HU219286B - Piston mechanism with passage through the piston - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya dugattyúmechanizmus, egy, a dugattyún átvezetőjárattal, ahol a dugattyúmechanizmus egy hengert (2) tartalmaz, amelyaz egyik végén egy lezárható járattal vagy áteresztőnyílással (9) vanellátva, míg a másik végén egy forgattyúház (5) belső oldalára nyílik,tartalmaz továbbá egy, a hengerben (2) tengelyirányban mozgathatódugattyút (1), amely szintén el van látva egy lezárható járattal (12)és amelynek külső palástjában egy horony (7) van kialakítva, amelybenegy, a dugattyú (1) és a henger (2) közötti tömítettséget biztosítódugattyúgyűrű (8) van elrendezve, emellett a dugattyúmechanizmusmozgatószerveket (3) tartalmaz a dugattyú (1) hengerben (2) valómozgatására, ahol ezekhez a mozgatószervekhez (3) egy forgattyústengely (4) tartozik, amely a forgattyúházban (5) van elrendezve,valamint egy dugattyúrúd (6), amely egyrészt egy első csapágyon (18)keresztül csuklósan össze van kötve a dugattyúval (1), másrészt pedigegy második csapágyon (20) keresztül a forgattyús tengellyel (4) vancsuklósan összekötve, emellett a dugattyúgyűrű (8) bizonyostengelyirányú játékkal van elhelyezve a horonyban (7) a dugattyún (1)átvezető járat (12) kiterjed ezen a hornyon (7) túl, és adugattyúgyűrű (8) egy ezen járatot (12) nyitó és záró szelepet képez.A találmány lényege az, hogy a dugattyún (1) átvezető járat (12) adugattyú (1) hátsó oldalán arra a csapágyra (18) nyílik, amelyenkeresztül a dugattyúrúd öszsze van kötve a dugattyúval (1). ŕ

Description

A találmány tárgya dugattyúmechanizmus, egy, a dugattyún átvezető járattal vagy vezetékkel, ahol a dugattyúmechanizmus egy hengert tartalmaz, amely az egyik végén egy lezárható járattal vagy áteresztőnyílással van ellátva, míg a másik végén egy forgattyúház belső oldalára nyílik, tartalmaz továbbá egy, a hengerben tengelyirányban mozgatható dugattyút, amely szintén el van látva egy lezárható járattal vagy vezetékkel, és amelynek külső palástjában egy horony van kialakítva, amelyben egy, a dugattyú és a henger közötti tömítettséget biztosító dugattyúgyűrű van elrendezve, emellett a dugattyúmechanizmus mozgatószerveket tartalmaz a dugattyú hengerben való mozgatására, ahol ezekhez a mozgatószervekhez egy forgattyús tengely tartozik, amely a forgattyúházban van elrendezve, valamint egy hajtórúd vagy dugattyúrúd, amely egyrészt egy első csapágyon keresztül csuklósán össze van kötve a dugattyúval, másrészt pedig egy második csapágyon keresztül a forgattyús tengellyel van csuklósán összekötve, emellett a dugattyúgyűrű bizonyos tengelyirányú játékkal van elhelyezve a horonyban, a dugattyún átvezető járat kiterjed ezen hornyon túl és a dugattyúgyűrű egy ezen járatot nyitó és záró szelepet képez.

Egy ilyen dugattyúmechanizmus lehetővé teszi gáznemű közeg beszívását a dugattyún keresztül egy, a dugattyúban külön elrendezett szelep nélkül.

A BE-A-378 946 számú szabadalmi leírás egy, a fenti típusú dugattyúmechanizmussal felszerelt kompresszort ismertet. A dugattyúban kialakított járat azonban csak a dugattyú hosszának egy részére teljed ki, nevezetesen a homlokoldaltól egy, a dugattyú oldalában levő nyílásig, amely a dugattyú maximálisan kinyújtott helyzetében még nem jelenik meg a dugattyú hátsó oldalán. Következésképpen ez a járat nem nyílik rá a dugattyú hátsó oldalára.

A gáznemű közeget a henger külső oldalán levő kamrákon keresztül szívják be, nem pedig a forgattyúházon keresztül, amely fel van töltve olajjal. Ez az olaj azoknak a csapágyaknak a kenésére szolgál, amelyeken keresztül a dugattyúrúd össze van kötve a forgattyús tengellyel és a dugattyúval. Ennek révén elkerülhető a csapágyak felhevülése, azonban az így kinyert sűrített levegőben olajnyomok maradnak vissza, ami kedvezőtlen bizonyos alkalmazások esetében.

A kamrák megléte a henger külső oldalán és az olaj alkalmazása kenés céljából nem teszik éppen egyszerűvé a szerkezeti kialakítást.

A járaton keresztül beszívott gáznemű közeg végigáramlik a henger fala mentén, amely meglehetősen meleg lehet a működés során, ami a közeg felmelegedését eredményezi, ez pedig kedvezőtlenül befolyásolja a kompresszor hatékonyságát.

A találmány által megoldandó feladat olyan dugattyúmechanizmus létrehozása, amely kiküszöböli a korábbi megoldások fentebb említett és egyéb hátrányait, és amely nem csupán viszonylag egyszerű szerkezeti felépítésű és nagyon jó hatékonyságú, hanem képes olajkenés nélkül is működni viszonylag hosszú élettartam mellett.

A kitűzött feladatot a találmány értelmében a bevezetőben vázolt felépítésű dugattyúmechanizmusból kiindulva azáltal oldjuk meg, hogy a dugattyún átvezető járat a dugattyú homlokoldalát egy, a dugattyú hátsó oldalán levő első csapágyat befogadó üregen keresztül egy, a forgattyúházon levő szívónyílással köti össze.

A járaton keresztül beszívott közeg a dugattyú hátsó oldalától ered, így csupán minimális mértékben kerül érintkezésbe a dugattyúmechanizmus azon részeivel, amelyek felmelegszenek a dugattyúmechanizmus működése során.

További előnye ennek a megoldásnak az, hogy miután a járat egy része befelé húzódik a dugattyú falán keresztül, lényegesen lecsökken a járaton keresztül átszívott közeg felhevült részek okozta felmelegedése.

Egy olyan dugattyúmechanizmus, amelynél a dugattyú a hátsó oldalára nyíló járattal van ellátva és a dugattyúgyűrű egy szelepet képez ebben a járatban, már ismert a CH-A-308 083 számú szabadalmi leírásból, ez a dugattyúmechanizmus azonban egészen más jellegű, mint a találmány szerinti, minthogy a dugattyú mereven van csatlakoztatva a dugattyúrúdhoz és nincs kialakítva forgattyúház sem. Az ilyen típusú dugattyúmechanizmusoknál eleve nem is jelentkezik a csapágyak felhevülésének fentebb említett problémája.

A találmány egyik különleges kiviteli alakjánál a dugattyúmechanizmus egy olajmentes kompresszor részét képezi és egy sűrített levegős nyomóvezeték vagy egy sűrített levegős tartály van csatlakoztatva a hengerben kialakított járathoz vagy áteresztőnyíláson, miáltal a dugattyúban levő járat egy szívónyílást képez a beszívás alatt, míg a dugattyúgyűrű szívószelepként működik.

Előnyösen a forgattyúház el van látva egy szívónyílással, így a dugattyún átvezető járatban áramló közeg áramlási útja át van vezetve a forgattyúházon és a benne levő csapágyon is, amelyen keresztül a dugattyúrúd össze van kötve a forgattyús tengellyel.

Különösen olajmentes kompresszoroknál fennáll a csapágymelegedés problémája. Az ilyen szerkezeteknél mindkét csapágyat a beszívott gáznemű közeggel hűtjük.

A találmány szerinti dugattyúmechanizmust részletesebben kiviteli példa kapcsán, a csatolt rajz alapján ismertetjük.

A rajzon az 1. ábra egy dugattyús kompresszorba beépített találmány szerinti dugattyúmechanizmus vázlatos keresztmetszetét mutatja, a 2. ábra az 1. ábra II—II vonala szerinti felnagyított metszet, amely a dugattyúmechanizmust beszívólökete során szemlélteti, míg a 3. ábra a 2. ábra szerinti keresztmetszetet tünteti fel, azonban a dugattyúmechanizmus összenyomó lökete során.

Az 1. ábrán bemutatott dugattyúmechanizmus egy olajmentes dugattyús kompresszor részét képezi, amely kompresszor több ilyen dugattyúmechanizmust tartalmaz, amelyek lényegében egy 2 hengerben tengelyirányban mozgatható 1 dugattyúból, valamint az 1 dugattyú mozgatására szolgáló 3 mozgatószervekből állnak.

Ezek a 3 mozgatószervek lényegében egy 5 forgattyúházban elrendezett és egy nem ábrázolt motor ál2

HU 219 286 Β tál forgatott 4 forgattyús tengelyből, valamint egy 6 dugattyúrúdból állnak, amely csuklósán össze van kötve az 1 dugattyúval és a 4 forgattyús tengellyel.

Az 1 dugattyú a homlokoldali, a 2. és 3. ábrán felső végén, más szóval a 2 henger zárt vége felé eső végén egy kerület menti 7 horonnyal van ellátva, amelybe egy 8 dugattyúgyűrű van behelyezve, amely rugalmasan illeszkedik a 2 henger belső falához. Ez a 8 dugattyúgyűrű egy önkenő típusú és egy lapos, felhasított gyűrűként kialakított alkatrész, amely nem csak egy radiális ütköztetéssel van rögzítve a 7 horonyban, hanem tengelyirányújátékkal is. A 8 dugattyúgyűrű adott esetben kialakítható rugalmas gyűrűként is.

Mindez feltételezi, hogy a 8 dugattyúgyűrű vastagsága kisebb, mint a 7 horony szélessége, míg a 7 horony mélysége radiális irányban valamivel nagyobb, mint a 8 dugattyúgyűrű szélessége.

A 2 henger zárt végében egy 9 járat vagy áteresztőnyílás, nevezetesen egy nyomónyílás van kialakítva, amely egy 10 szeleppel lezárható és amelyhez egy 11 nyomóvezeték van csatlakoztatva.

A 2 henger másik vége a fentebb említett 5 forgattyúházba nyílik, amely közös a dugattyús kompreszszor valamennyi dugattyúmechanizmusa számára.

Amint az részletesebben a 2. és 3. ábrán látható, az 1 dugattyún keresztül egy 12 járat van kialakítva, mégpedig egy szívónyílás az 5 forgattyúházból beszívott, összesűrítendő közeg számára. Ez a szívónyílást képező 12 járat kiteljed a 7 hornyon túl és magában foglalja ezt a 7 hornyot, egy járulékos 13 hornyot az 1 dugattyú külső palástján, az 1 dugattyúnak a 7 horonyhoz képest az 5 forgattyúház felé eső részén, egy körbefutó 14 beugrást az 1 dugattyú palástján, amely összeköti a 7 és 13 hornyot és ahol az 1 dugattyú ennek megfelelően egy kisebb külső átmérővel rendelkezik, több 15 nyílást, amelyek a 13 horony és az 1 dugattyú hátsó, vagyis a 2. és 3. ábrán alsó oldala között húzódnak, valamint több 16 nyílást, amelyek a 7 horony és az 1 dugattyú homlokoldala között húzódnak.

Ezek a 15 és 16 nyílások bizonyos távolságra vannak elrendezve az 1 dugattyú külső oldalától.

Hátsó oldalánál az 1 dugattyú egy 17 üreggel rendelkezik, amelybe a 15 nyílások torkollanak.

Ebben a 17 üregben van elrendezve egy első 18 csapágy, amelyen keresztül a 6 dugattyúrúd vége csuklósán össze van kötve az 1 dugattyúval, pontosabban szólva egy, a 17 üregbe beépített 19 keresztcsappal. Ez a 18 csapágy például egy tűgörgős csapágy, és kenése gépzsírral biztosítható.

A 6 dugattyúrúd másik vége az 5 forgattyúházban a 4 forgattyús tengelyhez van csuklósán csatlakoztatva egy második 20 csapágyon keresztül.

Ez a második 20 csapágy például szintén gépzsírral kenhető.

Az 5 forgattyúház el van látva egy 21 szívónyílással. Ez az 5 forgattyúház azonban nincs feltöltve olajjal.

A találmány szerinti dugattyúmechanizmus működésmódja a következő.

A 4 forgattyús tengely mozgatása révén az 1 dugattyú egymást követően egy beszívólöketet hajt végre, vagyis egy elmozdulást az 5 forgattyúház irányában, majd egy összenyomó löketet a másik irányban.

A nyomónyílást képező 9 járatban levő 10 szelep ezen mozgással összhangban, önmagában ismert, tovább nem részletezett módon nyit és zár, oly módon, hogy az összenyomás során a 10 szelep időlegesen nyitva van és összesűrített közeg hagyja el a 2 hengert a 9 járaton keresztül, viszont a szívás alatt a 10 szelep zárva van.

A 10 szelep vezérelhető mechanikus úton, de lehet egy hátrasiklás-szabályozó szelep is, amely megfelelő módon automatikusan nyit és zár.

Az 1. ábrán az 1 dugattyú legfelső holtpontjában van bemutatva, a beszívólöket és az összenyomó löket között.

A beszívólöket során a nyomás az 1 dugattyú homlokoldalán egy bizonyos pillanatban egyenlő a hátsó oldalon ható nyomással, amely az 5 forgattyúházban uralkodó nyomásnak felel meg.

Amint elértük ezt az egyensúlyi állapotot, a 8 dugattyúgyűrű, a 8 dugattyúgyűrűnek a 2 henger belső falával való súrlódása következtében helyben marad az elmozduló 1 dugattyúhoz képest és a 2. ábrán bemutatott helyzetet foglalja el, miáltal a 16 nyílások a 7 hornyon keresztül, valamint a 14 beugrás nyitott összekötésbe kerülnek a 13 horonnyal, továbbá a 15 nyílásokon keresztül az 1 dugattyú 17 üregével.

Ily módon gáznemű közeg, például levegő áramolhat az így képződött 12 járaton vagy szívónyíláson keresztül a 2 hengernek az 1 dugattyú homlokoldala előtti részébe.

Nyilvánvaló, hogy ezt a közeget az 5 forgattyúház feletti 21 szívónyíláson és a 2 henger ebbe nyíló részén keresztül szívjuk be a 17 üregbe és a 12 járatba, ami azt jelenti, hogy a közeg a 20 csapágyon keresztül áramlik az 5 forgattyúházban és a 18 csapágyon keresztül az 1 dugattyúban.

Ezek a 18 és 20 csapágyak és az ezek kenésére használt gépzsír ennélfogva hűtve vannak.

Az 5 forgattyúház szintén hűtve van a beszívott közeg által.

Maga a 12 járat meglehetősen rövid és ezenfelül nagyobb részeket tartalmaz, nevezetesen a 15 és 16 nyílásokat, amelyek nincsenek közvetlen érintkezésben a dugattyúmechanizmus, főként a 2 henger forró részeivel.

A fentiek következtében a 12 járaton keresztül beszívott közeg gyakorlatilag nincs felmelegítve, miáltal nagyon jó töltési hatásfokot és nagyon jó hatékonyságot érhetünk el.

Amikor alsó holtpontjának elérése után az 1 dugattyú ellentétes irányban mozog, akkor a 8 dugattyúgyűrű igyekszik helyben maradni, a 8 dugattyúgyűrűnek a 2 henger belső falával való súrlódása következtében. Ez be is következik, amint az 1 dugattyú homlokoldali nyomása egyenlő a hátsó oldalon uralkodó nyomással.

Mielőtt nagyobb nyomás jelentkezne az 1 dugattyú homlokoldalán, mint a hátsó oldalán, a 8 dugattyúgyűrű következetesen lezárja a 14 beugrást oly módon, hogy megszakad az összeköttetés a 7 horony és a 13 horony

HU 219 286 Β között, ennélfogva a 12 járat lezárul, amint az a 3. ábrán látható.

Nyilvánvaló, hogy a 8 dugattyúgyűrűnek a 2 hengerrel való súrlódása következtében gyorsabbá válik a zárás az összenyomó löket során és gyorsabbá válik a nyitás is a beszívólöket során, így az összenyomás, illetve a beszívás gyorsabban indul el, ami a dugattyú jobb működésében mutatkozik meg.

Ugyanannyi sűrített kilépőközegnél kisebb energiaveszteségjelentkezik, ezáltal jobb sűrítési hatásfokot érhetünk el.

A találmány nem korlátozódik a fentebb ismertetett és az ábrákon bemutatott kiviteli példára, hanem a találmány szerinti dugattyúmechanizmus még számos különféle változatban megvalósítható a találmány keretein belül.

Főként a csapágyaknak nem kell feltétlenül túgörgós csapágyaknak vagy hasonlóknak lenniük, hanem lehetnek akár csúszócsapágyak is, ahol a dugattyúrúd részei úgy veszik körül a megfelelő tengelyt, hogy csupán kenőanyag van közöttük.

Claims (5)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Dugattyúmechanizmus egy, a dugattyún átvezető járattal, ahol a dugattyúmechanizmus egy hengert (2) tartalmaz, amely az egyik végén egy lezárható járattal vagy áteresztőnyílással (9) van ellátva, míg a másik végén egy forgattyúház (5) belső oldalára nyílik, tartalmaz továbbá egy, a hengerben (2) tengelyirányban mozgatható dugattyút (1), amely szintén el van látva egy lezárható járattal (12) és amelynek külső palástjában egy horony (7) van kialakítva, amelyben egy, a dugattyú (1) és a henger (2) közötti tömítettséget biztosító dugattyúgyűrű (8) van elrendezve, emellett a dugattyúmechanizmus mozgatószerveket (3) tartalmaz a dugattyú (1) hengerben (2) való mozgatására, ahol ezekhez a mozgatószervekhez (3) egy forgattyús tengely (4) tartozik, amely a forgattyúházban (5) van elrendezve, valamint egy dugattyúrúd (6), amely egyrészt egy első csapágyon (18) keresztül csuklósán össze van kötve a dugattyúval (1), másrészt pedig egy második csapágyon (20) keresztül a forgattyús tengellyel (4) van csuklósán összekötve, emellett a dugattyúgyúrú (8) bizonyos tengelyirányú játékkal van elhelyezve a horonyban (7), a dugattyún (1) átvezető járat (12) kiterjed ezen a hornyon (7) túl, és a dugattyúgyúrú (8) egy ezen járatot (12) nyitó és záró szelepet képez, azzal jellemezve, hogy a dugattyún (1) átvezető járat (12) a dugattyú (1) homlokoldalát egy, a dugattyú (1) hátsó oldalán levő első csapágyat (18) befogadó üregen (17) keresztül egy, a forgattyúházon (5) levő szívónyílással (21) köti össze.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti dugattyúmechanizmus, azzal jellemezve, hogy főként kompresszorokban alkalmazott változatánál a hengerben (2) kialakított járathoz vagy áteresztőnyíláshoz (9) egy sűrített levegős nyomóvezeték (11) vagy egy sűrített levegős tartály van csatlakoztatva, ugyanakkor a dugattyúban (1) kialakított járat (12) a beszívólöket alatt egy szívónyílást, míg a dugattyúgyúrú (8) egy szívószelepet képez.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti dugattyú, azzal jellemezve, hogy a forgattyúház (5) egy szívónyílással (21) van ellátva, amely úgy van elrendezve, hogy a dugattyún (1) átvezető járaton (12) keresztül átáramló közeg áramlási útja át van vezetve a forgattyúházon (5) és az ebben elrendezett azon csapágyon (20) is, amelyen keresztül a dugattyúrúd (6) össze van kötve a forgattyús tengellyel (4).
4. 4. Az 1 -3. igénypontok bármelyike szerinti dugattyúmechanizmus, azzal jellemezve, hogy a dugattyún (1) átvezető járat (12) legalább egy, a dugattyú (1) hátsó oldalára torkolló nyílást (15) és legalább egy, a horony (7) és a dugattyú (1) homlokoldala között húzódó és legalább részben a dugattyúgyúrú (8) mellett a horonyba (7) torkolló nyílást (16) tartalmaz, ahol ezen nyílások (15, 16) a dugattyú (1) hengeres külső falától bizonyos távolságra vannak elrendezve.
5. 5. A 4. igénypont szerinti dugattyúmechanizmus, azzal jellemezve, hogy a dugattyún (1) átvezető járat (12) egy járulékos hornyot (13) tartalmaz a dugattyú (1) palástjában, valamint egy körbeíútó beugrást (14), amelyet a dugattyú (1) egy kisebb külső átmérője képez, és amely összeköti a járulékos hornyot (13) az első horonnyal (7), míg a dugattyú (1) hátsó oldalára torkolló nyílás (15) ezen járulékos horonnyal (13) létesít összeköttetést.