Opis patentowy opublikowano: 30.10.1978 86005 i i Int. Cl.2 F16D 33/12 MKP F16d 33/12 1 CZYTELNIA 1 Twórcywynalazku: Erazm Rozwadowski, Jan Debiec, Krzysztof Karowiec Uprawniony z patentu: Centralny Osrodek Projektowo-Konstrukcyjny Maszyn Górniczych „KOMAG", Gliwice (Polska) Sprzeglo hydrokinetyczne z regulowanym napelnieniem Wynalazek dotyczy sprzegla hydrokinetycznego przeznaczonego zwlaszcza do regulacji predkosci obroto¬ wej wentylatora umieszczonego wraz z silnikiem i sprzeglem wewnatrz przewodu wentylacji kopalnianej nazy¬ wanego lutnia. W zwiazku z tym zastosowaniem obudowa sprzegla wirujaca wraz z wirnikiem turbinowym jest zaopatrzona na swym obwodzie w lopatki wentylatora, a sprzeglo ma uklad do regulacji predkosci obrotowej tego wentylatora.W zasadzie sprzeglo hydrokinetyczne ma dwa ulopatkowane wirniki umieszczone w komorze zawierajacej ciecz robocza. Jeden wirnik zwany pompowym jest osadzony na wale napedzajacym, & drugi wirnik zwany turbinowym, jest osadzony na wale napedzanym lub jest bezposrednio polaczony z maszyna napedzana. Obu¬ dowa sprzegla jest obrotowa oraz jest polaczona z jednym z wirników. Polaczenie w jednej maszynie wentyla¬ tora ze sprzeglem jak w rozwiazaniu, którego dotyczy wynalazek wymaga, aby obudowa sprzegla wirowala wraz z wirnikiem turbinowym. W rozmaitych znanych rozwiazaniach sprzegiel hydrokinetycznych ciecz robocza znajduje sie w stalym obiegu miedzy komora robocza, a zbiornikiem pomocniczym. Zbiornik ten bywa umiesz¬ czony wewnatrz lub na zewnatrz sprzegla. Obieg cieczy jest wykorzystywany przede wszystkim do regulacji ilosci cieczy znajdujacej sie w danej chwili w komorze roboczej. Od tej bowiem ilosci cieczy zalezy przelozenie kinematyczne. Obieg wymaga stalego odplywu cieczy z komory roboczej oraz stalego zasilania ciecza tej ko¬ mory. W róznych znanych rozwiazaniach, ciecz wytloczona sila odsrodkowa z komory roboczej poprzez kalibro¬ wane dysze przechodzi do wirujacego zbiornika uksztaltowanego w obudowie. Z tego zbiornika tak zwana rurg czerpakowa, tj. rura majaca otwór wlotowy ustawiony naprzeciw pedzacej cieczy, powraca ona do komory roboczej w bliskosci osi. W innych znanych rozwiazaniach obieg przechodzi przez urzadzenie umieszczone na zewnatrz sprzegla na przyklad chlodnice itp., a ciecz ze zbiornika umieszczonego na zewnatrz jest tloczona do komory roboczej za pomoca pompy.Wymienione cechy konstrukcyjne sprzegla hydrokinetycznego zespolonego w jedna maszyne z wentyla¬ torem sa opisane jako znane w opisie patentowym RFN nr 1450223, przy czym patent ten zastrzega pewne szczególy regulacji ilosci cieczy w komorze za pomoca zespolu urzadzen, które sa wlacznie z pompa umieszczo¬ ne poza sprzeglem i wentylatorem. Umieszczenie dodatkowych urzadzen poza maszyna montowana wewnatrz przewodu wentylacyjnego jest niekorzystne. Natomiast znacznie korzystniejsze jest poslugiwanie sie w celu2 86 005 regulacji ilosci cieczy pozostajacej w komorze roboczej sprzegla rura czerpakowa jak wspomniana powyzej lecz uchylna wzgledem osi mimosrodowej w stosunku do sprzegla. Jest to opisane w ksiazce Z. Szydelskiego „Sprzegla i przekladnie hydrokinetyczne" (Wydanie z roku 1964) na str. 184-186 oraz uwidocznione na rys. 99.W sprzegle hydrokinetycznym nie jest obojetne, z którym wirnikiem wiruje obudowa sprzegla. Powazna róznica wystepujaca w charakterystyce pracy sprzegla szczególnie uwydatnia sie przy jego uruchamianiu. Gdy obudowa zawierajaca wirujacy zbiornik jest zwiazana z wirnikiem pompowym, ciecz w zbiorniku podlega dzia¬ laniu sily odsrodkowej z chwila zadzialania napedu bez wzgledu na ilosc w jakiej znajduje sie ona w sprzegle. W zwiazku z tym, bezzwlocznie rozpoczyna sie zasilanie ciecza komory roboczej sprzegla, a tym samym dzialanie cieczy na wirnik turbinowy. Natomiast gdy obudowa zawierajaca wirujacy zbiornik zwiazana jest z wirnikiem turbinowym, uruchomienie maszyny jest utrudnione lub wrecz niemozliwe przy malej zawartosci cieczy, gdyz rura czerpakowa nie pobiera cieczy ze zbiornika, który nie rozpoczal jeszcze wirowac i nie dostarcza jej do komory roboczej. Jesli wiec konieczne jest aby obudowa wirowala wraz z wirnikiem turbinowym ze wzgledu na sprzezenie w jednej maszynie sprzegla hydrokinetycznego z wentylatorem stosuje sie w znanych rozwiazaniach pompe poza sprzeglem, która dopelniajac komore robocza umozliwia szybkie uruchomienie wirnika turbino¬ wego. Jednakze jak juz zaznaczono, zespól maszynowy umieszczony w przewodzie wentylacyjnym nie powienien miec zadnych urzadzen pomocniczych na zewnatrz tego zespolu. Sprzeglo wentylatora górniczego powinno miec moznosc pracy przy obrotach w obu kierunkach. Tak zwana rewersja jest w przypadku wentylatora górniczego szczególnie wazna. Przy obrotach w jednym kierunku wentylator wprowadza do kopalni swieze powietrze, jednakze w wyjatkowych chwilach bezposrednio po odstrzale materialu wybuchowego, wentylator powienien miec moznosc zmiany kierunku obrotów w celu usuniecia szkodliwej atmosfery.W znanych rozwiazaniach sprzegiel hydrokinetycznych o regulowanym napelnieniu (np. wedlug patentu USA nr 3245220) mozliwosc rewersji zapewniaja dwie równolegle, polaczone ze soba rury czerpakowe o prze¬ ciwnie skierowanych otworach wlotowych. Podobne rozwiazanie konstrukcyjne opisano w ksiazce Dakukina, Bermana i innych pt. „Centrobieznyje i objemnyje gidropieredaczi i perspektiwy ich promienienija w gornoj promyszlennosti", wyd. z roku 1964, str. 134, rys. nr 73, gdzie dwie rury czerpakowe o otworach wlotowych przeciwnie skierowanych, przymocowane sztywno do kadluba rozdzielczego, skierowane zawsze w dól i umiesz¬ czone w dolnej czesci wirujacego zbiornika sa zaopatrzone w kulowe zawory zwrotne. Wada takich rozwiazan jest brak mozliwosci sterowania poziomu cieczy w wirujacym zbiorniku przez wychylanie rur czerpakowych, a takze znaczne zwiekszenie strat hydraulicznych zwiazane z umieszczeniem w wirujacym pierscieniu cieczy dwu prze¬ ciwstawnie skierowanych rur.Wynalazek polega na zastosowaniu w sprzegle hydrokinetycznym, majacym obudowe sprzeglowa zwiazana z wirnikiem turbinowym, zbiornika wirujacego umieszczonego wewnatrz wymienionej obudowy lecz nie zwiaza¬ nego z obudowa natomiast sztywno zwiazanego z wirnikiem pompowym. Dzieki temu rozwiazaniu sprzeglo wedlug wynalazku nie nastrecza trudnosci przy uruchomieniu oraz ma korzystna charakterystyke pracy odpo¬ wiadajaca charakterystyce znanych sprzegiel, w których zbiornik stanowiacy integralna czesc obudowy wiruje lacznie z obudowa wraz z wirnikiem pompowym. W dalszym rozwinieciu wynalazku wprowadzono szereg nowych cech konstrukcyjnych dotyczacych przede wszystkim sposobu rozwiazania mozliwosci rewersji.W sprzegle hydrokinetycznym wedlug wynalazku zastosowano dwie wychylne rury czerpakowe dzialajace niezaleznie od siebie, o osiach obrotu mimosrodowych wzgledem osi sprzegla, przy czym jedna z nich jest uzywana tylko sporadycznie, a mianowicie w przypadku koniecznosci pracy wentylatora z przeciwnym niz normalny kierunkiem obrotów. W czasie pracy wentylatora z normalnym kierunkiem obrotów rura ta jest stale maksymalnie wychylona do wewnatrz wirujacego zbiorniki! sprzegla, dzieki czemu jej otwór wlotowy znajduje sie ponizej dolnego lustra cieczy wirujacej w zbiorniku, nie bierze wiec ona wtedy udzialu w obiegu cieczy wewnatrz sprzegla. Ciecz robocza jest wówczas podawana do komory roboczej sprzegla przez druga rure czerpa¬ kowa, której wlot skierowany przeciwnie do normalnego kierunku obrotów sprzegla, znajduje sie w zewnetrznej czesci wirujacego zbiornika i jest zanurzony w wirujacym pierscieniu cieczy.Ciecz przeplywajaca pod cisnieniem z dowolnej aktualnie pracujacej rury czerpakowej do komory roboczej sprzegla, moglaby wracac z dodatkowej komory umieszczonej blisko osi sprzegla do wirujacego zbiornika przez aktualnie nie pracujaca druga rure czerpakowa. Aby uniemozliwic ten niepozadany efekt, zastosowano obrotowa przeslone przeslaniajaca otwór wylotowy rury nie bioracej aktualnie udzialu w obiegu cieczy roboczej. Prze¬ slona ta jest sterowana za posrednictwem dwóch kól zebatych przez obrót sworznia, na którym jest osadzona rura czerpakowa przeznaczona do pracy przy przeciwnym, niz normalny, kierunku obrotów.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony przykladowo na rysunku schematycznym, na którym fig. 1 przed- _ stawia sprzeglo w przekroju osiowym, fig. 2 przedstawia to samo sprzeglo w przekroju poprzecznym, fig. 386 005 3 przedstawia fragment sprzegla w odmianie wykonania w przekroju osiowym, fig. 4 przedstawia przeslone do zamykania wylotu z rur czerpakowych w widoku, fig. 5 przedstawia w powiekszeniu fragment fig. 1 dotyczacy mechanizmu sterowania ta przeslona.Na wale 1 silnika nieuwidocznionego na rysunku jest osadzony wirnik 2 pompowy. Wirnik 3 turbinowy stanowi wirujaca obudowe sprzegla lacznie z tuleja 4 i czolowa pokrywa 5. Calosc obudowy zlozona z elementów 3, 4, 5 jest ulozyskowana na wale 1 oraz na nieruchomym elemencie 6 przytwierdzonym do wsporni¬ ków 7 wystajacych ku osi z przewodu wentylacyjnego nieuwidocznionego na rysunku. Sprzeglo w danym przykladzie jest zarazem wentylatorem dzieki temu, ze bezposrednio na tulei 4 ma umieszczone lopatki 8 wentylatora.Wirnik 2 jest sztywno polaczony ze zbiornikiem 9, który ma sciane obwodowa w postaci tulei 10 umiesz¬ czonej wewnatrz tulei 4 przy zachowaniu wlasciwego luzu. Tuleja 10 przechodzi w niekompletna sciane 11 czolowa zbiornika 9. W zbiorniku 9 sa umieszczone dwie rury czerpakowe 12 i 13. Jedna z nich jest widoczna na fig. 1, a obie na fig. 2 przedstawiajacej przekrój plaszczyzna poprzeczna przeprowadzona przez zbiornik 9. Rury sa ustawione otworami wlotowymi w przeciwnych kierunkach. Kazda z rur 12 i 13 jest osadzona na jednym z dwóch obrotowych sworzni 14 i 15, dzieki czemu jest uchylna. Uchylnosc ta jest ograniczona przez uksztalto¬ wanie nieruchomego elementu 6 widoczne na fig. 2. Osiowy kanal w kazdym sworzniu 14 i 15 stanowi pola¬ czenie danej rury 12 lub 13 ze zbiornikiem 16 znajdujacym sie przy osi sprzegla. Do obracania poszczególnych sworzni 14 lub 15 sluza uklady slimakowe 17.Wyplyw cieczy roboczej z komory 18 utworzonej przez ulopatkowane wirniki 2 i 3, zwanej komora robocza, zachodzi pod dzialaniem sily odsrodkowej glównie poprzez kalibrowane otwory 19 w wirniku 2, zas powrót tej cieczy do komory 18 ze zbiornika 16 pod dzialaniem cisnienia panujacego w tym zbiorniku zachodzi poprzez otwory 20. Azeby wykluczyc bezposredni przeplyw cieczy ze zbiornika 16 do zbiornika 9 poprzez rure 12 lub 13 aktualnie nie pracujaca, która ma otwór wlotowy skierowany przy danym kierunku obrotów zgodnie z tym kierunkiem, mozna w tych rurach umiescic zawory zwrotne, jak to jest znane. Korzystniejsze jest rozwiazanie w przykladzie przedstawionym na rysunku polegajace na zastosowaniu przeslony 21. Jest ono opisane ponizej.Fig. 3 przedstawia odmiane rozwiazania zbiornika 9. Mianowicie w przykladzie przedstawionym na fig. 1, zbiornik 9 nie jest kompletnym naczyniem. Ma on na calej dlugosci poosiowej sciane obwodowa w postaci tulei 10, lecz brak mu czesci sciany 11 czolowej po stronie odwróconej od silnika. Faktycznie ta sciana 11 czolowa nie jest niezbedna. W odmianie wykonania przedstawionej na fig. 3 nie tylko jest ona w calosci po¬ minieta, ale równiez tuleja 10 jest tak skrócona, ze zbiornikjest pozbawiony czesci sciany obwodowej. Ma to na celu umozliwienie umieszczenia otworu wlotowego rury 12 lub 13 na nieco wiekszym promieniu, gdzie panuje wieksze cisnienie dynamiczne. Dla usztywnienia sciany obwodowej czyli tulei 10 niekompletnego zbiornika 9 zastosowano zebra 23, które ponadto spelniaja korzystna role przyspieszajac pierscien cieczy roboczej wirujacy w zbiorniku 9.Fig. 4 i fig. 5 maja na celu dokladniej wyjasnic stosowanie przeslony 21.Fig. 4 przedstawia widok czolowej sciany 24 zbiornika 16 od wnetrza tego zbiornika. Sciana 24 nie wiruje, gdyz jest polaczona z nieruchomym elementem 6. Do tej sciany przylega obrotowa przeslona 21, która zamyka wylot z rury 12 lub13. " Fig. 5 przedstawia powiekszony fragment fig. 1 obejmujacy mechanizm sterowania obrotowa przeslona 21.Przeslona 21 jest polaczona z kolem zebatym 22 zazebiajacym sie z kolem zebatym 25 osadzonym na obroto¬ wym sworzniu 15 rury czerpakowej 13. Kolo 22 jest ulozyskowane w czolowej scianie 24 polaczonej z nieru¬ chomym elementem 6. Dla zapewnienia szczelnosci obrotowej przeslony 21 zastosowano sprezyne 26 zapewnia¬ jaca jej doleganie do czolowej sciany 24. PL