NO140355B - Enkeltvirkende drivmekanisme for pumpe med aksiale stempler - Google Patents

Abstract

Enkeltvirkende drivmekanisme for pumpe med aksiale stempler.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en enkeltvirkende drivmekanisme for pumpe med aksiale stempler, omfattende, i det indre av en kapsel, en drivaksel som er opplagret for rotasjon om en fast sentral aksel som strekker seg i en aksial boring i drivakselen og forbinder de på rotasjonsaksen perpendikulære endevegger av kapselen, en skive som skråner i forhold til den faste aksel og er festet til drivakselen, en trommel som er avstøttet på skråskiven og er sentrert om en akse som skjærer rotasjonsaksen, på en skrånende sylindrisk lagringsflate anordnet på drivakselen loddrett på skiven, og et organ til sperring av trommelens rotasjon, samtidig som hvert stempel er forbundet med trommelen ved en leddstang som er leddforbundet med stempelet og med trommelen i et punkt i avstand fra aksen for den sylindriske lagringsflate.

Med andre ord inneholder en slik pumpe et syUndersystem

med et visst antall stempler som er anbragt fordelt rundt en akse og kan forskyve seg i hver sin sylinder som er parallell med aksen, og en mekanisme som utgjøres av en motordreven rotor og omfatter et skjevt anlegg som ved rotasjon om aksen driver stemplene.

Ved små pumper er det skjeve anlegg rett og slett en sirkel-rund skive som ligger i et i forhold til rotasjonsaksen skrånende plan, og som stemplene støtter seg direkte imot med stenger forsynt med sfæriske anleggsflater.

En pumpekonstruksjon av denne art er kjent fra DE-PS 1.253.052, men en slik konstruksjon kan ikke overføres til pumper for stor effekt.

Ved større pumper er det således å foretrekke å forbinde stemplene med det skjeve anlegg ved leddstenger. Man benytter da en trommelmekanisme som inneholdes i en kapsel og omfatter en drivaksel som drives for rotasjon om sin akse og er lagret i to lagre montert i hver sin på aksen loddrett endevegg av kapselen, og hvor-til der er festet en skive som skråner i forhold til aksen, og en trommel som støtter seg på den skjeve skive og er sentrert om et punkt på rotasjonsaksen ved hjelp av en skrånende sylindrisk anleggsflate som er utformet på akselen og står loddrett på skiven. Dessuten er trommelen fastholdt mot rotasjon ved hjelp av en dreie-sperring av vilkårlig utførelse. Stemplene er forbundet med trommelen ved hver sin leddstang som er leddforbundet med stempelet og med trommelen i et punkt i avstand fra akselen.

Det vil forstås at akselens rotasjon, siden trommelen ikke kan rotere, vil bevirke en svingning av trommelen om dens sentrum, idet trommelens akse, som faller sammen med den skrånende sylindriske anleggsflates, beskriver en kjegle om rotorens akse. Denne svingebevegelse bevirker den resiproserende bevegelse av stemplene.

Trommelmekanismene benyttes for pumper for midlere effekt, men når man vil bygge pumper for stor effekt og høyt trykk, benytter man som regel veivmekanismer. Pumper med veivmekanismer har ulempen av å være tunge og ruvende.

Til forskjell fra disse muliggjør trommelmekanismene et mere resjonelt arrangement siden motoren, rotoren og syUndersystemet kan plaseres på linje. Dog har de betydelige krefter som opptas av trommelen og overføres til kapselen, hittil stillet seg hind-rende for bygning av slike pumper for stor effekt, særlig hvis man ønsker å begrense deres omfang og vekt.

Fra DE-PS 832.851 er der kjent en pumpekonstruksjon hvor avstøtningsskiven for trommelen er fast forbundet med en stoppskive med støtte mot endeveggen av drivmekanismens kapsel. Imidlertid omfatter ikke denne kjente mekanisme en drivaksel som er lagret for rotasjon om en fast sentral aksel som går gjennom en aksial boring i drivakselen. Tvertimot er motorakselen ved utfør-elsen etter patentskriftet massiv, så det blir helt umulig å benytte noen sentral strever, ennsi noen rørformet strever som i sin tur omgir en strekkbolt.

NO-PS 92.584 viser en dobbeltvirkende drivmekanisme med to symmetrisk plaserte skråskiver fast montert på en massiv sentral drivaksel. Der forekommer ikke her noen sentral tosidig avstivning av mekanismens kapsel, idet ingen aksiale krefter av betydning i det hele tatt blir overført til kapselen, siden de aksiale re-aksjonskrefter som virker på skråskivene, direkte opptas av det mellomliggende stykke av drivakselen. Da drivakselen er massiv og roterer, finnes der forøvrig heller ikke mulighet for å anbringe noe avstivende system for kapselen i dens indre.

Oppfinnelsen går således ut på en enkeltvirkende drivmekanisme for pumpe med aksiale stempler, som kan oppta betydelige krefter og allikevel få begrenset omfang og vekt.

At der anvendes en forspent forbindelsesbolt mellom ende-veggene av kapselen, gjør det mulig å utføre denne adskillig lettere. I betraktning av størrelsen av de overførte krefter ved høy-effektpumper ville en konvensjonell kapsel måtte gjøres meget stiv og meget tung. Ved å overta kreftene uten fare for deformasjoner gjør strekkbolten det mulig å benytte en meget lett kapsel, som rett og slett kan bestå av et forholdsvis tynt blikk forsynt med langsgående avstivningsribber.

Oppfinnelsen er karakterisert ved at trommelens skrånende avstøtningsskive som i og for seg kjent er fast forbundet med en stoppskive som støtter seg mot den endevegg av kapselen som befinner seg ved den fra trommelen bortvendte side av skråskiven, og er festet på drivakselen loddrett på denne, og at den faste sentrale aksel utgjøres av en rørformet strever innenfor hvilken der strekker seg en stang som har anlegg i retning innover mot kapselens to endevegger og utgjør en strekkbolt som før idriftsettelsen har en forspenning minst lik den aksiale resultant av de maksimale krefter som trommelen overfører til avstøtningsskiven, en forspenning som ved tomgang opptas av den rørformede strever som kapselens to endevegger støtter seg imot.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen går ut på at i det minste det ene av drivakselens lagre er et innvendig lager via hvilket drivakselen roterer om den rørformede strever.

Oppfinnelsen vil nå bli belyst ved to spesielle utførelses-former som anføres eksempelvis og er anskueliggjort på tegningen.

Fig. 1 og 2 viser lengdesnitt av hver sin utførelsesform.

Mekanismen på fig. 1 omfatter en kapsel 1 som vesentlig dannes av en sylindrisk mantel 10 og to parallelle endevegger 11

og 12 festet til denne. I det indre av kapselen 1 er der anbragt en hul aksel 2 som ved sin ene ende via en lagerbøssing 21 er drei-bart opplagret på en rørformet strever 3 som er anordnet aksialt i kapselen og har støtte mot dennes endevegger 11 og 12.

En strekkbolt 4 som strekker seg aksialt gjennom den rørformede strever 3, forbinder kaselens to endevegger, som denne støtter imot ved et hode 42 og en mutter 41 som gjør det mulig å holde strekkbolten 4 under en viss forspenning som opptas av streveren 3.

Endeveggen 12 er fast forbundet med et ikke vist pumpesylin-dersystem som opptar en flerhet av aksialtvirkende stempler fordelt rundt rotasjonsaksen. Hvert stempel er forbundet med et glide-stykke 5 som kan forskyve seg parallelt med akselen i en sylinder 51 fastgjort i kapselveggen 12.

Akselen 2 er avstøttet på kapselens annen endevegg 11 med

en fastsittende anleggsskive 22 via et glatt mellomlegg 23.

Akselen 2 drives av den ikke viste motor, som er anbragt utenfor endeveggen 11, via en reduksjonsutveksling som omfatter et inngangsdrev 6 i inngrep med et tannhjul 24 fastkilt på skiven 22. Innerflaten av hjulet 24 utgjør hensiktsmessig den annen sylindriske lagringsflate for akselen 2 ved via en lagerbøssing 25

å støtte seg på en sylindrisk lagerdel 110 i fast forbindelse med endeveggen 11.

Akselen 2 bærer dessuten en vingleskive 26 som skråner i forhold til akselen, og et sylindrisk lagringsparti 27 som står loddrett på vingleskiven, og hvis akse 270 skjærer rotasjonsaksen.

En trommel 7 er opplagret sentrert i den sylindriske lagrings-del 27 via en lagerbøssing 71 og dessuten avstøttet mot skiven 26 ved et glatt, ringformet mellomledd 72. Trommelen 7 er forhindret mot rotasjon ved vilkårlige egnede midler, f.eks. en ikke vist leddstang som er ledd-forbundet med kapselen og med den nederste del 73 av trommelen.

Trommelen er ved omkretsen forbundet med glidestykkene 5

ved leddstenger 8 via kuleledd hvor kulene 81 er utformet på enden av leddstengene og kuleleiene 82 er fastgjort på henholdsvis trommelen 7 og glidestykkene 5 i avstand fra rotasjonsaksen.

Når akselen 2 drives for rotasjon ved hjelp av drevet 6 og tannhjulet 24, beskriver aksen 270 for den sylindriske lagrings-del 27 en kjegle om rotasjonsaksen 20, hvorved trommelen 7, som fastholdes mot rotasjon, vil svinge om skjæringspunktet for aksene 20 og 270.

Trommelens svingebevegelse blir via leddstengene 8 omsatt

i en resiproserende bevegelse av glidestykkene 5, og denne blir direkte overført til pumpens stempler. Ved en pumpe for stor effekt blir de krefter trommelen utsettes for, meget betydelige. Således må man for en pumpe for 1000 hestekrefter regne med en trykkraft av 130 tonn på trommelen. Denne trykkraft opptas av vingleskiven 26 og blir via riller 28 overført til lagringsskiven 22, som har

anlegg mot endeveggen 11 av kapselen.

Imidlertid er strekkbolten 4 på forhånd forspent med en kraft som er større enn denne kraft på 130 tonn, og som i tomgang opptas av streveren 3. Herav følger at det trykk glidestykket utøver på trommelen, blir overført til begge endevegger av kapselen og opptas av strekkbolten 4 uten at denne blir forlenget, og dermed uten av kapselen blir deformert. Det blir dermed mulig i betydelig grad å avlaste kapselen og spesielt dens sidevegg 13, som praktisk talt ikke opptar noen kraft.

Det vil dessuten bemerkes at anvendelsen av en hul aksel

gjør det mulig å opplagre denne på streveren via et innvendig lager og dermed minske akselens lengde betraktelig. En ytterligere lengde-reduksjon. oppnås ved plaseringen av det annet aksellager på innerflaten av tannhjulet 24.

Sluttelig gjør anvendelsen av glatte ringer og anlegg det også mulig å minske systemets omfang og vekt. Disse ringer vil f.eks. bli utført av bronse eller av et bimetall som velges avhengig av de krefter de utsettes for.

Rommet mellom de to skiver 22 og 26 gjør det lettvint mulig

å anbringe balanseringsvekter for aksene for å sikre en rotasjon uten fare for vibrasjoner.

At der anvendes en forspent forbindelsesbolt mellom endeveg-gene av kapselen, gjør det mulig å utføre denne adskillig lettere.

I betraktning av størrelsen av de overførte krefter ved høyeffekt-pumper ville en konvensjonell kapsel måtte gjøres meget stiv og meget tung. Ved å overta kreftene uten fare for deformasjoner gjør strekkbolten det mulig å benytte en meget lett kapsel, som rett og slett kan bestå av et forholdsvis tynt blikk forsynt med langsgående avstivningsribber 14 som vist på tegningen.

Skjønt anvendelsen av glatte ringer og anlegg som vist på fig. 1 muliggjør en ytterligere reduksjon av systemets vekt og omfang, er de dog ikke uunnværlige. Under hensyntagen til arbeids-betingelsene vil man faktisk kunne foretrekke å anvende aksialt-

og radialt-virkende rullelagre som vist på fig. 2 og stadig holde vekt og omfang innen tillatelige grenser.

I utførelsen på fig. 2 er trommelen 7 således opplagret sentrert ved hjelp av et rullelager 710 og støtter seg mot vingleskiven 26 med et aksialtvirkende rullelager 720. I betraktning av tykkelsen av rullelageret 720 har skiven 26 her kunnet nærmes til skiven 22 slik at den går i ett med denne, samtidig som der stadig levnes plass til svingebevegelsen av trommelens nederste parti 73.

Skiven 22 har her støtte mot kapselens endevegg 11 via et aksialtvirkende rullelager 23, og akselen 2 er forsynt med en for-lengelse som roterer i et radialtvirkende rullelager 250 montert på endeveggen 11. Ved sin annen ende har akselen 2 imidlertid stadig støtte på streveren 3 ved et innvendig rullelager 210.

Det vil ses at anvendelsen av aksialt- og radialt-virkende rullelagre ikke betyr noen særlig forandring av mekanismens vekt og omfang.

Det sier seg selv at oppfinnelsen ikke er begrenset til de-taljene ved de to beskrevne utførelsesformer. Spesielt kan formen av akselen og de forskjellige øvrige elementer selvsagt modifiseres. Mekanismen vil kunne tilpasses for å drive alle slags pumper med aksialtvirkende stempler enten direkte eller via leddstenger som vist.

Sluttelig kan en slik mekanisme tilpasses ikke bare for en pumpe, men for et hvilket som helst organ hvor der benyttes aksialtvirkende stempler, f.eks. en kompressor eller til og med en stempelmotor, idet mekanismen i så fall vil tjene til å omdanne stemplenes aksiale bevegelse til en rotasjonsbevegelse av akselen.

Claims (2)

1. Enkeltvirkende drivmekanisme for pumpe med aksiale stempler, omfattende, i det indre av en kapsel (1), en drivaksel (2) som er opplagret for rotasjon om en fast sentral aksel (3) som strekker seg i en aksial boring i drivakselen (2) og forbinder de på rotasjonsaksen perpendikulære endevegger (11) av kapselen (1), en skive (26) som skråner i forhold til den faste aksel (3) og er festet til drivakselen (2), en trommel (7) som er avstøttet på skråskiven (26) og er sentrert om en akse (270) som skjærer rotasjonsaksen (20), på en skrånende sylindrisk lagringsflate (710) anordnet på drivakselen (2) loddrett på skiven (26), og et organ (73) til sperring av trommelens (7) rotasjon, samtidig som hvert stempel er forbundet med trommelen (7) ved en leddstang (8) som er leddforbundet med stempelet og med trommelen i et punkt i avstand fra aksen (20) for den sylindriske lagringsflate (710) , karakterisert ved at trommelens (7) skrånende avstøtningsskive (26) som i og for seg kjent er fast forbundet med en stoppskive (22) som støtter seg mot den endevegg (11) av kapselen (1) som befinner seg ved den fra trommelen (7) bortvendte side av skråskiven (26), og er festet på drivakselen (2) loddrett på denne, og at den faste sentrale aksel (3) utgjøres av en rørformet strever innenfor hvilken der strekker seg en stang (4) som har anlegg i retning innover mot kapselens (1) to endevegger og utgjør en strekkbolt som før idriftsettelsen har en forspenning minst lik den aksiale resultant av de maksimale krefter som trommelen (7) overfører til avstøtningsskiven (22), en forspenning som ved tomgang opptas av den rørformede strever (3) som kapselens to endevegger støtter seg imot.

2. Drivmekanisme som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det minste det ene av drivakselens (2) lagre er et innvendig lager (21, 210) via hvilket drivakselen (2) roterer om den rørformede strever (3).