HU210369B

HU210369B - Machine with rotating blades

Info

Publication number: HU210369B
Application number: HU9203869A
Authority: HU
Inventors: Thomas C Edwards
Original assignee: Edwards
Priority date: 1990-06-07
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 1995-04-28
Also published as: US5087183A; JP3194435B2; IL98242A0; AU8078691A; WO1991019101A1; EP0532657A4; HUT63686A; DE69125372D1; EP0532657B1; HU9203869D0; CA2084683A1; DE69125372T2; ES2100231T3; EP0532657A1; PL297183A1; IL98242A; JPH06501758A; KR100195896B1; PL167371B1; CA2084683C

Description

A találmány tárgya forgólapátos gép két oldalán oldallapokkal lezárt házban excentrikusán elrendezett forgórésszel, amely forgórész a két oldallap között a forgását lehetővé tevő illesztéssel van elrendezve és egy vagy több, radiális irányú lapátfészekben elrendezett, íves végfelületű, négyszögletes lapáttal van ellátva.

A forgólapátos gépek általában szivattyúk, vagy kompresszorok, amelyek felépítése egyszerű, teljesítménykihasználása azonban rossz. A rossz teljesítménykihasználás oka a forgó lapátok nagy mechanikai súrlódása, ami egyrészt a felépítésből következik, másrészt a szállított közeg dinamikus nyomásváltozásaiból származtatható.

A forgólapátos gépnek két oldalán oldallapokkal lezárt házban excentrikusán elrendezett forgórésze van, amely forgórész a két oldallap között a forgását lehetővé tevő illesztéssel van elrendezve és egy vagy több, radiális irányú lapátfészekben elrendezett, íves végfelületű, négyszögletes lapáttal van ellátva. A mechanikai súrlódási nyomaték döntően nagy része a házban forgó lapátok végfelülete és a ház palástfelülete között keletkezik, amely palástfelületnek a lapátok korlátozás nélkül nekinyomódnak. Az, hogy a lapátok sugárirányú mozgásának vezérlése az állórész palástfelülete által történik, szükségszerűen és nagymértékben korlátozza a szállított gáz be- vagy kiáramlására rendelkezésre álló térfogatot, nyomásveszteséget okoz a gép bemenő és kimenő csonkja környezetében.

Egy a rugóval a palástfelületre nyomott lapátos megoldásnál előnyösebb megoldás van ismertetve az US 4 705 465 sz. szabadalom leírásában, ahol az egyes lapátok forgástengely felőli végén görgő van csapágyazva, amely görgők forgástengely körüli pályán gördülnek le, a lapátokat rugó sugárirányban a forgástengely felé nyomja. A forgástengely körüli pálya sugárirányú állításával változtatható a forgásirány. A megoldás hiányossága, hogy a pálya állításának pontatlansága a lapát súrlódását okozza, másrészt nagyobb fordulaton a berendezés nem képes működni, mert a centripetális erő sugárirányban kirepíti a lapátokat.

Számos megoldást javasoltak már a lapátok mozgása vezérlésének a ház palástfelületétől való függetlenítésére, például az US 4 410 305 vagy az US 4 299 097 számú szabadalmi leírásokban.

Ezeknek az a lényege, hogy tengelyek vagy görgők nyúlnak be kör alakú, vagy nem kör alakú vezetőfelületek közé, és a vezetőfelületen legördülő görgők vagy tengelyek helyezik sugárirányban a lapátokat.

Bármilyen attraktívnak tűnik is az ilyen megoldás, az ismert ilyen megoldások közös hiányossága, hogy a görgők vagy tengelyek nem képesek két különböző sugarú, a görgő vagy tengely két oldalán elrendezett pályaív követésére, mert egyik pályaívről a másikra történő áttéréskor forgásirányt kell váltaniuk. Ebből az következik, hogy az ismert kialakítások a lapátnak csak egyik vagy másik mozgásirányában történő mozgatását vezérelhetik.

Ha például egy görgő eddig az egyik pályaívvel érintkezett és azon az óramutató járásának irányában forogva legördült, és ezt követően a másik pályaívre nyomódik és így halad tovább, a görgő forgásiránya épp ellentétes az ezen a másik pályaíven történő legördüléshez szükségessel, tehát előbb súrlódással a pályaíven le kell fékeződnie, majd a másik irányban felpörögnie ahhoz, hogy gördülhessen e második pályaíven. A forgólapátos gépek a forgórész egy fordulata alatt mindkét irányú lapátmozgatást igénylik, így a vezetőfelületek között vezetett görgők alkalmazása nem nyújt optimálist megközelítő megoldást a súrlódás leküzdésében.

Más feltalálók a görgők helyett csúszópapucsok alkalmazását javasolták, amelyekkel a lapátokat egy vezérlőpálya szerint lehet mozgatni. Az íves szegmensek kör alakú horonnyal kapcsolódnak, amely horony álló, vagy forgatható. Ez a megoldás megfelelő a tekintetben, hogy a lapát vezérelt mozgatását mindkét mozgásirányban lehetővé teszi, de ez a mozgatás még mindig jelentős súrlódás árán történik, mert a szegmensek - akár forgatható a pálya, akár nem - csúszó mozgást végeznek a pályán.

Alapvető fontossága van a technika állása értékelésében annak, hogy a szakirodalomban nincs kitanítás arra, hogy az említett lapátvezérlő szerkezeteknek nem pontosan kör alakú, hanem ezt megközelítő speciális vezetőfelülettel kell rendelkezniük annak érdekében, hogy a lapátok a ház palástfelületéhez a kerület minden pontján illeszkedjenek. A szakirodalom általában csak úgy említi a ház palástfelületét, hogy az közelítőleg hengeres, nem definiálja a hengerestől való eltérést. A korábbi feltalálók talán ennek köszönhetően voltak tévedésben e tekintetben és azt gondolták, hogy a körpálya megfelelő.

Célunk a találmánnyal az ismert megoldások említett hiányosságainak kiküszöbölése, olyan forgólapátos gép kialakításával, amely a forgó lapátok mindkét irányú, sugárirányú mozgatását az ismerteknél kisebb súrlódással és a lapátoknak a palástfelületet súrlódásmentesen, pontosan követő mozgatását lehetővé teszi, és amely emellett tartósabb, üzembiztosabb lehet, mint az ismertek.

A feladat találmány szerinti megoldásában a forgólapátos gép lapátja két oldalélének az íves végfelülettől távoli részéhez csap körül elfordíthatóan bekötőelem van csatlakoztatva, amely bekötőelemek az oldallapokban kialakított gyűrű alakú oldalhoronyban vannak megvezetve, amely gyűrű alakú oldalhomyok a ház belső palástfelületének középvonalával közös középvonallal, a palástfelületnek megfelelő vezetőfelületekkel vannak kialakítva, a bekötőelemek az oldalhorony radiálisán külső és belső vezetőfelületén feltámaszkodó helyezőfelületekkel vannak kialakítva, amely helyezőfelületek legalább egyike súrlódáscsökkentő eszközzel van ellátva, ahol a lapát vagy lapátok végfelülete a ház palástfelületéhez súrlódásmentesen illeszkedően van megvezetve.

Előnyösen a forgólapátos gép forgórésze egy lapáttal, két, egymással szemben elrendezett lapáttal, vagy legalább három, a kerülete mentén egyenletes osztásban elrendezett lapáttal van kialakítva.

Célszerűen a forgólapátos gép mindkét oldalhornyában súrlódáscsökkentő eszköz van elrendezve.

HU 210 369 Β

Előnyösen a forgórész a palástfelületével a ház palástfelületét egy záró felülettartományban érintően van elrendezve.

Célszerűen a súrlódáscsökkentő eszköz a bekötőelemek sugárirányban külső helyezőfelületén van elrendezve.

Előnyösen a súrlódáscsökkentő eszköz csapos görgőkkel kialakított csapágyív vagy kosárba foglalt görgőkből álló csapágy.

Előnyösen súrlódáscsökkentő eszköz a bekötőelemek sugárirányban belső és külső helyezőfelületén is el van rendezve.

Célszerűen a belső helyezőfelületen kosárba foglalt görgőkből álló csapágy, a külső helyezőfelületen csapos görgőkkel kialakított csapágyív van elrendezve, vagy mindkét helyezőfelületen kosárba foglalt görgőkből álló csapágy van elrendezve, vagy mindkét helyezőfelületen csapos görgőkkel kialakított csapágy ív van elrendezve.

Előnyösen súrlódáscsökkentő eszközként a bekötőelemek belső helyezőfelületén kosárba foglalt görgőkből álló csapágy, külső helyezőfelületén csapos görgőkkel kialakított csapágyív van elrendezve, amely súrlódáscsökkentő eszközök közvetítésével a bekötőelemek külső és belső helyezőfelülete is felfekszik az oldalhomyok sugárirányban külső vagy belső felületén.

Célszerűen az oldallapok oldalhornyának legalább egyik vezetőfelülete az oldalhoronyba helyezett, edzett acélgyflrfi felületeként van megvalósítva.

Előnyösen a bekötőelem és az oldalhorony vezetőfelületei között - a szállított közeg veszélyes túlnyomását a lapát végfelületénél levezető rés kialakulását megengedő - játék van kialakítva.

Célszerűen a forgólapátos gép oldallapjai, forgórésze és a záró felülettartományban a forgórésszel összeérő házának palástfelülete, valamint vezérelt mozgású lapátjai gázkompresszorként vannak kialakítva, amelynek két-két szomszédos lapátja közötti, a körforgás során változó méretű kamrái vannak és amelynek kimenő csatornája forgásirányban a záró felülettartomány előtt, annak környezetében van kialakítva.

Előnyösen a forgólapátos gép oldallapjai, forgórésze és a záró felülettartományban vele összeérő házának palástfelülete, valamint vezérelt mozgású lapátjai folyadék kompresszorként vagy szivattyúként vannak kialakítva, amely szivattyúnak vagy kompresszornak két-két szomszédos lapátja közötti, a körforgás során változó méretű kamrái vannak és amelynek kimenő és bemenő csatornája forgásirányban a záró felülettartomány előtt és után, annak környezetében van kialakítva.

A találmány szerinti megoldás előnye az ismertekhez képest, hogy lehetővé teszi a ház palástfelületének jó tömítettséget biztosító, pontos követése mellett a lapátok csaknem súrlódásmentes mozgását a házban, ami mechanikus hatásfoknövekedést és hosszú élettartamot eredményez széles sebességhatárok között.

Az alábbiakban kiviteli példákra vonatkozó rajz alapján részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A rajzon az

l.ábra forgólapátos gép oldalnézete, levett oldallappal, az la. ábra lapát és bekötőelem oldalnézetben, a

2. ábra az 1. ábra szerinti forgólapátos gép metszete, a

2a. ábra lapát és bekötőelem részben metszetben, a

3. ábra forgórész és lapátjainak oldalnézete, a

4a. ábra bekötőelem súrlódáscsökkentő eszközének vázlata, a

4b. ábra bekötőelem más kialakítású súrlódáscsökkentő eszközének vázlata, a

4c. ábra bekötőelem harmadik kialakítású súrlódáscsökkentő eszközének vázlata, a

4d. ábra a bekötőelem negyedik kialakítású súrlódáscsökkentő eszközének vázlata, a

4e. ábra a bekötőelem ötödik kialakítású súrlódáscsökkentő eszközének vázlata, a

4f. ábra a bekötőelem hatodik kialakítású súrlódáscsökkentő eszközének vázlata, az

5. ábra gázkompresszor állórész palástfelületének és a lapát végfelületének geometriáját szemléltető ábra.

Az 1. és 2. ábrák szerinti forgólapátos gép egy két oldalán 40,42 oldallapokkal lezárt 10 házban excentrikusán elrendezett 16 forgástengelyű 14 forgórésszel rendelkezik, amely forgórész a két 40, 42 oldallap között a forgását lehetővé tevő illesztéssel van elrendezve és egy vagy több, radiális irányú lapátfészekben elrendezett, íves T végfelületű, négyszögletes, egyforma 20, 22, 24, 26 lapáttal van ellátva. A 20, 22, 24, 26 lapát két oldalélének az íves T végfelülettöl távoli részéhez 30, 32, 34, 36 csap körül elfordíthatóan 20a, 22a, 24a, 26a bekötőelem van csatlakoztatva, amely egyforma 20a-26a bekötőelemek a 40, 42 oldallapokban kialakított gyűrű alakú 50, 52 oldalhoronyban vannak megvezetve, amely gyűrű alakú 50, 52 oldalhornyok a 10 ház belső 12 palástfelületének középvonalával közös 17 középvonallal, a palástfelületnek megfelelő vezetőfelületekkel vannak kialakítva. A 20a-26a bekötőelemek az 50,52 oldalhorony radiálisán külső és belső vezetőfelületén feltámaszkodó helyezőfelületekkel vannak kialakítva, amely helyezőfelületek legalább egyike surlódáscsökkentő eszközzel van ellátva. A 2026 lapát vagy lapátok T végfelülete a 10 ház 12 palástfelületéhez súrlódásmentesen illeszkedően van megvezetve. Az oldalhornyok, a bennük megvezetett bekötőelemek és az ezekhez csappal kapcsolt lapát biaxiális mozgás vezérlő szerkezetet alkotnak.

A 10 ház belső 12 palástfelületének alakja úgy van kialakítva, hogy a 14 forgórész vezérelt mozgású 2026 lapátjainak T végfelülete azt a 14 forgórész forgása közben e palástfelületet pontosan követve, de a palástfelület érintése és légrés nélkül, tömítetten mozogjon rajta. A példa szerinti forgólapátos gép négy lapáttal van kialakítva, de a találmány megvalósítható egy, kettő, vagy négynél több lapáttal is.

A 10 házban bemenő csőcsonk (INLET) és kimenő csőcsonk (OUTLET) van kialakítva a szállított közeg számára. Szakember előtt ismert, hogy a bemenő csőcsonkon bejuttatott közeg nagyobb nyomással távozik a kimenő csőcsonkon.

Az la. ábrán egy 22 lapát és a rászerelt 22a bekötő3

HU 210 369 Β eleme oldalnézetben van ábrázolva. A 22 lapát 22a bekötőelemektől távoli T végfelülete körív profdú hengerfelület, amely a 10 ház 12 palástfelületével illeszkedik.

Amint az a 2a. ábrán látható, a lapátok mindkét oldalon el vannak látva 24a, 24aa bekötőelemmel, amely bekötőelemek mindegyik 20-26 lapát számára egyforma kialakításúak, ezért elegendő csak egyiküket részletesebben ismertetni.

A 2. ábra szerint a 10 ház két 40, 42 oldallapja annyiban különbözik egymástól, hogy az egyikben átmenő furat van kialakítva a 14 forgórész 44 tengelye számára, amely mindkét 40, 42 oldalfalban csapágyazva van. Az oldalfalak ismert módon, csavarokkal vannak a 10 házhoz - tömítetten - rögzítve.

Mint az szakemberek előtt ismeretes, a forgólapátos szivattyú vagy kompresszor (gép) térfogatváltozásai a forgórésznek az állórészen belüli excentrikus elrendezéséből adódnak oly módon, hogy a 20-26 lapátok a belső teret kamrákra osztják, a forgórész forgása közben a lapátok mindig a 12 palástfelület eléréséhez szükséges változó mértékben nyúlnak ki a 14 forgórészből és ennek révén a két szomszédos lapát által közbezárt kamra mérete változik. Ahhoz, hogy kompresszió vagy szivattyúzó hatás jöjjön létre az is szükséges, hogy a 14 forgórész 15 palástfelülete a 12 palástfelülettel tömítetten érintkezzen annak egy záró 13 felülettartományában. A 44 tengely lehet különálló alkatrész a 14 forgórészben retesszel rögzítve, vagy lehet a 14 forgórésszel egy darabból készítve. A 14 forgórész homlokfelületei tömítetten érintkeznek a 40, 42 oldallapokkal, a szabad forgathatóságot kenés biztosítja.

A 2. ábrán a forgólapátos gép részben metszetben van ábrázolva annak érdekében, hogy a már említett, a 40 111.42 oldallapban kialakított gyűrű alakú 50, 52 oldalhorony szemlélhető legyen. Az 50, 52 oldalhornyok középpontja egybeesik a 12 palástfelület által bezárt tér geometriai középpontjával, alakja pedig leginkább kör, így az előállításának költsége kisebb, mint más, ismert megoldásoké. Az előállítási költségekben további megtakarítást és a gépi megmunkálás nagyobb termelékenységét eredményezi az, ha a gyűrű alakú oldalhorony vezetőfelületét külön betételemen alakítjuk ki, amelyet azután az oldalhoronyban rögzítünk.

Ilyen előnyösen alkalmazható betételem lehet egy edzett 60 acélgyűrű, amely az 50 oldalhoronyban és egy ugyanilyen 62 acélgyűrű, amely az 52 oldalhoronyban van a 2. ábra szerint rögzítve. A 20-26 lapátok egyik oldali 20a-26a bekötőelemei (a 2a. ábrán 24a bekötőelem) az egyik 60 acélgyörű, a lapátok másik oldali 20a-26a bekötőelemei (a 2b. ábrán 24aa bekötőelem) a másik 62 acélgyűrű vezetőfelületén támaszkodik fel.

Bár elvileg a súrlódó nyomaték a találmány szerinti bekötőelemek alkalmazásával anélkül is jelentősen kisebb a kisebb átmérők miatt, mint az ismert megoldásokban, a bekötőelemek helyezőfelületeit vagy azok egyikét mégis súrlódáscsökkentő eszközzel látjuk el. így a 2. ábrán a 60 acélgyűrűn a bekötőelem görgős 54 csapágy közbeiktatásával fekszik fel, a 62 acélgyörun a másik bekötőelem görgős 56 csapágy közbeiktatásával fekszik fel. Minthogy így a 20a-26a bekötőelemek és a 60, 62 acélgyűrök között gördülőellenállás lép fel csúszósúrlódás helyett, a 20-26 lapátok mozgatásához kisebb forgató nyomaték szükséges. Az acélgyűrűben csapágyon futó bekötőelemek alkalmazásával lehetővé vált a 20-26 lapátok olyan precíz vezetése, amivel kiküszöbölhető a súrlódás a lapátok tömítő T végfelülete és a 12 palástfelület között úgy, hogy emellett a jó tömítettség is biztosítható, ráadásul ezek a tulajdonságok könnyű gyárthatósággal párosulnak. A 12 palástfelület speciális jellemzőinek ismertetésére a későbbiekben még visszatérünk.

A 60, 62 acélgyűrűk felfoghatók úgy, mint egy gördülőcsapágy külső gyűrűje. A gördülőcsapágy belső gyűrűjét azonban helyettesítenünk kell, mert a bekötőelem felülete csak egy körívet képezhet, nem egy teljes kört. Az íves testű, 30-36 csappal a 20-26 lapátokra billenthetően rátözött 20a-26a bekötőelemek együtt alkothatnak egy belső csapágygyűrűt. így a kosárba foglalt görgőkkel megvalósított 54,56 csapágyak lényegében úgy működhetnek, mint a hagyományos gördülőcsapágyak. De hasonló a helyzet akkor is, ha súrlódáscsökkentő eszközként nem gördülő, hanem sikló csapágyat alkalmazunk.

Célunk a találmánnyal a lapátoknak nem csak egyik irányú, hanem mindkét irányú előnyös megvezetése volt, ami a találmány szerint elegánsan biztosítható. A lapátok másik irányú megvezetése a gyűrű alakú 50, 52 oldalhornyok sugárirányban belső 70, 72 hengerfelülete által van biztosítva, a 70, 72 hengerfelületek szolgálnak belső vezetőfelületként a bekötőelemek számára, amelyen a bekötőelemek sugárirányban belső, íves helyezőfelülete közbeiktatott csúszó vagy gördülő csapágyazással ellátva felfekszik, a lapátok pillanatnyi sugárirányú helyzetét belülről határolva. A

2. ábra szerint a belső 70,72 vezetőfelület és a 20a-26a bekötőelemek belső helyezőfelülete közvetlenül érintkezik egymással. Ez a külső és belső megvezetés a forgórész minden szöghelyzetében biztosítja a lapátok érintés nélküli, mégis kielégítően tömített felfekvését a 12 palástfelületen.

A 3. ábrán a 14 forgórész és a 20-26 lapátok a 20a26a bekötőelemeikkel a jobb szemlélhetőség érdekében robbantott ábrában vannak ábrázolva. A 20-26 lapátok a 14 forgórész 200, 202, 204, 206 lapátfészkeiben vannak üzemszerű állapotban, amely sugárirányú 200-206 lapátfészkek biztosítják a lapátok sugárirányú mozgáslehetőségét és kerületirányú megtámasztását. Az ábrán szaggatott vonallal van bejelölve az oldallapokban kialakított oldalhorony külső és belső 208, 210 vezetőfelületének helyzete a 14 forgórészhez képest. A14 forgórész 16 forgástengelyéhez képest a 208, 210 vezetőfelületek és a ház 12 palástfelületének közös 17 középvonala excentricitást mutat. A 20a-26a bekötőelemek a 208,210 vezetőfelületek közötti teret töltik ki.

Az alábbiakban a súrlódás elkerülésére alkalmas lapátmozgatás eszközeinek különböző lehetséges kialakításait ismertetjük példák alapján. A 4a. ábrán a 20 lapát és 20a bekötőeleme van feltüntetve, ahol a 20a

HU 210 369 Β bekötőelem a 20 lapátból oldalt kiálló 90 csapra van elfordulást megengedő módon feltűzve. A 20a bekötőelem oldalhorony belső 70 hengerfelülete és a 60 acélgyűrű által alkotott belső és külső vezetőfelületek által van megvezetve. A 60 acélgyűrű egy görgős 54 csapágy külső gyűrűjét képezi, ahol a görgők kosárba vannak foglalva. Az 54 csapágy belső gyűrűjét a 20a-26a bekötőelemek szegmenseiből összeálló kör alkotja.

A 20a bekötőelem kismértékű játékkal illeszkedik az 50, 52 oldalhorony 70, 72 hengerfelületei közé, amely játéknak két fontos feladata van:

Egyrészt nem kívánatos, hogy a 20a bekötőelem hozzáérjen az oldalhorony belső vezetőfelületéhez, mert a lapátra sugárirányban kifelé ható centripetális erő a bekötőelemet a lapát mindkét irányú mozgása során általában a külső vezetőfelülethez szorítva tartja, így a belső megtámasztásra ekkor nincs szükség, másrészt - ami különösen az olyan alkalmazásoknál lényeges, amikor a találmány szerinti forgólapátos gépet klímaberendezés hűtőközeg-gőz kompresszoraként alkalmazzuk, ahol bizonyos rendkívüli körülmények között (pl. indításnál) folyékony hűtőközeg is bejuthat a kompresszorba - szélsőségesen nagy belső nyomás kialakulását gátolja meg azáltal, hogy nagy nyomásnál biztonsági szelepként működő rés megnyílását teszi lehetővé a ház 12 palástfelülete és a lapát T végfelülete között. A biztonsági szelepként működő rés mérete nem nagyobb, mint 0,02-0,2 mm.

A 4b. ábrán a 4a. ábrához képest eltérő kialakítású súrlódáscsökkentő eszközzel ellátott bekötőelem és 100 lapát van feltüntetve. A bekötőelem 80 bekötőelem-testje van 90 csapon át a 100 lapáttal összekötve. A 80 bekötőelem-test külső kerületében 120 fészkek vannak kialakítva csapos 11 görgők 112 görgőcsapjai számára, amely fészkekben a 110 görgők csapágyazva vannak. Ezek a csapos görgők helyettesítik a 4a. ábra szerinti kosárba foglalt görgőket és a 60 acélgyűrűvel gördülő csapágyat alkotnak.

A 4c. ábrán a súrlódáscsökkentő eszköznek harmadik, kombinált kiviteli alakja van felvázolva, amely a lapát mozgását mindkét radiális irányban gördülő súrlódás mellett határolja. A lapáthoz itt radiálisán kívülbelül sima, íves felületű 170 bekötőelem van kapcsolva. A 170 bekötőelem külső felülete és az oldalhorony külső vezetőfelülete között kosárba foglalt görgős 172 csapágy van elrendezve (mint a 4a. ábrán), és ehhez hasonlóan a 170 bekötőelem belső íves felülete és az oldalhorony belső vezetőfelülete között is kosárba foglalt, szabadon forgó görgőkből álló 174 csapágy van elrendezve. A görgős 172,174 csapágyak egy-egy külső, ill. belső 176, 178 görgőpályája az oldalhoronyba helyezett acélgyűrök felületeként van kialakítva.

A 4d. ábrán a lapát mozgását mindkét radiális irányban gördülő súrlódás mellett határoló biaxiális mozgás vezérlő eszköz más súrlódási eszköz kombinációval kialakított kiviteli alakja van feltüntetve. Ebben a kombinációban a 160 bekötőelem-test külső kerületében 120 fészkek vannak kialakítva csapos 110 görgők 112 görgőcsapjai számára, amely fészkekben a 110 görgők csapágyazva vannak (lásd 4b. ábra). Ezek a csapos görgők külső 162 görgőpályán gördülnek le. A 160 bekötőelem belső íves felülete és az oldalhorony belső vezetőfelülete között is kosárba foglalt, szabadon forgó görgőkből álló 164 csapágy van elrendezve, amelynek belső 166 görgőpályáját acélgyűrű külső hengeres felülete alkotja.

A 4e. ábrán a súrlódáscsökkentő eszközök további kombinációját alkalmazó példa van feltüntetve. Ebben a példában 180 bekötőelem-test sugárirányban belső, íves felülete van csapos 110 görgőkkel megvalósított gördülő csapággyal ellátva, amely görgők 182 görgőpályán gördülnek le. A 180 bekötőelem-test külső, íves felületén - hasonlóan a 4c. ábra kapcsán bemutatott megoldáshoz - kosárba foglalt görgős 184 csapágy van elrendezve, amelynek görgői külső 186 görgőpályán gördülnek.

A 4f. ábrán a súrlódáscsökkentő eszközök egy további kombinációjával ellátott biaxiális lapátmozgató szerkezet van felvázolva, amelyben a lapátok 140 bekötőelem-testje a külső és a belső íves felületén is csapos 110 görgőkkel megvalósított gördülő csapágygyal van felszerelve. A112 görgőcsapok a bekötőelemtest külső felületében kialakított 120 fészkekben, ill. a bekötőelem-test belső, íves felületében kialakított 130 fészkekben vannak csapágyazva, ahol a belső íves felületben csapágyazott görgők külső csapágygyűrű 142 görgőpályáján futnak. Ez az elrendezés különösen nagy belső terhelések elviselésére alkalmas.

Amint azt már az előzőekben is említettük, a 10 ház 12 palástfelületének kialakítása lényeges a forgólapátos gép hatásos működése szempontjából. Ezt szemléltetjük az 5. ábrán, ahol a 12 palástfelület és a lapát vele érintkező végfelületének profilja kinagyításban van ábrázolva, és amely ábrából továbbá kitűnik, hogy miben áll a 12 palástfelület eltérése a kör keresztmetszetű hengerfelülettől. Látható az ábrán, hogy a lapát T végfelületének görbülete kisebb sugarú, mint a vele együttműködő 12 palástfelület.

Ennek a geometriai eltérésnek az az oka, hogy bár a forgórészben sugárirányban álló lapát T végfelülete kört ír le, a forgórész excentricitása az állórészben azt eredményezi, hogy a forgórész körülfordulása alatt folyamatosan változik a lapátok szögállása a 12 palástfelülethez képest.

Ennek során a lapát T végfelületének más-más pontja érintkezik a 12 palástfelülettel, mindig az a pont, amelynek érintője párhuzamos vagy közös a palástfelület szembenfekvő pontjának érintőjével. Ezen pontok összessége adja a T végfelület profiljának alakját, amely a T végfelület mozgási sugaránál kisebb sugarú.

A találmány szerinti forgólapátos gépek fő alkalmazási területe a folyadék vagy légnemű anyag szivattyúzása vagy komprimálása. A hatékony működés feltétele, hogy a lapátok T végfelülete és az állórész 12 palástfelülete között nagyon kicsi, csak néhány századmilliméternyi rés legyen. Ez a 12 palástfelület alakjával kapcsolatos követelményt is támaszt, a 12 palástfelületnek egy kissé el kell térnie az ideális kör alaktól. Teljesen kör alakú állórész 12 palástfelület esetén

HU 210 369 Β ugyanis - ilyen van ábrázolva az 5. ábrán - tömítetlenséget okozó nagy rések keletkeznek a lapátok T végfelületénél, amelyek mérete a megengedhetőnek többszöröse.

Azt találtuk, hogy a 12 palástfelület és a T végfelület mindenkori közös tangenciális pontjának precíz helye a T végfelület ívének Pvtc középpontján és az oldalhornyok O_s (12 palástfelületével közös) középpontján át húzott egyenes folytatásában van. Ahol ez az egyenes metszi a T végfelület ívét (Pvt metszéspont), ott kell lennie a 12 palástfelület megfelelő pontjának. Ennek az összefüggésnek ismeretében már algebrai és trigonometriai eszközökkel meghatározható a 12 palástfelület ideális alakja, ami mellett az 50, 52 oldalhornyok vezetőfelületei kör alakúak lehetnek és állandó piciny rés megvalósítható a 12 palástfelület és a lapátok T végfelülete között.

Egy közvetlen, a 12 palástfelület felületszámításához szükséges számítógépes algoritmust az alábbiakban ismertetünk.

A. Indulj ki a lapát kinyújtott állapotának adataiból,

B. határozd meg a lapát csapja Pp csapközéppontjának koordinátáit a lapát szögállása és a vezetőfelületek rádiusza alapján,

C. számold ki a vízszintes tengelyvonal és az O_sközéppontból a T végfelület ívének Pvtc középpontján át húzott egyenes közötti szöget a lapát méreteinek ismeretében,

D. határozd meg a Pvtc középpont koordinátáit a C. pontban kiszámolt szög és a lapát lineáris méreteinek ismeretében,

E. határozd meg a Pvt metszéspont koordinátáit a T végfelület rádiuszának és a rádiusz O_s középponti szögének ismeretében, ez a 12 palástfelület profiljának egy pontja,

F. ismételd meg a fenti lépéseket megfelelő sűrű lépésekben a lapát minden szögállásának adataival a 12 palástfelület profilja közelítő kör alakú profilja többi pontjának meghatározására.

Az alábbiakban ismertetjük a felületszámításnál alkalmazott speciális matematikai összefüggéseket (az 5. ábra jelöléseivel);

I. Kiindulási adatok nómenklatúrája:

Rg =oldalhorony sugara,

Rr =forgórész sugara

Rs = állórész belső palástfelületének közepes sugárirányú mérete,

Rt = Pp csapközéppont és a T végfelület Pvtc középpontja közötti távolság, rt = lapát sugara, e = Rs - Rg = forgórész excentricitása,

Ar = forgórésznek a kiszámítandó ponthoz tartozó állásszöge.

II. Algebrai és trigonometriai összefüggések:

1. A Pp csapközéppont derékszögű koordinátái O_sközépponttól mérve xg = Rg[cos(Ar)] yg = Rg[sin(Ar)]

2. A forgórész középpontja és a Pp csapközéppont között, valamint a forgórész középpontja és a T végfelület ívének Pvtc középpontja közé húzott egyenesek közötti Ag szög

Ag = arctg[yg/xg]

3. Rp sugár (a forgórész középpontja és a Pp csapközéppont közötti távolság)

Rp =V[xg²+yg²]

4. Rtc sugár (a forgórész középpontja és a T végfelület ívének Pvtc középpontja közötti távolság)

Rtc = Rp + Rt

5. A végfelület ívének Pvtc középpontjának derékszögű koordinátái xtc = Rtc[cos(Ar)] ytc = Rtc[sin(Ar)] + e

6. A végfelület íve Pvtc középpontjának At távolsága az állórész vízszintes tengelyvonalától

At = arctg [ytc/xtc]

7. Rtc sugár - a palástfelület O_s középpontja és a T végfelület ívének Pvtc középpontja közötti távolság

Rtc = ^[xtc²+ytc²]

8. Rtt távolság a Pvt metszéspont és az állórész O_sközéppontja között (5. ábrán szaggatott vonal)

Rtt = Rtc + rt

9. A Pvt metszéspont derékszögű koordinátái xtt = Rtt[cos(At)] ytt = Rtt[sin(At)]

A 6. pont szerinti At és a 8. pont szerinti Rtt a 12 palástfelület polárkoordinátáit szolgáltatják, míg a palástfelület derékszögű koordinátáit a 9. pont szerinti adatok szolgáltatják az Ar állásszög 0-360° tartományában.

A 12 palástfelület és a lapátok T végfelülete közötti kis rés az így számított értékből vagy a lapátok megrövidítésével, vagy a kiszámított méretek sugárirányú megnövelésével alakítható ki. Az első esetben, ha a választott résméret pl. 0,025 mm, akkor a számított Rt = Pp csapközéppont és a T végfelület Pvtc középpontja közötti távolság megvalósítandó Rta = Rt - 0,025 mm távolságra változik, a felületszámításnál azonban ekkor is az Rt változóval számolunk.

A második esetben az Rt távolság nem változik, de a palástfelület profiljának számítását ennek megnövelt Rtta értékével végezzük, ahol Rtta = Rtt + 0,025 mm.

Mindkét módszer kielégítő pontossággal biztosítja a megfelelő alak kiszámítását.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Forgólapátos gép két oldalán oldallapokkal lezárt házban excentrikusán elrendezett forgórésszel, amely forgórész a két oldallap között a forgását lehetővé tevő illesztéssel van elrendezve és egy vagy több, radiális irányú lapátfészekben elrendezett, íves végfelületű, négyszögletes lapáttal van ellátva, azzal jellemezve, hogy a lapát (20, 22, 24, 26) két oldalélének az íves végfelülettől (T) távoli részéhez csap (30, 32, 34, 36) körül elfordíthatóan bekötőelem (20a, 22a, 24a, 26a) van csatlakoztatva, amely bekötőelemek (20a-26a) az oldallapokban (40,42) kialakított gyűrű alakú oldalhoronyban (50, 52) vannak megvezetve, amely gyűrű

HU 210 369 Β alakú oldalhornyok (50, 52) a ház (10) belső palástfelülétének (12) középvonalával közös középvonallal (17), a palástfelületnek megfelelő vezetőfelületekkel vannak kialakítva, a bekötőelemek (20a-26a) az oldalhorony (50, 52) radiálisán külső és belső vezetőfelületén feltámaszkodó helyezőfelületekkel vannak kialakítva, amely helyezőfelületek legalább egyike súrlódáscsökkentő eszközzel van ellátva, ahol a lapát vagy lapátok (20-26) végfelülete (T) a ház palástfelületéhez (12) súrlódásmentesen illeszkedően van megvezetve.
2. Az 1. igénypont szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy a forgórésze (14) egy lapáttal (20) van kialakítva.
3. Az 1. igénypont szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy a forgórésze (14) két, egymással szemben elrendezett lapáttal (20,24) van kialaldtva.
4. Az 1. igénypont szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy a forgórésze (14) legalább három, a kerülete mentén egyenletes osztású lapátfészekben (200, 202, 204, 206) elrendezett lapáttal (20, 22, 24, 26) van kialakítva.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy mindkét oldalhornyában (50, 52) súrlódáscsökkentő eszköz van elrendezve.
6. Az 1. igénypont szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy a forgórész (14) palástfelületével (15) a ház (10) palástfelületét (12) egy záró felülettartományban (13) érintően van elrendezve.
7. Az 1. igénypont szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy súrlódáscsökkentő eszköz a bekötőelemek (20a-26a) sugárirányban külső helyezőfelületén van elrendezve.
8. A 7. igénypont szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy a súrlódáscsökkentő eszköz csapos görgőkkel (110) kialakított csapágy (164, 166, 172, 174, 184).
9. A 7. igénypont szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy a súrlódáscsökkentő eszköz kosárba foglalt görgőkből álló csapágy (54,56).
10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy súrlódáscsökkentő eszköz a bekötőelemek (20a-26a) sugárirányban belső és külső helyezőfelületén is el van rendezve.
11. A10. igénypont szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy a belső helyezőfelületen kosárba foglalt görgőkből álló csapágy (174), a külső helyezőfelületen csapos görgőkkel (110 ) kialakított csapágy van elrendezve.
12. A10. igénypont szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy mindkét helyezőfelületen kosárba foglalt görgőből álló csapágy (172, 174) van elrendezve.
13. Az 10. igénypont szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy mindkét helyezőfelületen csapos görgőkkel (110) kialakított csapágy van elrendezve.
14. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy súrlódáscsökkentő eszközként a bekötőelemek (20a, 26a) belső helyezőfelületén kosárba foglalt görgőkből álló csapágy (174), külső helyezfelületén csapos görgőkkel (110 ) kialakított csapágyív van elrendezve, amely súrlódáscsökkentő eszközök közvetítésével a bekötőelemek külső és belső helyezőfelülete is felfekszik az oldalhornyok (50, 52) sugárirányban külső vagy belső,felületén.
15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy az oldallapok (40, 42) oldalhornyának (50, 52) legalább egyik vezetőfelülete az oldalhoronyba helyezett, edzett acélgyűrű (60, 62) felületeként van megvalósítva.
16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy a bekötőelem (20a-26a) és az oldalhorony (50, 52) vezetőfelületei között - a szállított közeg veszélyes túlnyomását a lapát (20-26) végfelületénél (T) levezető rés kialakulását megengedő - játék van kialakítva.
17. Az 1. vagy 4-16. igénypontok bármelyike szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy az oldallapjai (40,42), forgórésze (14) és a záró felülettartományban (13) vele összeérő házának (10) palástfelülete (12), valamint vezérelt mozgású lapátjai (20-26) gázkompresszorként vannak kialakítva, amelynek kétkét szomszédos lapátja közötti, a körforgás során változó méretű kamrái vannak és amelynek kimenő csatornája forgásirányban a záró felülettartomány (13) előtt, annak környezetében van kialakítva.
18. Az 1. vagy 4-16. igénypontok bármelyike szerinti forgólapátos gép, azzal jellemezve, hogy az oldallapjai (40, 42), forgórésze (14) és a záró felülettartományban (13) vele összeérő házának (10) palástfelülete (12), valamint vezérelt mozgású lapátjai (20-26) folyadék kompresszorként vagy szivattyúként vannak kialakítva, amely szivattyúnak vagy kompresszornak két-két szomszédos lapátja közötti, a körforgás során változó méretű kamrái vannak és amelynek kimenő és bemenő csatornája forgásirányban a záró felülettartomány (13) előtt és után, annak környezetében van kialakítva.