezhető, hogy ne forogjon együtt a házzal (például a nyomatékváltóknál).

A nyomásbiztosító mellett a túlterhelés elleni biztosításként elképzelhető az ismert olvadóbetétes csavar egyidejű alkalmazása is.

Jóllehet példánkon csak a találmány hidrodinamikus tengelykapcsolóknál történő alkalmazását mutattuk be, a találmány szerinti megoldás értelemszerűen más hidrodinamikus erőátviteli szerkezeteknél, például nyomatékváltóknál is felhasználható.

A találmány szerinti hidrodinamikus tengelykapcsoló alkalmas éghetetlen töltőfolyadékkal, előnyösen vízzel, valamint szénhidrogénbázisú és szintetikus folyadékkal történő üzemeltetésre az alábbiak szerint:

A különböző töltőfolyadékkal való működés feltételeit az alábbi szerkezeti elemvariánsok szükség szerinti csoportjának kialakításával érjük el.

A. Biztosítás

A.a. Olvadóbetétes csavar (11)

A. b. Hasadótárcsás csap (8)

B. Tömítés

B.a. A munkatér és a környezeti nyomású tér között (10)

B.b. A csapágy és a környezeti nyomású tér között a munkatér felé (5) · C· kivezető furat a csapágy és a munkatér közötti elhelyezett 2 szimmering közül a környezeti térbe

A munkafo- lyadék típusa	Éghetetlen víztöltés	Szénhidro- génbázisú olaj	Szintetikus olaj
Biztosítási (A)	A.b. (A.a)	A.a.	A.b. (A.a)
Tömítés (B)	B.a, B.b.	nincs	szükség szerint
Kivezető furat (C)	van	ledugózva	szükség szerint

²⁵ Szabadalmi igénypontok

Claims (2)

1. ²⁵ Szabadalmi igénypontok

   1. Hidrodinamikus erőátviteli szerkezet, melynek hajtógép tengelyével összekapcsolt szivattyúkereke, munkagép tengelyével összekapcsolt turbinake30 reke, valamint ezeket és a munkafolyadékot befogadó zárt munkatere van, ahol a turbinakerékhez erősített tengelyhüvely védőtömítéssel ellátott csapágyakkal van ágyazva, a munkatér és a csapágyat védő tömítés közötti tér - atmoszférikus vagy attól

   3^ eltérő - puffertérrel van összekötve, melynek nyo_c mása bármely üzemállapotban kisebb vagy ugyanakkora, mint a csapágyon át létrejövő nyomásesést kiváltó nyomás, figyelembe véve az üzem közbén esetleg fellépő rendellenes hőmérsékletnél a mun40 kafolyadék fizikai jellemzőiben fellépő változásokat is és a szerkezetnek van legalább egy biztosító szerelvénye, azzal jellemezve, hogy ez a biztosító szerelvény a külső atmoszférával közlekedő térben elrendezett, az erőátviteli szerkezet forgástengelye

   45 környezetébe benyúló csap (8), előnyösen menetes csap, adott esetben fejes csavar (továbbiakban: csap), mely csapban (8) - önmagában ismert módon kialakított - hasadótárcsa (15) van elrendezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti erőátviteli szerkezet

   50 kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy abban - önmagában ismert módon - egy vagy több olvadóbetétes csavar (11) is el van rendezve.

   1 oldal rajz

   189 137 történő alkalmazásának megoldását, mely lehetővé teszi anyag és energia megtakarítása mellett az üzemi működés biztonságának további megjavítását.

   A találmány alapja az a felismerés, hogy a tengelykapcsoló névleges töltési állapotában a benyúló csövön elhelyezett hasadótárcsás fejjel elérhető biztonság egyszerűbb módon is nyerhető: oly módon, mely átfogóbb, mert lehetővé teszi az említett előnyök maradéktalan hasznosítását egyszerűbb felépítés mellett viztöltésű tengelykapcsolónál is, és így mintegy szintetizálja a különböző egyszerű szerkezetű megoldásokat, minél fogva egyszerűbb feladatok a közös funkció és a mindenkori konkrét követelmény, illetve igény szerint könnyen teljesíthetők.

   A találmány szerint - a saját korábbi találmányunknál is kimutatható közös jellemzők megtartása mellett - a biztosító szerelvény a külső atmoszférával közlekedő térben elrendezett és a hidrodinamikus erőátviteli szerkezet forgástengelye környezetébe benyúló csap, előnyösen menetes csap, adott esetben fejescsavar (továbbiakban összefoglalóan ; csap), mely csapban - önmagában ismert módon kialakított - hasadótárcsa van elrendezve.

   Egy előnyös kiviteli alaknál egy vagy több olvadóbetétes csavart is alkalmazunk, s az így kialakított szerkezet olajhidraulikus erőátviteli szerkezetekben is előnyösen alkalmazható.

   Korábbi megoldásunktól - annak számos előnyös jellemzőjének megtartásával - új megoldásunk abban különbözik, hogy a hasadótárcsás biztosító mechanizmust lényegesen eltérően kialakított és elrendezett szerelvényelemmel valósítjuk meg, mely nem nyúlik be a munkaközeg terébe, azzal csak közlekedő csatornán át csatolt és így a rotációs viszonyokat, a forgástérben fennálló mozgástörvényt közvetlenül nem módosítja; szerkezeti felépítése megfelelően egyszerűbb, szereléstechnológiája kedvezőbb. Vízalapú munkaközeggel üzemelő erőátviteli szerkezeteknél ez a biztosító elem elegendő, de a találmány szerinti megoldás külön előnye, hogy az általánosan alkalmazható; olajhidraulikus rendszereknél azt csak az ismert olvadóbetétes csavarral kell kiegészíteni.

   A találmányt részletesebben ábrák segítségével magyarázzuk. Az 1. ábra hosszmetszetben mutatja az éghetetlen vízalapú üzemre kialakított hidrodinamikus tengelykapcsoló előnyös kiviteli alakját, mely gyakorlatilag változatlan szerkezetben, esetleg kismértékű kiegészítéssel (olvadóbetétes csavar beiktatása) alkalmas olajjal vagy szintetikus folyadékkal való üzemre is. A 2. ábra a hasadótárcsás csapot mutatja kinagyítva, mely e példakénti kiviteli alaknál fejescsavar. Amint az az 1. ábrán látható, a találmány szerinti hidrodinamikus tengelykapcsoló lényegében hajtómotor által rugalmas tengelykapcsoló közbeiktatásával meghajtott 1 szivattyúkerékből és a munkagép tengelyével együttforgó 2 turbinakerékből, valamint a 3 házfélből áll, amely körülfogja a 2 turbinakereket, de az 1 szivattyúkerékhez van mereven hozzáerősítve. Az így kialakult zárt 4 munkatérben a hajtómotor nyomatékét éghetetlen munkafolyadék, célszerűen viz viszi át a munkagépre, amelynek tengelye a 2 turbinakerékhez erősített, csapágyazott 14 tengelyhüvelylyel van összekötve. A 14 tengelyhüvelyben a motoroldal felől 12 üreg van kiképezve, amelybe a hajtómotor tengelyének vége adott esetben szabadon benyúlik. A 14 tengelyhüvely munkagép felőli, hajtott oldalán 13 üreg van kialakítva, amelybe a munkagép tengelye nyúlik be, ez pedig adott esetben a két 12,13 üreget összekötő furaton átvezetett és a munkagép tengelyébe behajtott csavarral van a 14 tengelyhüvelyhez rögzítve.

   A 14 tengelyhüvely 6 csapágyak között forog, amelyeket 5 tömítések, például szimmeringek védenek a munkafolyadék behatolásától. Ugyanakkor a 4 munkateret az előbbi 5 tömítésekhez hasonló 10 tömítések zárják le. amint az az ábrán is látható, de ez utóbbiak adott esetben el is maradhatnak. Az 5 tömítések (illetve a munkateret lezáró 10 tömítés hiánya esetén a csapágyvédő 5 tömítés és a 4 munkatér) közötti tér szabadba, vagy valamely semleges puffer térbe vezető 7 csatornán keresztül olyan térrel van összekötve, amelynek nyomása kisebb vagy ugyanakkora, mint az a nyomás, amely a 6 csapágyon keresztül hoz létre nyomásesést. Ily módon a 4 munkatérből nem a 6 csapágyakon keresztül vezet a nyomáscsökkenés útja, hanem a 7 csatornákon keresztül, vagyis a 4 munkatér változó nyomásállapotától és a tömítések állapotától függően kialakuló közegáramlás a 6 csapágyakat nem érinti. Gyakorlatilag tehát csak a 4 munkateret lezáró 10 tömítés (ha van ilyen az adott konstrukcióban) van nagy nyomásnak kitéve, míg a másik, közvetlenül a 6 csapágyat védő 5 tömítés igénybevétele általában nem számottevő, azonban jelentős nagyságú is lehet, mégis itt már szivárgás, illetve ennek hatására korrodálódás gyakorlatilag nem fordul elő. A víz mint töltőfolyadék fizikai jellemzőinek hőmérséklettől függő változását a tömítési megoldás ugyanis figyelembe veszi. Ennek megfelelően alkalmas a 4 munkateret határoló 10 tömítésen esetleg átlépő, részben vagy egészben gőzzé váló munkafolyadék esetében is a tömítésre.

   A találmány szerinti hidrodinamikus tengelykapcsoló igen fontos része az újszerű kialakítású és elrendezésű nyomásbiztositó szerkezet. A tengelykapcsolóban kialakuló, a hőmérsékleti biztosítástól is függő telítési nyomás és a telítési hőmérséklet a víztöltésre tekintettel szoros kapcsolatban állnak. Emiatt kellő biztonsággal megadható az a nyomásérték, ami a hidrodinamikus tengelykapcsoló mechanikai szilárdságára és egyéb (hőtechnikai) körülményekre tekintettel meghatározó. A korábbi más megoldásokkal szemben, amikor is a hasadótárcsás nyomásbiztosítás a hidrodinamikus tengelykapcsoló kerületén helyezkedett el, ahol a centrifugális erőtérből származó nyomás következtében a valódi telítési nyomásérték meghatározása és beszabályozása komoly nehézségekkel jár, a találmány szerinti megoldásnál a 4 munkatérnek a munkafolyadék üzemszerűen gyűrűalakú pályája miatt, forgás közben gyakorlatilag folyadékmentes 9 terébe a 3 házzal együttforgó hasadótárcsás 8 csap nyúlik be, mely 8 csap a példakénti kiviteli alaknál a 15 hasadótárcsával ellátott fejescsavar. jA 15 hasadótárcsa anyaga célszerűen ólomfólia, 'mely a csavarba van beépítve. Ólomfólián kívül