Opis patentowy opublikowano: 1985 12 30 130978 CZYTELNIA Uuedu Patentowego Int. Cl.3 F16N7/40 F01M 1/12 Twórcawynalazku: Uprawniony z patentu: Hydrowatt Systems Limited, Londyn (Wielka Brytania) Sposób i urzadzenie do doprowadzania srodka smarowego do ukladu tlok-cylinder Wynalazek dotyczy sposobu doprowadzania srodka smarowego do ukladu tlok-cylinder, z co najmniej jedna komora robocza, pozostajaca pod pulsujacym cisnieniem roboczym oraz z co najmniej jednym miekko odksztalcalnym elementem uszczelniajacym w rodzaju miecha, zwlaszcza w postaci weza, który opiera sie swoja powierzchnia w komorze srodka smarowego, przy czym srodek smarowy ciagle przeplywa przez te komore.Wynalazek dotyczy równiez urzadzenia do doprowadzania srodka smarowego do ukladu tlok-cylinder, z co najmniej dwoma czlonami roboczymi, okreslajacymi komore robocza oraz z co najmniej jednym miekko od¬ ksztalcalnym elementem uszczelniajacym w rodzaju miecha, zwlaszcza w postaci weza, który opiera sie poprzez komore srodka smarowego, polaczona z przewodem doprowadzajacym srodek smarowy, na powierzchni podpie¬ rajacej, utworzonej przez pierwszy czlon roboczy, podczas swojego okresowego odksztalcania, odpowiadajacego pulsacji w komorze roboczej. Tego rodzaju sposób i urzadzenie sa znane z opisu zgloszeniowego RFN 2 554 733.Podparcie wezowego elementu uszczelniajacego za posrednictwem srodka smarowego, na cylindrycznej powierz¬ chni podpierajacej, nastepuje za pomoca srodka smarowego doprowadzanego takze podczas skoku roboczego, to znaczy skoku z malejaca objetoscia robocza, a wiec przy pracy pompy, wzglednie z wzrastajaca objetoscia robo¬ cza przy pracy silnika. Doprowadzenie srodka smarowego nastepuje przykladowo przez jego wtlaczanie niezalez¬ nie w wiekszym lub mniejszym stopniu od przeciwcisnienia panujacego w komorze roboczej, który poprzez dlawiki przedostaje sie do komory niskiego cisnienia. W ten sposób mozna osiagnac, niezaleznie od wahan cisnienia w przestrzeni roboczej (zwanego dalej "cisnieniem roboczym") równowage, pomiedzy nim a cisnieniem w komorze dla srodka smarowego i przez to unika sie bezposrednio styku lub tarcia pólplynnego, pomiedzy elementem uszczelniajacym, a powierzchnia podpierajaca. Co prawda, takie doprowadzenie srodka smarowego wymaga cisnienia tloczenia, którego wartosc jest wieksza od wartosci maksymalnej cisnienia roboczego, oraz odpowiedniego sterowania lub regulowania przeplywu doprowadzanego srodka smarowego, co jest polaczone ze szczególnie wysokim nakladem.Zadaniem wynalazku jest stworzenie sposobu i urzadzenia do doprowadzania srodka smarowego do ukladu tlok-cylinder, z podatnym elementem uszczelniajacym wspomnianego na wstepie rodzaju, który zasadniczo w odniesieniu do cisnienia roboczego pracuje z nieznacznym cisnieniem doprowadzanego srodka smarowego i nie wymaga zadnego sterowania lub regulowania, niezbednego dla zapewnienia stalego przeplywu srodka smarowe-2 130 978 go. Zadanie to w odniesieniu do sposobu zostalo rozwiazane dzieki temu, ze srodek smarowy doprowadza sie do szczelinowej komory na powierzchnie elementu uszczelniajacego z okresowo zmieniajaca sie szybkoscia przeply¬ wu srodka smarowego i w co najmniej przewazajacej czesci w obszarach skoku roboczego tloka, pomiedzy war¬ tosciami maksymalnymi cisnienia roboczego.Stosowanie do tego rozwiazania, w przedzialach czasu o porównywalnie niskim cisnieniu roboczym w ko¬ morze srodka smarowego/pomiedzy elementem uszczelniajacym a powierzchnia podpierajaca moze byc stosowa¬ ny srodek smarowy o porównywalnie nieznacznym cisnieniu doprowadzania, które przy uwzglednieniu dlawio¬ nego odplywu, wystarcza dla pewnego podparcia elementu uszczelniajacego bez styku lub tarcia pólplynnego na powierzchni podpierajacej. Celowo srodek smarowy doprowadza sie pod cisnieniem, którego przebieg w porów¬ naniu do cisnienia roboczego ukladu tlok-cylinder jest asynchroniczny, zwlaszcza zasadniczo równomierny, o wartosci maksymalnej, mniejszej od wartosci maksymalnej cisnienia roboczego i ze podczas skoku roboczego tloka z maksymalnym cisnieniem roboczym blokuje sie przeplyw zwrotny doprowadzanego srodka smarowego.A wiec cisnienie doprowadzania srodka smarowego jest przynajmniej w przyblizeniu stale, niezaleznie od skoków roboczych ukladu tlok-cylinder, co umozliwia, zwlaszcza w prosty sposób wspólne doprowadzenie srodka sma¬ rowego do wielokrotnego ukladu tlok-cylinder z odpowiednia iloscia elementów uszczelniajacych.W odmianie sposobu wedlug wynalazku srodek smarowy doprowadza sie pod cisnieniem, którego przebieg w porównaniu do okresowych zmian objetosci komory roboczej ukladu tlok-cylinder jest synchroniczny, o war¬ tosciach maksymalnych lezacych podczas skoku roboczego tloka pomiedzy wartosciami maksymalnymi cisnienia roboczego, to znaczy przy niskich cisnieniach roboczych.Taki sposób proponuje sie przede wszystkim do ukladów tlok-cylinder z tylko jednym elementem uszczel¬ niajacym lub nieznaczna iloscia takich elementów, przy czym pompa srodka smarowego moze byc sprzegnieta z napedem odnosnej pary tlok-cylinder. Zadanie wynalazku w odniesieniu do urzadzenia zostalo rozwiazane dzieki temu, ze urzadzenie zostalo zaopatrzone w zawór zwrotny, który korzystnie ma co najmniej jeden czlon zaworowy umieszczony w obszarze wylotu doprowadzenia srodka smarowego, do komory srodka smarowego.Dzieki temu osiaga sie szczególnie szybkie blokowanie kanalu doprowadzajacego srodek smarowy przy stosowa¬ niu podwyzszonego cisnienia roboczego. Przede wszystkim przy bardzo wysokich cisnieniach roboczych, które wymagaja przy uwzglednieniu scisliwosci srodka smarowego i elastycznej podatnosci przewodów doprowadzaja¬ cych i innych organów doprowadzajacych, oznacza to istotne odciazenie calego urzadzenia doprowadzajacego i unika sie przez to zmniejszenia objetosci srodka smarowego, wymaganej do podparcia elementu uszczelniajace¬ go, który w ten sposób zabezpieczony jest przed zetknieciem sie z nierównosciami wylotu doprowadzenia srodka smarowego, a wiec i przed uszkodzeniem.Korzystnie czlon zaworowy ma zasadniczo trójkatny przekrój poprzeczny o podstawie zwróconej do ele¬ mentu uszczelniajacego oraz nieznaczna wysokosc przekroju poprzecznego, w odniesieniu do szerokosci podsta¬ wy. Czlon zaworowy ma, na swojej stronie tylnej, odwróconej od elementu uszczelniajacego, co najmniej jeden blokujacy osiowo element, który jest umieszczony w odpowiednim rowku, od strony powierzchni podpierajacej, elementu nieruchomego cylindra i korzystnie uksztaltowany jako przedluzenie pierscieniowe, przerwane przez wybrania.W innym przykladzie wykonania czlon zaworowy, osiowo przesuwalny i/lub promieniowo odksztalcalny otacza element uszczelniajacy. Celowo strona tylna czlonu zaworowego, zwrócona w kierunku do przewodu doprowadzajacego srodek smarowy, jest uksztaltowana jako odcinek powierzchni stozkowej, przechodzacy pod katem ostrym do cylindrycznej czesci powierzchni podpierajacej.W urzadzeniu wedlug wynalazku zawór zwrotny, uniemozliwia podczas pracy z niskim cisnieniem prze¬ plyw zw/otny doprowadzanego srodka smarowego tak, ze mozna szybko nastawiac wymagana równowage, pomiedzy cisnieniem srodka smarowego, a cisnieniem roboczym w elemencie uszczelniajacym. Ewentualnie, moz¬ na takze zrezygnowac z okreslonego blokowania przeplywu zwrotnego, wzglednie zaworu zwrotnego, o ile opór przeplywu zwrotnego w ukladzie doprowadzajacym srodek smarowy dopusci do wystarczajacego cisnienia pod¬ parcia w komorze srodka smarowego. Urzadzenie wedlug wynalazku jest uwidocznione w przykladach wykona¬ nia na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uklad tlok-cylinder z wezowym elementem uszczelniajacym i sche¬ matycznie zaznaczonym napedem i doprowadzeniem srodka smarowego, fig. 2 - trzy wykresy (a), (b) i (c) prze¬ biegu róznych istotnych dla doprowadzanego srodka smarowego, wielkosci roboczych ukladu tlok-cylinder, fig. 3a i 3b - w powiekszonej podzialce przekrój osiowy, wzglednie przekrój poprzeczny obszaru przylaczeniowe¬ go wezowego elementu uszczelniajacego do cylindra z zaworem zwrotnym a fig. 4 i 5- przekrój osiowy obszaru przylaczeniowego wezowego elementu uszczelniajacego z dwoma odmiennymi wykonaniami zaworu zwrotnego.W ukladzie tlok-cylinder wedlug fig. 1 cylinder 1 jako pierwszy czlon roboczy i tlok 2 jako drugi czlon roboczy sa polaczone miedzy soba przez wezowy element uszczelniajacy 3, który opiera sie na cylindrycznej powierzchni podpierajacej 4 cylindra 1. W promieniowo wzmocnionym obszarze przylaczeniowym 3a elementu uszczelniajacego 3 powierzchnia podpierajaca 4 tworzy w cylindrze 1 teroidalny, na zewnatrz zakrzywiony przejs¬ ciowy odcinek 4a. Obszar przylaczeniowy 3a elementu uszczelniajacego 3 jest polaczony z pierscieniem posred¬ nim 1a cylindra 1 na stale przykladowo przez wulkanizacje. W tym obszarze przylaczeniowym znajduje sie130 978 3 wylot doprowadzanego srodka smarowego. Na przeciwleglym koncu element uszczelniajacy 3 jest polaczony z powierzchnia stozkowa tloka 2 równiez na stale. Naciskowa sprezyna srubowa 2a dociska trzon 2b, prowadzo¬ ny przesuwnie w cylindrze 1, do oscylujacego czlonu napedowego 7b tak, ze komora robocza 5, utworzona wewnatrz elementu uszczelniajacego 3# przy jego ruchu zgodnym ze strzalka X, jest zmniejszona. Na fig. 1 tlok 2 ma najnizsze polozenie przy maksymalnej objetosci komory roboczej 5. Komora robocza 5 od góry jest zamknie¬ ta przez pokrywe 6 i polaczona za pomoca przewodu 6a, polaczonego z nie przedstawionym ukladem zaworo¬ wym pompy. Pomiedzy elementem uszczelniajacym 3, a powierzchnia podpierajaca 4, znajduje sie szczelinowa komora 3b dla doprowadzonego srodka smarowego, uniemozliwiajacego styk, pomiedzy elementem uszczelniaja¬ cym 3, a powierzchnia podpierajaca 4, przy oscylujacym wydluzeniu elementu uszczelniajacego 3 odpowiadajace¬ go ruchowi tloka2. " Jako naped dla tloka 2 jest przewidziany agregat silnikowy 7 z walem napedowym 7a i krzywka 7b, do której jest dociskane przez sprezyne naciskowa 2a tloczysko 2b tloka 2. 2 agregatem silnikowym 7 jest sprzeg¬ nieta/ przez schematycznie zaznaczony wal 8a i krzywke 8b, pompa 8 doprowadzajaca srodek smarowy. Na t wlocie przewodu 8c doprowadzajacego srodek smarowy przykladowo jest umieszczony zawór zwrotny 8d, a jego wylot 9 jest zaopatrzony w szybko dzialajacy zawór zwrotny 15. Wylot 9 srodka smarowego znajduje sie na stronie wewnetrznej korpusu 10 cylindra 1, zaopatrzonego w odpowiednie rowki przelotowe, który na swojej stronie górnej tworzy przejsciowy odcinek 4a Przy oscylujacym wydluzeniu elementu uszczelniajacego 3 sily rozciagajace wewnatrz materialu elementu uszczelniajacego 3 sa kierowane na zewnatrz przez krzywizne tego przejsciowego odcinka 4a i rozkladaja sie na stale polaczenie z pierscieniem posrednim 1a.Wykresy na fig. 2 odnosza sie do ukladu tlok-cylinder pracujacego jako pompa, to znaczy z wysokim cisnieniem roboczym i z malejaca objetoscia robocza. Na wykresie(a) jest zaznaczony przebieg skoku h\ tloka 2 i skok hz pompy 8 doprowadzajacej srodek smarowy w czasie t. Ten sposób pracy odpowiada synchronicznemu doprowadzaniu srodka smarowego na skoki robocze ze wzrastajaca objetoscia komory roboczej 5. Przynalezny przebieg cisnienia pz doprowadzanego srodka smarowego jest zaznaczony na krzywej B wykresu (b). Takie dopro¬ wadzenie srodka smarowego wymaga porównywalnie mniejszego maksymalnego cisnienia pzi. Przebieg przeply¬ wu vz srodka smarowego w czasie t na wykresie (c) jest zaznaczony na krzywej B.Z drugiej, strony moze byc zastosowane asynchroniczne doprowadzenie srodka smarowego, przykladowo z zasadniczo stalym cisnieniem pzo, wedlug krzywej A na wykresie (b). Takze tutaj doprowadzenie srodka sma¬ rowego do komory 3b ukladu wedlug fig. 1, w zakresie skoku roboczego tloka 2 ze wzrastajaca objetoscia komory roboczej 5, to znaczy przy nieznacznym cisnieniu roboczym, z przeplywu Vz srodka smarowego wedlug krzywej A na wykresie (c). Na fig. 3a i 3b jest przedstawione w powiekszeniu uksztaltowanie wylotu doprowa¬ dzenia srodka smarowego z zaworem zwrotnym na powierzchni czolowej 10a elementu pierscieniowego 10. Do przewodu 8c doprowadzajacego srodek smarowy jest przylaczony kanal promieniowy 11 wykonany w cylind¬ rze 1 oraz rozdzielczy, obwodowy rowek, 12 w korpusie 10 i wiele promieniowych rowków doprowadzajacych 13 wewnatrz powierzchni czolowej 10a. Promieniowe rowki doprowadzajace 13 wchodza do wewnetrznego rowka obwodowego 14, wykonanego pomiedzy korpusem 10 i cylindrem 1, który dziala w przestrzeni 3b jako rozdzie¬ lacz dla doprowadzanego srodka smarowego. Sam wylot 9 jest utworzony przez rowek obwodowy o przekroju poprzecznym w postaci plaskiego trójkata, w którym jest umieszczony pierscieniowy, promieniowo odksztalcal- ny pierscieniowy czlon zaworowy 15. Jego podstawa 15a, zwrócona do elementu uszczelniajacego 3 na szero¬ kosc b (fig. 1), której wymiar jest znacznie wiekszy od promieniowej wysokosci d przekroju poprzecznego tak, ze uzyskuje ona wobec cylindrycznej czesci powierzchni podpierajacej 4 powierzchnie tylna 15b pochylona pod katem ostrym. Jezeli cisnienie doprowadzanego srodka smarowego przekracza cisnienie robocze, dzialajace na strone wewnetrzna elementu uszczelniajacego 3 to pierscieniowy czlon zaworowy 15 jest odksztalcany promie¬ niowo na zewnatrz, jak to jest zaznaczone linia kreskowa na fig. 3. Przez to osiaga sie na powierzchni tylnej 15b kanaly przelotowe, wplywajace pod katem ostrym do komory 3b, które przy przekroczeniu cisnienia roboczego ponownie samoczynnie zamykaja sie pod wplywem promieniowego rozszerzenia na zewnatrz pierscieniowego czlonu zaworowego 15. Pierscieniowy czlon zaworowy 15 moze byc wykonany równiez ze sztywnie odksztal¬ caInego, jednakze porównywalnie podatnego materialu, zwlaszcza z tworzywa sztucznego o niewielkim poslizgu tak, ze wystarcza nieznaczna róznica cisnien dla szybkiego uruchomienia zaworu a styk z czlonem zaworo¬ wym 15 powoduje tylko nieznaczne obciazenie powierzchni elementu uszczelniajacego 3. Takze nieznaczna masa pierscieniowego czlonu zaworowego 15 przyczynia sie do szybkiego zadzialania. Na stronie zewnetrznej pierscie¬ niowego czlonu zaworowego 15 jest przewidziany co najmniej jeden element 15c w postaci pierscieniowego przedluzenia, przebiegajacego w kierunku obwodowym, które mocno wchodzi w rowek obwodowy 14 i zabez¬ piecza czlon zaworowy 15 przed przesuwem osiowym. Jak jest widoczne z fig. 3b w pierscieniowym przedluze¬ niu 15c sa przewidziane wybrania 15d, które wychodza promieniowo na zewnatrz do obszaru powierzchni tyl¬ nej 15b. Wskutek tego srodek srtwowy moze docierac z rowka obwodowego 14 do kanalów przelotowych, utworzonych na powierzchni tylnej 15b przy jej promieniowym odksztalceniu do wewnatrz, nawet wtedy gdy promieniowe odksztalcenie do wewnatrz osiaga najpierw nieznaczny rozmiar. Takze to przenosi nieznaczne opóznienie w dzialaniu zaworu zwrotnego.4 130 978 W odmianie wykonania zaworu zwrotnego wedlug fig. 4 do przewodu 8c i kanalu promieniowego 11 przylaczony jest rozdzielczy, obwodowy rowek 22 oraz kanaly promieniowe 23 i rozdzielczy rowek 24 wew¬ natrz prostej powierzchni czolowej korpusu 20. Odcinek przejsciowy 4a jest utworzony przez pierscieniowy czlon zaworowy 25, oddzielony od elementu pierscieniowego 20 przesuwalny osiowo z powodu odksztalcalnosci obszaru przylaczeniowego 3a elementu uszczelniajacego 3. Czlon zaworowy 25 swoja powierzchnia tylna 25a zamyka wylot przewodu doprowadzajacego srodek smarowy; gdy cisnienie robocze przekracza cisnienie doprowa¬ dzanego srodka smarowego. Przy przesunieciu osiowym czlonu zaworowego 25 na lewo, w odniesieniu do fig. 4, dolny odcinek powierzchni tylnej 25a uwalnia przelot do komory 3b. Takze tutaj wlot srodka smarowego naste¬ puje pod katem ostrym w odniesieniu do cylindrycznej czesci powierzchni podpierajacej 4, co przyczynia sie do równomiernego i szybkiego rozdzialu srodka smarowego. Pierscieniowy czlon zaworowy 25 moze miec zamiast lub dodatkowo do przesuwaInosci osiowej, promieniowa odksztalcalnosc, co jest osiagalne wylacznie przez odpowiedni dobór materialu. Przy odksztalcaniu do wewnatrz, przekrój poprzeczny elementu pierscieniowego moze latwo przekrecac sie tak, ze wewnetrzny obszar krawedzi powierzchni tylnej 25a odrywa sie od cylind¬ ra 1, podczas gdy zewnetrzny obszar pierscieniowego czlonu zaworowego 25 jest dalej podparty. W ten sposób nieznaczne odksztalcanie korpusu 20 wystarcza do uruchomienia zaworu.W wykonaniu wedlug fig. 5, zastosowano osiowo przesuwny, pierscieniowy czlon zaworowy 35, który swoja prosta powierzchnia czolowa 35a przylega wstanie plastycznosci do odpowiedniej plaskiej powierzchni czolowej cylindra 1, a pod dzialaniem cisnienia doprowadzanego srodka smarowego jest przesuwany na lewo w kierunku otwarcia. Prócz tego czlon zaworowy 35 jest promieniowo dopasowany do pierscienia dystansowe¬ go 26, który na swojej prostej powierzchni czolowej ma rozdzielcze, wzdluzne rowki 32a i 32b oraz kanaly promieniowe 33 dla przeplywu srodka smarowego w kierunku do prostej powierzchni czolowej czlonu zaworo¬ wego 35. Takie wykonanie jest odpowiednie do zastosowania na czlon zaworowy 35 nie odksztalca I nych, zdol¬ nych do scierania sie materialów. PL