HU221073B1 - Lengődugattyú forgatóhajtáshoz - Google Patents

Description

A találmány tárgya lengődugattyú forgóhajtóműhöz, mint például lengődugattyús motorhoz. A lengődugattyú a forgatóhajtás házában van elhelyezve és egy agyon keresztül össze van kötve egy összeköthető a házon átmenő hajtott tengellyel, és ami a hajtott tengely hossztengelyével egybeeső forgástengely körül elforgatható; az agy legalább az egyik axiális oldalánál lengődugattyú a házához képest tömítő axiális tömítéssel van ellátva, ami gyűrű alakúra van kialakítva, aminek a tengelye azonos a forgástengely tengelyeivel.

A forgatóhajtásoknak van egy házuk és ebben van egy háztér, amiben egy lengődugattyú van elhelyezve. A lengődugattyút egy agy elfordulás ellen biztosítottan összeköti a hajtott tengellyel, ami a házból ki van vezetve és összeköthető a hajtandó gépelemmel. A lengődugattyúnak az agytól radiálisán elálló szárnya a házteret munkaterekre osztja, amikbe nyomóközeget lehet bevezetni úgy, hogy a lengődugattyút az agynál lévő forgástengely körül ide-oda menő lengőmozgással lehet hajtani.

A bevezetőleg leírt jellegű forgatóhajtás ismerhető meg a DE 39 41 255 A1 számú szabadalmi leírásból. Annak érdekében, hogy a házon kialakított nyíláson amin a hajtott tengely átmegy - ne távozzon nyomóközeg, az agy homlokoldali részén egy gyűrű alakú axiális tömítés van, ami a ház nyílásával koncentrikusan tömítően felfekszik a háztér belső felületére és a lengődugattyúra. A dugattyú és a ház között működés közben mindig fennálló relatív mozgás következtében az axiális tömítés nagy terhelésnek van kitéve. Ezért az anyag kiválasztásakor különös gondossággal kell eljárni, hogy az idő előtti kopást elkerüljük.

A kopás problémájának csökkentése végett a JP 4-13804 U számú leírás már javasolta a szárny környékén egy kenőszelence beépítését az axiális tömítésbe, hogy az axiális tömítés futófelülete állandóan nedvesítve legyen kenőanyaggal. Ennek a megoldásnak hátránya azonban az, hogy csak azok a részek részesülnek állandó utánkenésben, amiket a szárny súrol. Ha a tényleges lengési szög kisebb, mint a maximálisan lehetséges - például egy beállítóberendezés miatt, amit a DE 39 41 255A1 számú szabadalmi bejelentés ismertet -, akkor az axiális tömítés nagy része továbbra is szárazon jár.

Találmányunk célja olyan lengődugattyú kialakítása, aminek az axiális tömítése a pillanatnyi lengőszögtől függetlenül, a tömítése funkcióra gyakorolt negatív hatás nélkül kisebb mértékben van igénybe véve.

A találmány célkitűzését olyan lengődugattyúval valósítjuk meg, ami egy forgóhajtás - mint például egy lengődugattyús motor - házában van elhelyezve, egy agyon keresztül össze van kötve vagy összeköthető a házon átmenő hajtott tengellyel és ami a hajtott tengely hossztengelyével egybeeső forgástengely körül elforgatható; az agy legalább az egyik axiális oldalánál lengődugattyú a házához képest tömítő axiális tömítéssel van ellátva, ami gyűrű alakúra van kialakítva, aminek a forgástengely a tengelye, és amelyet az jellemez, hogy az axiális tömítés a forgástengely irányából nézve a kerület mentén meander alakú és a tömítésnek az ezáltal képződő, radiálisán kívül és radiálisán belül lévő tömítés közbenső terei az elfordulás során részben radiálisán átfedésbe kerülnek egymással.

így az axiális tömítés kerülete mentén történő kiterjesztése miatt a hullámok között terek alakulnak ki a továbbiakban tömítési közbenső tereknek nevezzük ezeket. Az ilyen befelé nyitott terekbe kenőanyagot lehet bevinni. Ezt a kenőanyagot a lengődugattyú a házoldali ellenfelületen elosztja. Minthogy a tömítési közbenső terek az axiális tömítésnek gyakorlatilag a teljes kerületén sűrűn oszlanak el, ezért a lengődugattyú tényleges lengési szögétől függetlenül a tömítés minden szakasza kap kenést. A tömítési közbenső tereknek mozgás következtében létrejövő átfedése következtében a házoldali ellenfelületet a kenőanyag az axiális tömítés teljes szélességében nedvesíti. Ez viszont biztosítja, hogy az axiális tömítés teljes radiális szélességében mindig kenőfilmen járjon. Emellett mindig biztosítva van az optimális tömítettség az axiális tömítés két oldala között, mivel a meander alak egy gyűrűszerűén önmagába záródó, átmenő axiális tömítést képez.

A befelé nyitott tömítési közbenső terek előnyös módon összeköttetésben vannak egy radiálisán belül hozzájuk csatlakozó és a forgástengellyel koaxiálisán elhelyezett gyűrű alakú térrel.

A kifelé nyitott tömítési közbenső terek a lengődugattyúnak a házban működéskészen szerelt állapotában közlekedhetnek a lengődugattyút befogadó háztérrel.

Az axiális tömítés előnyös módon az agyat annak palástfelületénél körülfogó, hüvelyszerű tömítésként van kialakítva. Ez a kerületi tömítés a lengődugattyú egyik szárnya körül elhelyezett számytömítéssel egy darabként van kialakítva.

Az agy két homlokoldalánál előnyös módon van egy-egy axiális tömítés, amik meander alakban terjednek ki a kerület mentén.

Ha a radiálisán belül lévő tömítési közbenső terek egy hozzájuk radiálisán belül csatlakozó és a forgástengellyel koaxiálisán elhelyezett gyűrű alakú térrel közlekednek, akkor kenőanyagtartályként használhatók, úgyhogy utántöltés nélkül hosszú ideig biztosítva van a kenés. Célszerű a gyűrű alakú teret és a vele határos belül lévő tömítési közbenső tereket a forgatóhajtás szerelése előtt nagy viszkozitású kenőanyaggal, különösen zsírral megtölteni.

A kifelé nyitott tömítési közbenső terek a lengődugattyúnak a házban működéskészen szerelt állapotában közlekedhetnek a lengődugattyút befogadó háztérrel. Ez a háztér működés közben nyomóközeget kap, ami ebből következőleg a külső közbenső tömítési terekbe is bejut. Ha hidraulikus nyomóközeget alkalmazunk, akkor maga ez a hidraulikus nyomóközeg szolgál kenőanyagként, ami a külső közbenső tömítési tereken át a házoldali ellenfelület megfelelő szakaszaira jut. Ha viszont a forgatóhajtást pneumatikus nyomóközeggel működtetjük, akkor a kenési hatás azon a tényen alapszik, hogy ezt a nyomóközeget rendszeresen dúsítjuk kenőanyaggal, aminek megfelelő kenőhatása van. A forgató2

HU 221 073 Β1 hajtást általában sűrített levegővel működtetjük, amihez kis mennyiségű olaj van hozzákeverve.

Találmányunkat annak példaképpen! kiviteli alakjai kapcsán a csatolt ábrák segítségével részletesebben ismertetjük, ahol az

1. ábra a találmány szerinti lengődugattyú előnyös kiviteli alakja önmagában, a forgástengely irányából nézve, részben kitörve és nagyított ábrázolásban, a

2. ábra az 1. ábra szerinti lengődugattyú II—II vonal szerinti kicsinyített metszete az agynál, amin a hozzárendelt forgatóhajtás házának és hajtott tengelyének részei is láthatók, a

3. ábra az 1. ábra szerinti lengődugattyúnak a

III—III vonal mentén vett metszete.

A példaképpeni 1 lengődugattyúnak egy bordáskötéssel ellátott 2 agya és a 2 agy külső kerületének egy helyénél radiálisán kiálló 3 szárnya van. A 2 agy és a 3 szárny előnyös módon egymással össze van építve.

A 2 agy az 1 lengődugattyúnak egy - a 2. ábrán részben ábrázolt - 5 forgatóhajtás 4 házában való lengő csapágyazására szolgál. A 2 agy 6 hossztengelye egy 7 forgástengelyt képez, ami körül az 1 lengődugattyú a 4 házhoz képest oda és vissza például 270°-kal elforgatható.

Az 1 lengődugattyút nyomóközeg, például hidraulikus nyomóközeg hajtja, de előnyös módon pneumatikus hajtású is lehet. Az 1 lengődugattyú és főleg ennek 3 szárnya egy, az 1 lengődugattyút befogadó 8 háztérben tömítetten elválaszt egymástól két munkateret, amikbe a szóban forgó nyomóközeg váltakozva bevezethető és kivezethető úgy, hogy ez az 1 lengődugattyút a 7 forgástengely körüli lengőmozgásra készteti. Az 1 lengődugattyú lengőmozgását a 4 házon kívül oda-vissza történő forgómozgásként egy hajtott 12 tengelyre kerül át. A hajtott 12 tengely legalább egy 13, 13’ háznyíláson át ki van vezetve a 8 háztérből. A hajtott 12 tengelyre tetszőleges gépelemek csatlakoztathatók, amelyeket forgatni kell.

A jelen kiviteli alaknál a 2. ábra szerint a 4 ház két, 13 és 13’ háznyílással van ellátva, amelyeken át a hajtott 12 tengely két ellentétes vége kinyúlik. A hajtott tengely részletesebben nem ábrázolt forgócsapágyakkal, például sikló- vagy gördülőcsapágyakkal a és 13’ háznyílásban a 4 házhoz képest forgathatóan van csapágyazva. A hajtott 12 tengely ily módon tartót is képez az 1 lengődugattyú számára, ami a jelen kiviteli alaknál a hajtott 12 tengelytől különálló gépelemként van kialakítva.

Az 1. ábrán az 1 lengődugattyú két oldalán jelölt 16 és 17 munkatereknek a nyomóközeg szempontjából tömör elválasztása végett az 1 lengődugattyú egy 18 tömítéselrendezést hordoz, ami a működésre készen szerelt állapotban a 8 háztér belső felületére felfekszik és a lengési folyamat közben ezen végigcsúszik. A 18 tömítéselrendezéshez tartozik egy, a 3 szárnyon elhelyezett 19 számytömítés, amely a két axiális oldal és a 2 agytól távolabb eső homlokoldal mentén megszakítás nélkül halad. A 19 számytömítés a 2 agy felé eső két 23 tömítésvégén átmegy egy-egy 24, 24’ axiális tömítésbe.

Ezek a 24, 24’ axiális tömítések a 2 agy két homlokoldalánál vannak elhelyezve. A két 24, 24’ axiális tömítés gyűrűszerűén önmagában záródóan van kiképezve, és egy-egy pontvonallal jelölt 25 körvonalon haladnak, aminek a 7 forgástengely a középpontja. Az 1 lengődugattyút a 7 forgástengely irányában - a 26 nyíl irányából - nézve a 24,24’ axiális tömítések radiálisán kívülről megszakítás nélkül körülveszik a hajtott 12 tengelyt.

A 2 agy a 3 szárny által nem elfoglalt 27 palástfelületén még el van látva egy kerületi 28 tömítéssel, ami például egy, az említett 27 palástfelületet teljesen takaró hosszában hasított üreges henger.

A 19 számytömítés a 24, 24’ axiális tömítés és a kerületi 28 tömítés egy darabként van kialakítva. A jelen kiviteli alaknál ez egy 32 dugattyúköpennyel egy darabból van kiképezve, ami előnyös módon gumirugalmasságú anyagból készül és ami a 2 agy két, radiálisán a 14 áttöréshez csatlakozó 33 homlokfelületének kivételével körülveszi az 1 lengődugattyút. A 24,24’ axiális tömítést előnyös módon a kerületi 28 tömítés axiális végei képezhetik.

Az időnként lengődugattyús motornak is nevezett forgatóhajtás elvi felépítését és működési módját például a DE 39 41 255 Al számú szabadalmi leírás ismerteti, ezért a részletesebb ismertetéstől itt eltekintünk.

A találmány szerinti lengődugattyúval ellátott forgatóhajtás működésekor a két 24, 24’ axiális tömítés a 8 háztér belső felületének egy-egy gyűrű alakú résszakaszán csúszik. Ezt a résszakaszt a továbbiakban 34 ellen-tömítőfelületnek nevezzük. A 34 ellen-tömítőfelületet az ábrákon pontvonallal jelöltük, ami koaxiális a hozzárendelt 13,13’ háznyílással. Ily módon megakadályozzuk, hogy a nyomóközeg a 8 háztérből a 13, 13’ háznyílásokon át megszökjön. Annak érdekében, hogy a tömítőhatás hosszú ideig megmaradjon és hogy a 24, 24’ axiális tömítés kopását határok között tartsuk, külön megoldásokat alkalmaztunk, amik hozzájárulnak a 24, 24’ axiális tömítés kíméléséhez. Ezeket a továbbiakban az egyik, a 24 axiális tömítés alapján ismertetjük, célszerű azonban ezeket a szemben lévő 24’ axiális tömítésen is ugyanígy alkalmazni.

A 24 axiális tömítés sajátossága az, hogy a 7 forgástengely irányából nézve, vagyis a 26 nyíl szerinti nézetben meander alakú kerületi kiterjesztése van, ami az

1. ábrán különösen jól látható. A 25 körvonal kiterjedésének irányában tehát egymástól bizonyos távolságban, egymást követően radiális irányú 35 tömítőszakaszok helyezkednek el, amik a 25 körvonalra keresztben helyezkednek el. A kerületi irányban szomszédos 35 tömítőszakaszok váltakozóan radiálisán kívül és radiálisán belül vannak egymással összekötve. Az összekötés például kerületi 36 tömítésszakaszokkal történik, amik a 25 körvonal mentén kijjebb helyezkednek el és lehetnek görbék vagy egyenesek. Ily módon mind radiálisán kívül - kifelé nyitott -, mind radiálisán belül - befelé nyitott - van egy, a 25 körvonal irányába eső, tömítési közbenső 37, 38 terekből álló sor. A szóban forgó tömítési közbenső terek egyenletesen és előnyös módon a 24’ axiális tömítés egész kerülete mentén vannak eloszt3

HU 221 073 Β1 va. így a 25 körvonal irányában, vagyis a 24 axiális tömítés kerületi irányában radiálisán kívül és radiálisán belül lévő tömítési közbenső 37, 38 terekből álló elrendezés jön létre (lásd 3. ábra).

A tömítési közbenső 37, 38 terek célszerű módon úgy vannak kialakítva, hogy a radiálisán kívül lévő terek a 7 forgástengelyre vonatkoztatva átfedésben vannak a radiálisán belül lévő terekkel. Az így adódó gyűrű alakú átfedési 39 terület az 1. ábrán látható. Ez az átfedést 39 terület annak a két, ugyancsak pontvonallal jelölt 43,44 körvonalnak a radiális távolságából adódóik, amiken a külső, tömítési közbenső 37 tér és a belső, tömítési közbenső 38 tér radiális irányú alapja fekszik. Az átfedés foka annyiban csökkenthető, hogy az átfedési 39 terület egy vonallá keskenyedik, amit az egybeeső 43,44 körvonal képez.

A tömítési közbenső 37, 38 tereknek lehet különböző radiális mélységük, előnyös azonban a közbenső terek legalább közelítőleg azonos mélysége, mivel így előállításuk különösen egyszerű.

Az összes tömítési közbenső 37, 38 tereket az 1 lengődugattyúnak az 5 forgóhajtás 4 házába történő beszerelése előtt meg lehet tölteni alkalmas kenőanyaggal, elsősorban zsírral. A kenőanyag konzisztenciájának lehetőleg olyannak kell lennie, hogy a tömítési közbenső 37,38 terekben a helyén maradjon. Ha most az 1 lengődugattyú a 4 házban a 7 forgástengely körül elfordul, akkor a 34 ellen-tömítőfelületet a zsebszerű tömítési közbenső terekben tárolt kenőanyag megnedvesíti. Itt lényeges, hogy azok a területek legyenek nedvesítve, amiket a 24 axiális tömítés meander alakú szakaszai is súrolnak. A tömítési közbenső 37, 38 terek radiális átfedése biztosítja, hogy a 34 ellen-tömítőfelület teljes szélességét kenje a kenőanyag. A tömítési közbenső 37, 38 terek nagy száma miatt a 34 ellen-tömítőfelület egész kerülete állandóan kap kenést, még akkor is, ha az 1 lengődugattyú lengési szöge viszonylag kicsi.

A belső tömítési közbenső 38 terek a 2. ábrán is láthatók. Ebből láthatóan előnyös a belső tömítési közbenső 38 terekhez radiálisán belül csatlakozó, gyűrű alakú 45 teret kialakítani, ami felé a belső tömítési közbenső 38 terek nyitottak. Ez a 45 tér tárolóként használható, úgyhogy ezt ugyancsak megtöltjük kenőanyaggal. így a tömítési közbenső 38 terekben lévő kenőanyag kis szivárgási veszteségei önműködőleg pótlódnak. A gyűrű alakú 45 teret előnyös módon a 14 áttörés és a 24 axiális tömítés között radiálisán fennálló terület foglalja el. A gyűrű alakú 45 tér axiális alapját előnyös módon a 2 csapágyrész takaratlan 33 homlokfelülete képezi.

A belül lévő tömítési közbenső 38 terek tehát előnyös módon radiálisán befelé, valamint axiálisan a 34 ellen-tömítőfelület felé nyitottak.

Előnyös, ha a radiálisán kívül lévő tömítési közbenső 37 terek nemcsak a 34 ellen-tömítőfelület felé, hanem - a 7 forgástengelyre vonatkoztatva - radiálisán kifelé is nyitottak. A jelen kiviteli alaknál ez így van és a megfelelő kialakítás különösen jól látható a 3. ábrán. Látható, hogy a kívül lévő tömítési közbenső 37 terek ily módon az 1 lengődugattyúnak a 4 házba működéskészen beszerelt állapotában közvetlen nyomóközeg-összeköttetésben vannak a 8 háztérrel. Ez azzal az előnnyel jár, hogy az 5 forgatóhajtás működtetése végett bevezetett nyomóközeg bejut a kívül lévő tömítési közbenső 37 terekbe. Ha ezekben nincs kenőanyag - akár azért, mert eleve nem tettek bele, akár azért, mert elillant -, akkor az említett nyomóközeg a kenőanyag funkcióját is ellátja. Ez közvetlenül nyilvánvaló, ha az 5 forgatóhajtás egy hidraulikus forgatóhajtás, ami olajjal vagy hasonló közeggel működik.

Pneumatikus forgatóhajtás esetén is fennáll a kenőhatás, mivel a pneumatikus nyomóközeghez rendszeresen olajozóadalékokat adnak hozzá és ebben az esetben a kenőhatás ezeken alapszik.

Az 1. ábrán két vonalkázott, 46 és 47 terület jelöli, hogyan léphet be a kenőközeg radiálisán belülről és radiálisán kívülről a tömítési közbenső 37 és 38 terekbe.

A 24 axiális tömítés gyakorlatilag egy gallér- vagy ajakszerű alkatrész, ami meander alakban terjed ki a 25 körvonal mentén.

A belül lévő tömítési közbenső 38 terek axiális mélysége előnyös módon nagyobb, mint a velük határos gyűrű alakú 45 téré, úgyhogy a kenőanyag nem szökik meg és a gyűrű alakú 45 térből a centrifugális erő hatására minden további nélkül utánfolyhat a kenőanyag.

A 19 számytömítés előnyös módon úgy van kialakítva, hogy kenőanyag-tárolóként működik. Lehet benne például egy központos, hosszirányú 49 mélyedés, amibe az 1 lengődugattyú szerelése előtt kenőanyagot lehet betölteni.

Claims (5)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Lengődugattyú (1), ami egy forgatóhajtás (5) - mint például egy lengődugattyús motor - házában van elhelyezve, egy agyon (2) keresztül össze van kötve vagy összeköthető a házon (4) átmenő hajtott tengellyel (12) és ami a hajtott tengely (12) hossztengelyével (6) egybeeső forgástengely (7) körül elforgatható; az agy (2) legalább az egyik axiális oldalánál lengődugattyú (1) a házához (4) képest tömítő axiális tömítéssel (24) van ellátva, ami gyűrű alakúra van kialakítva, aminek a tengelye azonos a forgástengely (7) tengelyével, azzal jellemezve, hogy az axiális tömítés (24) a forgástengely (7) irányából nézve a kerület mentén meander alakú és a tömítésnek (24) az ezáltal képződő, radiálisán kívül és radiálisán belül lévő tömítési közbenső terei (37, 38) az elfordulás során részben radiálisán átfedésbe kerülnek egymással.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti lengődugattyú, azzal jellemezve, hogy a radiálisán belül lévő tömítési közbenső terek (38) összeköttetésben vannak egy radiálisán belül hozzájuk csatlakozó és a forgástengellyel (7) koaxiálisán elhelyezett gyűrű alakú térrel.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti lengődugattyú, azzal jellemezve, hogy a radiálisán kívül lévő tömítési közbenső terek (37) radiálisán kifelé nyitottak úgy, hogy a lengődugattyúnak (7) a házban működéskészen

   HU 221 073 Β1 szerelt állapotában közlekedhetnek a lengődugattyút (1) befogadó háztérrel (8).
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti lengődugattyú, azzal jellemezve, hogy az axiális tömítés (24), az agyat (2) annak palástfelületénél (27) a házhoz 5 (4) képest tömítő kerületi tömítés (28) és a lengődugattyú (1) szárnyán (3) elhelyezett számytömítés (19) egy darabként van kiképezve.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti lengődugattyú, azzal jellemezve, hogy az agy (2) két homlokoldalánál előnyös módon egy-egy axiális tömítés (24, 24’) van elrendezve.