SK111998A3 - Zariadenie na zmenu otáčok - Google Patents

Abstract

Vynález sa týka zariadenia na zmenu otáčok obsahujúceho stator (l), ktorého vnútorný priemer sa v smere pozdĺžnej osi (100) zmenšuje. V statore (1) je uložený odvaľovaci hlavný satelit (2), ktorý dosadá na vnútornú stenu statora (1). Hlavný satelit (2) a/alebo stator (1) je uložený prestaviteľné v smere pozdĺžnej osi (100).

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka zariadenia na zmenu otáčok.

Doterajší stav techniky

Na zmenu otáčok sa používa rad známych mechanizmov, ktoré pracujú hlavne na princípe ozubených alebo trecích prevodov. Tieto prevody vytvárajú prevodové mechanizmy so stupňovou, alebo plynulou zmenou prevodového pomeru, napríklad variátory. Sú tiež známe tzv. planétové prevody, tvorené korunovým kolesom a satelitmi.

Z európskej patentovej prihlášky EP 800 019 Al je známy variátor, pozostávajúci z dvojice kužeľových kolies, ktoré sú pritláčané na vnútornú stenu dvojito kužeľovitého rotora. Rotor je voči rámu posuvný, zatiaľ čo kužeľové kolesá sa voči rámu neposúvajú. Roztočením hnacieho kužeľového kolesa sa roztočí rotor a tým sa roztočí hnané kužeľové koleso. Otáčky výstupného hriadeľa sa menia axiálnym posúvaním rotora.

Spoločnou nevýhodou týchto mechanizmov sú veľké stavebné rozmery, hlavne vtedy, keď je požadovaný veľký rozsah zmeny prevodového pomeru.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje zariadenie na zmenu otáčok, ktorého podstata spočíva v tom, že pozostáva zo statora, ktorého vnútorný priemer sa v smere pozdĺžnej osi zmenšuje a v statore je uložený odvaľovací hlavný satelit, ktorý dosadá na vnútornú stenu statora, pričom hlavný satelit a/alebo stator je uložený prestaviteľné v smere pozdĺžnej osi.

Výhodou zariadenia podľa vynálezu je, že vďaka svojej konštrukcii umožňuje dosiahnuť malé zástavbové rozmery. Malým axiálnym posunom odvaľovacieho hlavného satelita je možné dosiahnuť značný rozsah otáčok výstupného hriadeľa. Zásadná odlišnosť tohto riešenia od najbližšieho stavu techniky, predstavovaného predmetom európskej patentovej prihlášky EP 800 019 Al, spočíva v tom, že hlavný satelit v statore obieha, pričom sa odvaľuje po jeho vnútornej stene a stator je neotočný. Podľa niektorých uskutočnení môže byť iba axiálne posuvný. Predmet európskej patentovej prihlášky EP 800 019 Al nie je možné považovať ani za tzv. kinematické obrátenie, pretože v takomto prípade by sa jeho rotor nemohol iba otáčať okolo svojej osi, pretože by sa odvaľoval po kužeľovom kolese tak, aby jeho stredová os opisovala kružnicu. Toto je s ohľadom na konštrukciu tohto známeho uskutočnenia nemožné.

Podľa výhodného uskutočnenia je hlavný satelit vybavený vnútornou rotačnou plochou, na ktorú je pritlačovaný odvaľovací malý satelit, ktorý je uložený na hriadeli, pričom malý satelit je prestaviteľný jednak v smere pozdĺžnej osi statora a jednak v smere k vnútornej stene statora.

Pre zjednodušenie konštrukcie je výhodné, keď je hlavný satelit uložený na hriadeli, ktorý prechádza zariadením pre posun hriadeľa v smere pozdĺžnej osi statora.

Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia je hriadeľ hlavného satelita aspoň v úseku medzi zariadením pre posun hriadeľa a hlavným satelitom výkyvný.

Tento výkyv je možné dosiahnuť radom spôsobov. Hriadeľ hlavného satelita môže byť napríklad v úseku medzi zariadením pre posun hriadeľa a hlavným satelitom vybavený kardanovým kĺbom, alebo spojkou typu Oldham, alebo guľovým kĺbom.

Tiež zariadenie pre posun hriadeľa v smere pozdĺž osi statora je možné realizovať rôzne. Podľa výhodných uskutočnení môže pozostávať z puzdra, v ktorom je axiálne neprestaviteľne uložený hriadeľ hlavného satelita, pričom puzdro je axiálne prestaviteľné uložené v pozdĺžnej osi statora, pričom puzdro môže byť vybavené vonkajším závitom, ktorý je uložený v závitovom otvore v statore, alebo môže byť puzdro k statoru pripevnené aspoň dvomi priamočiarymi hydromotormi, prípadne môže byť puzdro posuvne uložené v otvore v statore tak, že z jednej strany na puzdro dosadá tlačná pružina a z opačnej strany pákový mechanizmus.

Podľa iného uskutočnenia je pre zaistenie relatívneho prestavenia statora voči hlavnému satelitu stator uložený v skrini, v ktorej je v smere pozdĺžnej osi prestaviteľný pohybovou skrutkou.

Podľa ešte iného výhodného uskutočnenia dosadá na hlavný satelit dvojica odvaľovacích pritlačovacích satelitov, ktoré sú usporiadané na ramenách, otočné uložených na pozdĺžnej osi statora, pričom body dotyku medzi pritlačovacími satelitmi a hlavným satelitom ležia súmerne mimo spojnice prechádzajúcej stredom statora a bodom dotyku hlavného satelita a statora.

Ramená prítlačovacich satelitov môžu byť spolu spojené ťažnou pružinou.

’ I

Pritlačovacie satelity môžu dosadať buď na vonkajší povrch hlavného satelita, alebo do drážky v hlavnom satelite.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie opísaný na príkladoch uskutočnenia, znázornených na priložených výkresoch, na ktorých jednotlivé obrázky predstavujú;

obr. 1, 2 prvý príklad uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu v pohľade zboku a v čelnom pohľade obr. 3,4, 5 rôzne uskutočnenia zariadenia pre posun hriadeľa v smere pozdĺžnej osi statora obr. 6, 7 príklad uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu s malým satelitom v pohľade z boku a v čelnom pohľade obr. 8-11 ďalšie príklady uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu s malým satelitom obr. 12 príklad uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu s malým satelitom a posuvným statorom obr. 13, 14 príklad uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu s dvojicou prítlačných satelitov

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 a 2 je schematicky znázornená aplikácia zariadenia podľa vynálezu pri odvaľovacom tekutinovom stroji, známom napríklad zmedzinárodnej prihlášky PCT/CZ97/00034. Statorom 1 je v tomto prípade kónická skriňa odvaľovacieho tekutinového stroja, ktorého rotor tvorí odvaľovací hlavný satelit 2. Hlavný satelit 2 je v statore uložený na hriadeli 3, ktorý prechádza zariadením 5 pre posun hriadeľa 3 v smere pozdĺžnej osi 100 statora 1. Hriadeľ 3 hlavného satelita 2 je v oblasti 4 medzi zariadením 5 pre posun hriadeľa 3 a hlavným satelitom 2 pružne výkyvný, takže v pokojovom stave je hriadeľ 3 súosový s pozdĺžnou osou 100 statora i a hlavný satelit 2 sa nedotýka vnútorného povrchu statora 1.

Keď prúdi statorom i tekutina (na obr. 1 prúdi tekutina zľava doprava, kde vystupuje zo statora 1 neznázomenými otvormi) dosadne vďaka pružne výkyvnému úseku 4 hriadeľa 3 hlavný satelit 2 na vnútorný povrch statora I a začne sa po ňom bez preklzania odvaľovať.

Zmena otáčok hriadeľa 3 sa dosiahne tým, že sa pomocou zariadenia 5 pre posun hriadeľov 3 prestaví hlavný satelit 2 v smere pozdĺžnej osi 100 statora JL. Otáčky hriadeľa 3 klesajú, keď sa pohybuje hlavný satelit 2 na obr. 1 smerom doprava. Rovnaký efekt by bolo samozrejme možné dosiahnuť axiálnym posunom statora 1 v smere jeho pozdĺžnej osi 100.

Zariadenie 5 pre posun hriadeľa 3 v smere pozdĺžnej osi 100 statora I môže byť realizované najrôznejšími známymi mechanizmami. Tri príklady uskutočnenia sú znázornené na obr. 3, 4 a 5.

Zariadenie 5 pre posun hriadeľa 3 podľa obr. 3 pozostáva z puzdra 40. v ktorom je prostredníctvom drážky a nákružku axiálne neprestaviteľne uložený hriadeľ 3 hlavného satelita

2. Puzdro 40 je vybavené vonkajším závitom, ktorý je zaskrutkovaný do závitového otvoru v čelnej stene statora i. Polohu puzdra 40 a tým aj hlavného satelita 2 voči statoru 1 je možné ľahko meniť zaskrutkovanim či vyskrutkovanim puzdra 40 o určitú časť, čím sa zároveň menia otáčky hriadeľa 3 hlavného satelita 2. Nastavená poloha puzdra 40 je fixovaná poistnou maticou 41.

Iné uskutočnenie zariadenia 5 pre posun hriadeľa 3, znázornené na obr. 4, umožňuje diaľkové ovládanie zmeny otáčok hriadeľa 3 hlavného satelita 2. Zariadenie 5 pre posun hriadeľa 3 podľa tohto uskutočnenia pozostáva z podobného puzdra 40, ako zariadenie z obr. 3, v tomto prípade je však puzdro 4 k statoru i pripojené dvojicou priamočiarych hydromotorov 43. takže posun hlavného satelita 2 v smere osi 100 je možné ovládať vysúvaním piestnic týchto priamočiarych hydromotorov 43 a to privádzaním tlakovej kvapaliny. Priamočiare hydromotory motory 43 môžu byť samozrejme nahradené pneumatickými motormi.

V _Λ t

Ďalší príklad uskutočnenia zariadenia 5 pre posun hriadeľa 3 je znázornený na obr. 5 a pozostáva opäť z puzdra 40. obdobnej konštrukcie ako má puzdro podľa obr. 3. Puzdro 40 nemá vonkajší závit, ale je posuvne uložené v otvore v čelnej stene statora 1, do ktorého je zatlačované pákovým mechanizmom 45. V opačnom smere je vysúvané pôsobením tlačnej pružiny 44. Prestavovaním pákového mechanizmu 45 sa hlavný satelit 2 posúva v smere pozdĺžnej osi 100. čím dochádza k zmene otáčok hriadeľa 3 hlavného satelita 2.

Hlavný satelit 2 nemusí byť samozrejme uvádzaný do odvaľovacieho pohybu tekutinou, ako je to pri uskutočnení z obr. 1 a 2, ale jeho odvaľovací pohyb môže byť vyvodený mechanicky. V takomto prípade ide o prevodovku, u ktorej dochádza k zmene prevodového pomeru medzi otáčkami hnaného a hnacieho hriadeľa. Niekoľko príkladov takýchto uskutočnení bude opísaných ďalej.

Na obr. 6 a 7 je znázornený ďalší príklad uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu, ktoré pozostáva zo statora i, ktorého vnútorné steny sa kónický zužujú. V statore 1 je na hriadeli 3 uložený hlavný satelit 2. Hriadeľ 3 hlavného satelita 2 je vzhľadom k statoru uložený v zariadení 5 pre posun hriadeľa 3 v smere pozdĺžnej osi 100 statora i. Príklady uskutočnenia zariadenia 5 pre posun hriadeľa 3 sú znázornené na obr. 3, 4 a 5 a boli opísané vyššie. Hriadeľ 3 hlavného satelita 2 je z tuhých úsekov, ktoré sú v časti medzi zariadením 5 pre posun hriadeľa 3 a hlavným satelitom 2 spojené kardanovým kĺbom 6. Hlavný satelit 2 je vybavený vnútornou rotačnou plochou 37. na ktorú je pritlačovaný odvaľovací malý satelit 7, uložený na hriadeli 8. Malý satelit 7 je spolu s hriadeľom 8 posuvný v smere pozdĺžnej osi 100 statora i a to neznázomeným zariadením, ktoré môže byť uskutočnené napríklad ako zariadenie 5 pre posun hriadeľa 3 hlavného satelita 2. Malý satelit 7 je ďalej pritlačovacím zariadením 9 pritlačovaný k vnútornej rotačnej ploche 37 hlavného satelita 2, čím je hlavný satelit 2 pritlačovaný k vnútornej stene statora 1. Pritlačovacie zariadenie 9 je pri uskutočnení z obr. 6 tvorené pneumatickým valcom. Je možné však použiť akýkoľvek známy prvok pre vyvodenie prítlaku, napríklad pružinou.

Hlavný satelit 2 sa môže odvaľovať v statore i, rovnako ako malý satelit 7 v hlavnom satelite 2, buď ako trecí prevod, alebo môžu byť styčné plochy vybavené ozubením, drážkovaním, prípadne ľubovoľnou kombináciou týchto známych uskutočnení.

Po roztočení hriadeľa 8 sa malý satelit 7 začne odvaľovať po rotačnej ploche 37 hlavného satelita 2, v dôsledku čoho sa hlavný satelit 2 začne odvaľovať po vnútornej stene statora 1. Potrebný prítlak zaisťuje pritlačovacie zariadenie 9.

Pomer i, označujúci počet otáčok, ktoré vykoná hriadeľ 8 malého satelita 7 za jednu otáčku hriadeľa 3 hlavného satelita 2 je daný vzťahom:

i — dw / (ds - dn) [1] kde dn značí priemer hlavného satelita 2 a ds priemer statora 1 v mieste dotyku s hlavným satelitom 2.

Pokiaľ má zariadenie podľa vynálezu pracovať ako reduktor musia jeho základné rozmery spĺňať podmienku ds > d_H > ds/2. Ak je priemer hlavného satelita 2 rovný d_H = 180 mm a priemer statora i v mieste dotyku s hlavným satelitom 2 je ds = 200 mm potom je podľa vzťahu [1] pomer i = 9 : 1. Pri opisovanom uskutočnení má stator i kužeľový tvar s vrcholovým uhlom kužeľa 14°. Posunom hlavného satelita 2 do kužeľového statora 1 o 70 mm sa presunie hlavný satelit 2 do miesta, kde má stator 1 priemer ds = 182,8 mm. Podľa vzťahu [1] je prevodový pomer i = 64,3 : 1. Toto uskutočnenie pracuje ako reduktor, ktorý 7,14 násobne mení otáčky hnaného hriadeľa 3 hlavného satelita 2.

Pokiaľ má zariadenie podľa vynálezu pracovať ako multiplikátor otáčok, potom musia jeho základné rozmery spĺňať podmienky ds/2 > dH > 0- Pri priemere hlavného satelita 2 rovnajúcom sa dH = 50 mm a priemere statora 1 v mieste dotyku s hlavným satelitom 2 rovnom ds = 200 mm je podľa vzťahu [1] pomer i = 0,33 : 1. Pri tomto príklade uskutočnenia má stator 1 kužeľový tvar s vrcholovým uhlom kužeľa 90°. Vysunutím hlavného satelita 2 z kužeľového statora I o 75 mm sa presunie hlavný satelit 2 do miesta, kde má stator 1 priemer d_s = 350 mm. Podľa vzťahu [1] je prevodový pomer i = 0,16 : 1. Toto uskutočnenie pracuje ako multiplikátor otáčok, ktorý 1,98 násobne mení otáčky hnaného hriadeľa 3 hlavného satelita 2.

Rôzne prevodové pomery je možné docieliť použitím výmenných hlavných satelitov 2 s rôznymi priemermi. Priebeh zmeny prevodového pomeru je možné docieliť tvarovaním vnútorných stien statora 1, ktorého priemer sa môže meniť napríklad lineárne, parabolický, hyperbolický atď.

w

Dalšie príklady uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu sú zobrazené na obr. 8, 9, 10, 11 a 12, ich hlavné konštrukčné časti aj funkcie sú obdobné ako už pri podrobne opísanom uskutočnení z obr. 6 a 7. Tieto uskutočnenia sa líšia tvarom styčnej plochy medzi hlavným satelitom 2 a stenou statora 1. Zatiaľ čo uskutočnenie podľa obr. 6 a 7 má plošný (resp. priamkový) styk medzi hlavným satelitom 2 a stenou statora 1, pri uskutočnení z obr. 8, 9, 10, 11 a 12 je tento styk v podstate bodový. Uskutočnenie z obr. 9, 10, 11 a 12 sa ďalej líši od uskutočnenia z obr. 6 a 7 v týchto konštrukčných detailoch.

Uskutočnenie z obr. 9 má pritlačovacie zariadenie 9 tvorené kĺbovým mechanizmom s neznázomenou pružinou.

Uskutočnenie z obr. 10 má namiesto kardanového kĺbu spojku typu Oldham.

Uskutočnenie z obr. 11 má namiesto kardanového kĺbu guľový kĺb. Ďalej má malý satelit 7 v tvare gule, ktorá sa odvaľuje vo vnútornej rotačnej ploche 37 s korešpondujúcim tvarom. Pritlačovacie zariadenie 9 je tvorené kĺbom s neznázomenou pružinou.

Uskutočnenie z obr. 12 má podobnú konštrukciu ako uskutočnenie z obr. 11, avšak odlišnosť spočíva v tom, že relatívny pohyb medzi hlavným satelitom 2 a statorom 1 sa nedosahuje posunom hlavného satelita 2, ale posunom statora 1. Na tento účel je stator i posuvne uložený v skrini 46. K statoru je pripojená neznázomená matica, ktorou prechádza pohybová skrutka 47, upevnená v skrini 46. Skriňa 46 nesie valivé ložiská hriadeľa 3 hlavného satelita a hriadeľa 8 malého satelita. Zmena otáčok sa dosahuje otáčaním pohybovej skrutky 47, čím sa posúva stator 1 voči axiálne neposuvnému hlavnému satelitu 2.

Ďalšie príklady uskutočnenia zariadenia podľa vynálezu sú zobrazené na obr. 13 a 14. Tieto dve uskutočnenia sa líšia od uskutočnenia z obr. 6, 7 iba tým, že miesto jedného malého satelita 7 majú dvojicu pritlačovacích satelitov 17. ktoré sú nesené dvojicou ramien 18. otočné uložených na pozdĺžnej osi 100 statora 1. Body dotyku medzi pritlačovacími satelitmi 17 a hlavným satelitom 2 ležia súmerne mimo spojnice prechádzajúcej stredom statora I a bodom dotyku hlavného satelita 2 a statora 1. Ramena 18 pritlačovacích satelitov 17 sú spolu spojené ťažnou pružinou 12.

Pri uskutočnení z obr. 13 dosadajú pritlačovacie satelity J7 na vonkajší povrch hlavného satelita 2, zatiaľ čo pri uskutočnení z obr. 14 dosadajú pritlačovacie satelity 17 do drážky 28 v hlavnom satelite 2.

Po roztočení ramien 18 sa pritlačovacie satelity 17 začnú odvaľovať po vonkajšom povrchu hlavného satelita 2, resp. v jeho drážke 28. následkom čoho sa hlavný satelit 2 začne odvaľovať po vnútornej stene statora i. Potrebný prítlak zaisťuje ťažná pružina 12. Zmena otáčok prebieha analogicky ako pri predchádzajúcich uskutočneniach.

Zariadenie bolo opísané na príkladoch uskutočnení, ktoré však neobmedzujú rozsah ochrany, daný patentovými nárokmi.

Claims (16)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zariadenie na zmenu otáčok, vyznačujúce sa tým, že pozostáva zo statora (1), ktorého vnútorný priemer sa v smere pozdĺžnej osi (100) zmenšuje a v statore (1) je uložený odvaľovací hlavný satelit (2), ktorý dosadá na vnútornú stenu statora (1) pričom hlavný satelit (2) a/alebo stator (1) je uložený prestaviteľné v smere pozdĺžnej osi (100).

2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že hlavný satelit (2) je vybavený vnútornou rotačnou plochou (37), na ktorú je pritlačovaný odvaľovací malý satelit (7), ktorý je uložený na hriadeli (8), pričom malý satelit (7) je prestaviteľný jednak v smere pozdĺžnej osi (100) statora (1) a jednak v smere k vnútornej stene statora (1).

3. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že hlavný satelit (2) je uložený na hriadeli (3), ktorý prechádza zariadením (5) pre posun hriadeľa (3) v smere pozdĺžnej osi (100) statora (1).

4. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že hriadeľ (3) hlavného satelita (2) je aspoň v úseku medzi zariadením (5) pre posun hriadeľa (3) a hlavným satelitom (2) výkyvný.

5. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že hriadeľ (3) hlavného satelita (2) je v úseku medzi zariadením (5) pre posun hriadeľa (3) a hlavným satelitom (2) vybavený kardanovým kĺbom (6).

6. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že hriadeľ (3) hlavného satelita (2) je v úseku medzi zariadením (5) pre posun hriadeľa (3) a hlavného satelita (2) vybavený spojkou (6) typu Oldham.

7. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že hriadeľ (3) hlavného satelita (2) je v úseku medzi zariadením (5) pre posun hriadeľa (3) a hlavným satelitom (2) vybavený guľovým kĺbom (13).

8. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 3 až 7, vyznačujúce sa tým, že zariadenie (5) pre posun hriadeľa (3) v smere pozdĺžnej osi (100) statora (1) pozostáva z puzdra (40), v ktorom je axiálne neprestaviteľne uložený hriadeľ (3) hlavného satelita (2), pričom puzdro (40) je axiálne prestaviteľné uložené v pozdĺžnej osi (100) statora (1).

9. Zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa tým, že puzdro (40) je vybavené vonkajším závitom, ktorý je uložený v závitovom otvore v statore (1).

10. Zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa tým, že puzdro (40) je k statoru (1) pripevnené aspoň dvoma priamočiarymi hydromotormi (43).

11. Zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa tým, že puzdro (40) je posuvne uložené v otvore v statore (1), pričom z jednej strany na puzdro (40) dosadá tlačná pružina (44) a z opačnej strany pákový mechanizmus (45).

12. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že stator (1) je uložený v skrini (46), v ktorej je v smere pozdĺžnej osi (100) prestaviteľný pohybovou skrutkou (47).

13. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že na hlavný satelit (2) dosadá dvojica odvaľovacích pritlačovacích satelitov (17), ktoré sú usporiadané na ramenách (18), otočné uložených na pozdĺžnej osi (100) statora (1), pričom body dotyku medzi pritlačovacími saté10

Iitmi (17) a hlavným satelitom (2) ležia súmerne mimo spojnice prechádzajúcej stredom statora (1) a bodom dotyku hlavného satelita (2) a statora (1).

14. Zariadenie podľa nároku 13, vyznačujúce sa tým, že ramená (18) pritlačovacích satelitov (17) sú spolu spojené ťažnou pružinou (12).

15. Zariadenie podľa nároku 13 alebo 14, vyznačujúce sa tým, že pritlačovacie satelity (17) dosadajú na vonkajší povrch hlavného satelita (2).

16. Zariadenie podľa nároku 13 alebo 14, vyznačujúce sa tým, že pritlačovacie satelity (17) dosadajú do drážky (28) v hlavnom satelite (2).