CS259212B1 - Jednorotorový zubový agregát - Google Patents

Description

259212

Vynález sa týká jednorotorového zubového tekutinostatického agregátu.

Najbližšie známe riešenie, založené na principe lamelových objemových strojov majúvyšší počet lamiel ktoré vlastným objemom nepriaznivo ovplyvňujú účinný objem komčr,zvyšujú trenia a opotrebenie, čo výrazné zničuje ich účinnost a životnost. Ako hydraulickémotory sú pre obtiažne vysúvanie lamiel málo účinné preto, že vysúvanie lamiel v slepýchdrážkách je spojené s velkým odporom a značnými energetickými stratami. Vysúvanie lamielmožno aj pri nižších otáčkách zaručit pomocou pružin, ale pri tomto riešení neúnosnévzrastá trenie pri zasúvaní lamiel. Kosákovitý tvar komĎr s premenlivým prierezom anešúmernými sacími a výtlakovými kanálmi nevyhovuje nestlačitelným tekutým médiám, respektívneneumožňuje inverznú funkciu tekutinového mechanizmu pri oboch zmysloch otáčania sa rotora.

Aj v praxi používané lamelové pneumatické motory sú málo účinné a málo spolahlivé,lebo lamely v pokoji a pri malých otáčkách rotora zapadajú do drážok a nedostatočnesa vysúvajú, čo má za následok aj zlyhávanie týchto motorov.

Uvedené nedostatky lamelových objemových strojov sú odstránené v konštrukcii jedno-rotorového zubového tekutinostatického agregátu s mechanickým vačkovým a tekutinovýmtryskovým ovládáním přesunu zubov. V priestore vačiek sú umiestnené vypinacie kanálypre zuby. Prierez funkčnej dlžky komdr je konštantný.

Zuby sú uložené v rotore v oboj stranně otvorenom axiálnom vedení, bez možnostiradiálneho pohybu zubov. Prierez rotora má tvar písmena "T". Na prednej straně rotorav axiálnom smere v plášti a druhom veku je vytvořená najmenej jedna samostatná prednákomora, striadavo na opačnej straně rotora v axiálnom smere v plášti a veku je vytvořenánajmenej jedna samostatná vonkajšia komora a samostatná vnútorná komora, obe vzájomneoddělené středným ramenom rotora.

Hlavné výhody tekutinostatického jednorotorového zubového agregátu spočívajú v konŠtrukČ-nej i výrobněj jednoduchosti a malého počtu konštrukčných prvkov. Pri klznom uloženírotora je zostavený agregát len z dvoch vík, jednej skrine, jedného rotora, jednej hriadele,troch zubov a niekolkých spojovacích skrutiek, nahradí však tri spriahnuté rotačné objemovétekutinové mechanizmy, například trojitý zubový hydrogenerátor. Jednotlivé části agregátusú univerzálně, luvovoíne jednotlivo využitelné ako motory i ako generátory, spojenémechanickou vazbou pomocou rotora.

Obr. č. 1 znázorňuje nárys zubového agregátu v řeze rovinou A-A. Obr. č. 2 znázorňuje zubo-vý agregát v řeze a tiež aj prierez jednotlivých komdr. Obr. č. 3 znázorňuje zubový agregátv řeze cez vačky, plniace kanály a vypinacie.kanály, so zvýrazněním ich návaznosti na jednotlivékomory. Obr. č. 4 znázorňuje prierez "T" rotora, ktorý najlepšie vyniká pri radiálnej alterna-tivě vyhotovenia rotora. Prierez "T" je vyšrafovaný. Obr. č. 5 znázorňuje přechod mezdi radiál-nou a axiálnou verziou rotora.

Prierez rotora v tvare "T" je opat vyšrafovaný. Obr. č. 6 znázorňuje v polovičnomřeze viaonásobné vyhotovenie agregátu, v konkrétnom případe trojnásobné vyhotovenie,v zhodnom řeze s obr. č. 1, celkove s tri krát troma komorami. Obr. č. 7 znázorňujealternativně vyhotovenie zdvojeného rotora z dvoch prierezov "T” + "T" spojených na ležato.Spojené prierezy "T" sú vyšrafované. Obr. č. 8 znázorňuje zjednodušené rozvinuté schémazubového agregátu. Pre lepšie pochopenie sú vynechané vnútorné komory a středné ramenorotora, Obr. č. 9 znázorňuje samotný rotor v kosouhlom premietani, část zubov pracujúcichvo vonkajšej komoře, část zubov pracujúcich vo vnútornej komoře a výslednú odstredivúsilu zubov.

Obr. č. 10 v kosouhlom premietani znázorňuje rotor, časí zubov pracujúcich v prednej komoře a výslednicu odstredivej sily rotora. Obr. č. 11 znázorňuje v kosouhlom premietani rotor s 90 stupňovým výrezom, so zvýrazněním prierezu v tvare "T" a s vyznačením reakčných sil. Obr. č. 12 znázorňuje alternativně vyhotovenie rotora z dvoch dielov. Obr. č. 13 znázorňuje celkový vonkajší pohlad na jednorotorový zubový agregát. > 3 259212

Rotor s prierezom tvaru písmena "T“ má vyhotovené axiálně vedenie 10 pre presuvnéuloženie zubov 5. Odstředivé sily F a F' zubov 5 sú takto už vo vedení 10 v plnej mierezachytené výslednými reakčnými silami Fř a Fr'. Skriňa 2 s vekom 2 a druhým vekom 2atvoria obal rotora 3:.

Predná komora JS je vytvořená v axiálnom smere po jednej straně rotora, vonkajšiakomora T_ s vnútornou komorou 8 sú vytvořené v axiálnom smere po druhej straně rotora.

Pravá vonkajšia vačka 22 a prvá vnútorná vačka 28 sú umiestnené v axiálnom smere oprotidruhéj prednej vačke 18. Druhá vonkajšia vačka 25 a durhá vnútorná vačka 31 sú umiestnenév axiálnom smere oproti prvej prednej vačke 14 a zabezpečujú v axiálnom smere vysúvaniezubov 5 z rotora 2< respektivne zasúvanie zubov do rotora. Uvtedené vačky ,sú umiestnenémimo funkčnej dlžky _1 komor, pretó funkčná dížka jL prednej komory £, vonkajšej komory 2 1 vnútornej komory 2 majú nemenný prierez, vid obr. č. 2. Přesun zubov 5 je riadený súčasne aj prvou ovládacou tryskou 32 a druhou ovládacoutryskou 33, v ktorých sa přetlak respektivne podtlak vytvoří ako dčsledok přesunu zubov,respektivne přetlak a podtlak sa dosiahne pomooou přídavného zariadenia ktoré nie jepredmetom riešenia a preto sa neuvádza. Prvá ovládacia tryska 32 ústi k strednému ramenu3a rotora 2 medzi prvou vónkajšou vačkou 22 a prvou vnútornou vačkou 28.

Druhá ovládacia tryska 33 ústi k strednému ramenu 3a rotora 2 medzi druhou vonkajšouvačkou 25 a druhou vnútornou vačkou 31. Priestor vederiia 10 v strednom ramene 3a rotora 2 představuje súčasne pomocnú komoru 11, sekundárného lineárneho motor-generátora, ktoréhopiesty tvoria samotné zuby 5. Přetlakové hrdlo 35 s přetlakovým kanálom 34 slúžia jednakpre potřeby mazania, súčasne však přetlak pomocnéj tekutiny v pretlakovom kanáli 34pritláča zuby v axiálnom smere na příslušné steny vonkajšej komory 2 a vnúrotnej komory 2, za účelom zlepšenia těsnosti zubov 5 v týchto komorách.

Bočné a obvodové utesnenie rotora 2 možno previesť niektorým zo známých a osvědčenýchspdsobov, napr. tesniacimi krúžkami, labyrintom a podobné, v závislosti na vlastnostiachpoužitých pracovných tekutin. Pri samomazných pracovných tekutinách sa osobitné utesnenierotora nepředpokládá, pdobne ako u zubových čerpadlách. SpSsob utesnenia preto nie jepredmetom riešenia. Tekutinový okruh prednej komory 6 začina prvým predným plniacimkanálom 12, nadvSzuje na prvý predný vypínací kanál 13 ktorý s prvým predným pomocnýmvypínacím kanálom 15 obklopujú z dvoch stráň prvú prednú vačku 14. Náběhovými hranami 36 začina a na druhom konci aj končí vlastná funkčná dížka 2prednej komory 6, a na jej druhom konci druhů prednú vačku 18 obklopujú z dvoch stráňdruhý predný vypínací kanál 17 s druhým predným pomocným vypínacím kanálom 19, s vonkajšímvyústěním v druhom prednom plniacom kanáli 12· Tekutinový okruh vonkajšej komory 2 začinaprvým vonkajším plniacim kanálom 20, pokračuje prvým vonkajším vypínacím kanálom 21vedla prvej vonkajšej vačky 22, nadvSzuje na vonkajšiu komoru 2' na jej druhom koncivedla druhej vonkajšej vačky 25 pokračuje druhým vonkajším vypínacím kanálom 24 a druhýmvonkajším plniacim kanálom 23 vyúsťuje z agregátu.

Tekutinový okruh vnútornej komory 2 vedie paralelné s tekutinovým okruhom vonkajšejkomory 2 a začina prvým vnútorným plniacim kanálom 26, pokračuje prvým vnútorným vypínacímkanálom 2J_ vedla prvej vnútornej vačky 28, nadvSzuje na vnútornú komoru 2' na jej druhomkonci vedla druhej vnútornej vačky 31 pokračuje druhým vnúrotným vypínacím kanálom 30,a druhým vnútorným plniacim kanálom 29 vyúsťuje z agregátu. Zuby 2 v prednej komoře2, ako aj vo vonkajšej komoře T_ a vnútornej komoře 2 majú zhodnú funkciu ako zuby zubovýchčerpadiel tradičného prevedenia, konštantný je aj prierez uvedených komdr i medzizubovýchpriestorov v jednotlivých komorách.

Poloměr ťažiska prierezu prednej komory r6, poloměr ťažiska prierezu vonkajšejkomory r7 a poloměr ťažiska prierezu vnútornej komory r8 predstraujú konštantnú veličinupre každú komoru, a zodpovedajú rozstupovej kružnici ozubených kolies zubových čerpadiel. 259212

Geometrický objem jednotlivých komĎr představuje priestor medzi náběhovými hranami36, rotačný objem týchto komůr je podstatné vSčší, a rovná sa objemu takmer celého rotačné-ho prstenca, z ktorého komory sú výsekom, samozřejmé bez objemu příslušných častí zubovktoré sa v týchto komorách počas jedného otočenia sa rotora vystriedajú, a bez případnýchstrát netesnosťou,

Hriadel 2 může byí s rotorom 3 spojená běžným spůsobom, připadne může byť vyrobenéz jedného celku, napr. odliatku alebo výkovku. Montáž a uchytenie agregátu v prieStoremožno previest' spojovacími skrutkami cez otvory 2· Podobné ako u známých objemovýchstrojoch, možno aj zubový agregát vyhotovit vo viacnásobnom, dvojitom, trojitom atd. převedení,čím sa dosiahne zvýšenie počtu o druhů vnútornú komoru 8b, tretiu vnútornú komoru 8cpřipadne áalšie, úměrné zvýšenie počtu vonkajších komůr o druhů vonkajSiu komoru 7b,tretiu vonkajšiu komoru 7c připadne Salšie a súhlasné zvýšenie počtu aj predných komůr β_.

Zvýšením počtu komůr sa dosiahne niekolkonásobné využitie zastaveného priestoru,čo umožňuje dosiahnuť doteraz najpriaznivejší poměr súčtu objemov jednotlivých komůrk celkovému objemu telesa agregátu, zásluhou najmS malého počtu zubov a konštantnéhoprierezu komůr. Prierez rotora má tvar písmena "T", podlá toho jednotlivé ramená rotoramožno označiť ako středné rameno 3a, vonkajšie rameno 3b a vnútorné rameno 3c.

Kvůli určitým výhodám možno vyrábať rotor 3 s objímkou 3d, ktorá může byť na rotornalisovaná. Zadná vonkajšia časť 5/7 zubov £ sa vysúva do vonkajšej komory 2» zadnávnútorná časť 5/8 zubov 2 íe přitom vysunutá vo vnútornej komoře, avšak pri zasunutejzadnej vonkajšej časti a zadnej vnútornej časti zubov do rotora, je vysunutá prednáčasť 5/6 zubov £ v prednej komoře 6.

Zuby 5 sa pohybujú v priestoroch prednej komory 6, vonkajšej komory 2 a vnútornejkomory j) bud mechanickým působením rotora 2» respektlvne pri inverznom využití sa zubypohybujú působením tlakovej energie tekutin v komorách. Tlaková energia pracovnej tekutiny, ktorása privedie napr. ďo prvého predného plniaceho kanála 12, preniká do prvého predného· vypínaciehokanála 1_3 a do prednej komory 2> kde působí na prednú časť 5/6 zuba 5 a tlačí zub 2 v komoře smeromk druhej prednej vačke 2®· Ke3 zub dosiahne nábehovú hranu 36, dostane sa do priestorudruhého predného vypínacieho kanála 17, kde sa tlak pracovnej tekutiny vyrovná před ajza prednou častou 5/6 zuba 5, následkom toho sa zub vypíná, vyraďuje zo záběru. Pracovnátekutina uniká cez druhý predný vypínací kanál 17 a druhý predný plniaci kanál 16·. Prednáčasť 5/6 zuba 2 3® druhou prednou vačkou 18 zatláčená spSť do vedenia 10 v rotore 2za súčasného vysúvania zadnej vonkajšej časti 5/7 a zadnej vnútornej časti 5/8 zubovna zadnej straně rotora.

Skůr, ako predná časť 5/6 zuba dosiahne druhý predný vypínací kanál 22, nahradíju predná časť iného zuba, ktorý po opuštění prvého predného vypínacieho kanála 13 zanáběhovou hranou 36 zařadí do záběru v prednej komoře 2, a cyklus sa opakuje. Na základefunkcie motora možno odvodit aj funkcíu čerpadla, čiže generátora. Funkcia prednej časti5/6 zubov 2 v prednej komoře je obdobná, ako funkcia zadnej vonkajšej časti 5/7 zubovvo vonajkšej komoře 2, respektívne ako funkcia zadnej vnútornej časti 5/8 zubov vo vnútornejkomoře 2·

Každá z komůr může byť zapojená podlá uváženia a potřeby ako čerpadlo i ako motor,respektívne o funkcii čerpadla či motora rozhodná parametre veličin pri preVádzke. Možnodosiahnuť aj rovnovážný stav. Tekutinové ovládanie zubov nie je nutné použit najmá v oblastinižších otáčok rotora, respektlvne jednotlivé-ovládacie trysky možno použit tiež'naúčely mazania. Zdroj tlakovej energie na ovládanie přesunu a přítlaku zubov může byťzvolený pódia praktických potrieb dostupným a známým spůsobom, táto problematika pretonie je predmetom riešenia.

Konštrukcia zubového agregátu nahradí v praxi tri zubové čerpadlá pri podstatnou!znížení výrobných nákladov a •-.načnej úspoře materiálu i priestoru.

Claims (2)

1. 259212 V úžitkových automobiloch vybavených aj pneumatickým systémom jeden zubový agregátnahradí olejové čerpadlo a súčasne aj dvojstupňový připadne i viacstupňový kompresor,pričom zároveň je schopný plnit aj funkciu pneumatického Startéra. Zubový agregát jeschopný plnit funkciu čerpadla, hydraulického motora, kompresora, pneumatického motora,vývevy, parného stroje* tekutinového statického prevodníka a kombinácie uvedených funkcií. Počet kombinácií rozdielnych možných zapojení u základného trojkomorového agregátudosahuje s kvapalnými pracovnými médiami devStnásť, s plynnými a parnými pracovnýmimédiami až dvadsattri. Z toho sedem rozdielnych zapojení připadá na samotné zapojenielubovolnej komory, paralelné zapojenia dvojic komór a paralelné zapojenie trojice komórdo kvapalinového obvodu. Balších dvanásť rozdielnych zapojení do dvoch kvapalinovýchobvodov představuje zapojenie jednej z komór do primárného kvapalinového obvodu oprotiobdobnému zapojeniu zvyšných komór do sekundárného obvodu. V případe prevodníkov pracujúcich so stlačitelnými málo viskóznymi tekutinami sapočet možných rozdielnych zapojení rozšíri o dalšie, konkrétné o sériové zapojenie dvojíckomór a trojice komór, spolu štyri zapojenia. Aj z týúhto štyroch sériových zapojenímožno tri sériové zapojenia dvojíc komór oproti sólo zapojeniu zvyčnej tretej komoryobmieňať v primárnom a sekundárnom obvode, čo dalej zvyšuje počet kombinácií zapojenia.Viacnásobné vyhotovenie zubového agregátu poskytuje daleko vyšší počet kombinácií zapojení. Vonkajší objem telesa zubového agregátu a celková hmotnost zubového agregátu predstavujúlen niekolko desatín z hmotnosti a celkového vonkajšieho objemu porovnatelných hydromotorova čerpadiel, preto je velmi vhodný vo funkcii motorgenerátora na priame vstavanie dokolies aj velmi Iahkých vozidiel, s výhodou pohonu všetkých kolies, akumulácie pri brzdění,obmSdzení používania trecej brzdy len pri parkování, vyléčení potřeby homokinetickýchklbov, diferenciálov, medzinápravových diferenciálov a třecích spojok. Zuby agregátu sú hlavně vo vonkajšej a vnútornej komoře schopné znášat niekolkonásobnevSčšie zaťaženie ako lamely obdobných lamelových objemových strojov. PREDMET VYNALEZU Jednorotorový zubový agregát s mechanickým a tekutinovým ovládáním přesunu zubov,s konštantným prierezom komór, vybavený vypínacími kanálmi pre zuby, vyznačený tým,že zuby /5/ sú uložené v obojstranne otvorenom axiálnom, vedení /10/ v rotore /3/, rotormá prierez v tvare písmena "T", na jednej straně rotora je vytvořená najmenej jedna samostatnápredná komora /6/, na opačnej straně rotora je vytvořená najmenej jedna samostatná vonkajšiakomora /7/ a samostatná vnútorná komora /8/, obe vzájomne oddělené středným ramenom/3a/ rotora /3/.
2. 2 výkresy