PL179337B1 - Mechanizm tlokowy z kanalem, przechodzacym przez tlok PL - Google Patents

Abstract

1. Mechanizm tlokowy z kanalem przechodzacym przez tlok, skladajacy sie z cylindra, wyposazonego przy jednym koncu w zamykany kanal, który przy drugim koncu jest otwarty do wnetrza komory korbowej, z tloka, poruszajacego sie w kierunku osiowym w tym cylindrze i równiez wyposazonego w zamykany kanal, posiadajacy na swoim zewnetrznym obwodzie rowek, w którym jest umieszczony pierscien tlokowy jako uszczelnienie pomiedzy tlokiem i cylindrem, oraz z mechanizmu do nadawania ruchu tlokowi w cylindrze, który to mechanizm sklada sie z walu korbowego za- montowanego w komorze korbowej 1 korbowodu, który z jednej strony, poprzez pierwsze lozysko jest wahliwie polaczony z tlokiem, a z drugiej strony, poprzez drugie lozysko jest wahliwie polaczony z walem korbowym, przy tym pierscien tlokowy jest zamontowany w rowku z pewnym osiowym luzem, kanal przechodzacy przez tlok dochodzi do rowka, a pierscien tlokowy tworzy pewien rodzaj zaworu dla zamykania 1 otwierania tego kanalu, znamienny tym, ze kanal (12) przechodzacy przez tlok (1) skierowany jest na tylna strone tloka (1), na miejsce gdzie jest lozysko (18), laczace korbowód (6) z tlokiem (1). F ig . 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm tłokowy z kanałem przechodzącym przez tłok przeznaczony przede wszystkim do sprężarek, pomp, silników i podobnych maszyn tłokowych. Znany mechanizm tłokowy składa się z cylindra posiadającego na jednym końcu zamykany kanał, a na drugim końcu powierzchnię stanowiącą wewnętrzną stronę komory korbowej, z tłoka poruszającego się osiowo w cylindrze, który jest wyposażony w kanał, który jest zamykany, zawierającego zewnętrzny pierścieniowy rowek z umieszczonym w nim pierścieniem tłokowym tworzącym uszczelnienie z cylindrem; z mechanizmu nadającego ruch tłokowi w cylindrze, w skład którego wchodzi wał korbowy umieszczony w komorze korbowej oraz tłoczysko albo korbowód, połączony na jednym końcu wahliwie przy pomocy ele179 337 mentów pierwszego łożyska z tłokiem, a na drugim końcu połączony wahliwie z wałem przy pomocy elementów drugiego łożyska, przy tym pierścień tłokowy jest umieszczony z pewnym luzem w kierunku osiowym w rowku, a z góry do pierścienia dochodzi kanał przechodzący przez tłok, z którym pierścień tłokowy formuje pewien rodzaj zaworu zamykającego i otwierającego przejście przez kanał.

Dokument BE-A-378 946 opisuje sprężarkę, w której mechanizm tłokowy jest tego samego typu co opisany powyżej. Jednakże kanał w tłoku tylko częściowo tam przebiega jak powyżej, mianowicie z wierzchu czoła na boku do otworu w boku, który jest w skrajnie wysuniętej pozycji, a nie jest jeszcze usytuowany przy tylnej stronie tłoka. W konsekwencji kanał nie osiąga tylnej strony tłoka.

Mechanizm tłokowy, w którym tłok jest zaopatrzony w kanał dochodzący do tylnej strony tłoka i w którym pierścień tłokowy formuje zawór w tym kanale, jest znany z dokumentu CH-A-308 083, ale ten mechanizm tłokowy nie jest tego samego typu, którego dotyczy wynalazek, ponieważ ma tłok sztywno połączony z tłoczyskiem i nie występuje tam komora korbowa. Podobny mechanizm korbowy dlatego nie wykazuje problemów związanych z grzaniem się łożysk.

Medium gazowe jest zasysane przez komorę umieszczoną na zewnątrz cylindra i w związku z tym nie poprzez komorę korbową, która jest wypełniona olejem. Ten olej zabezpiecza smarowanie łożysk, przy pomocy których korbowód jest połączony z wałem korbowym i tłokiem. Przez to unika się grzania łożysk, ale w uzyskiwanym sprężonym powietrzu będą znajdować się resztki oleju, które nie są pożądane w pewnych zastosowaniach.

Obecność komory na zewnątrz cylindra i stosowanie oleju do smarowania nie sprzyja prostocie konstrukcji.

Zasysane medium gazowe przepływa kanałem wzdłuż ścianki cylindra, która może być dość gorąca podczas pracy i podgrzewa w rezultacie medium, a to niekorzystnie wpływa na wydajność sprężarki.

Mechanizm tłokowy z kanałem przechodzącym przez tłok, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że kanał przechodzący przez tłok, skierowany jest do tylnej strony tłoka na miejsce, gdzie znajduje się łożysko łączące korbowód z tłokiem.

Tłok od swojej tylnej strony ma wnękę, do której skierowany jest kanał, oraz w której znajduje się łożysko.

Kanał w cylindrze, w którym usytuowany jest tłok z kanałem, jest połączony z ciśnieniowym przewodem sprężonego powietrza, przy czym kanał w tłoku stanowi wlot podczas suwu zasysania, a pierścień tłokowy w rowku tłoka stanowi zawór wlotowy.

Komora korbowa ma. wlot usytuowany poza strumieniem przepływającego medium, wyznaczonym przez kanał, tłok, komorę korbową opływając łożysko znajdujące się w komorze, przy czym łożysko usytuowane jest pomiędzy korbowodem a wałem korbowym.

Kanał przechodzący przez tłok zawiera przynajmniej jeden otwór, kończący się na tylnej stronie tłoka i co najmniej jeden otwór ciągnący się od rowka do czołowej powierzchni tłoka, przy czym co najmniej częściowo otwór dochodzi do rowka w najbliższym sąsiedztwie pierścienia tłokowego, przy czym otwory są oddalone od zewnętrznej powierzchni obwodowej tłoka.

Kanał przechodzący przez tłok zawiera dodatkowy rowek i wgłębienie w powierzchni obwodowej tłoka, przy czym wgłębienie łączy rowki i ma mniejszą głębokość niż rowki, natomiast otwór łączy wnękę dodatkowym rowkiem.

Taki mechanizm tłokowy pozwala na zasysanie medium gazowego przez tłok bez potrzeby stosowania dodatkowego zaworu w tłoku.

Mechanizm tłokowy według wynalazku jest nie tylko względnie prosty w konstrukcji i ma bardzo dobrą sprawność, ale pracuje bez smarowania olejem i przy tym jest długotrwały.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny obraz przekroju poprzecznego mechanizmu tłokowego zgodnie z wynalazkiem, zamontowanego w sprężarce tłokowej; fig. 2 - jest powiększonym widokiem przekroju poprzecznego wzdłuż linii II-II na fig. 1, mechanizmu tłokowego

179 337 podczas suwu ssącego; fig. 3 - przedstawia przekrój poprzeczny z fig. 2, ale podczas suwu sprężania.

Mechanizm tłokowy przedstawiony na fig. 1 stanowi część bezolejowej sprężarki tłokowej zawierającej kilka takich mechanizmów, które zasadniczo są złożone z tłoka 1, który jest osiowo wprawiany w ruch w cylindrze 2, oraz mechanizmu 3 do przekazywania ruchu na tłok 1.

Mechanizm 3 składa się głównie z wału korbowego 4 umieszczonego w komorze korbowej 5 i napędzanego przez silnik, nie pokazany na rysunku, oraz z korbowodu 6, który jest wahliwie połączony z tłokiem 1 i z wałem korbowym 4.

Tłok 1 jest zaopatrzony w pobliżu swojego górnego skraju, na fig. 2 i fig. 3, inaczej mówiąc, na skraju od strony zamkniętego końca cylindra 2, w pierścieniowy rowek 7, w którym zastosowano pierścień tłokowy 8 sprężyście połączony z wewnętrzną ścianką cylindra 2.

Pierścień tłokowy 8 jest typu samosmarującego i jest ukształtowany w postaci płaskiego przeciętego pierścienia, który jest zamocowany w rowku 7 nie tylko z luzem promieniowym, ale także i z osiowym luzem. Pierścień tłokowy 8 mógłby być ewentualnie uformowany także jako pierścień sprężysty.

Oznacza to, że grubość pierścienia tłokowego 8 jest mniejsza niż szerokość rowka 7, podczas gdy głębokość rowka 7 jest, w kierunku promieniowym, nieco większa niż szerokość pierścienia tłokowego 8.

Zamknięty koniec cylindra 2 jest wyposażony w kanał 9, mianowicie w wylot, który poprzez mechanizm zaworowy 10 jest zamykany, przy czym do kanału 9 jest podłączony przewód ciśnieniowy 11.

Drugi koniec cylindra 2 przechodzi w opisaną komorę korbową 5, która jest wspólna dla wszystkich mechanizmów tłokowych sprężarki tłokowej.

Jak pokazano w szczegółach na fig. 2 i fig. 3, przez tłok 1 został przeprowadzony kanał 12, a więc jest to wlot dla medium gazowego podlegającego sprężaniu, które jest zasysane z komory korbowej 5. Kanał 12 stanowi wlot wychodzący ponad rowkiem 7 i w skład jego wchodzi rowek 7, dodatkowy rowek 13 w powierzchni obwodu tłoka, położony względem rowka 7 od strony komory korbowej 1, wgłębienie 14 względem obwodu tłoka 1, które łączy się z rowkami 7 i 13 i gdzie tłok ma w ten sposób obniżoną średnicę zewnętrzną, pewna ilość otworów 15, które przechodzą pomiędzy rowkiem 3 i tylną stroną, to jest według rysunku na fig. 2 i fig. 3, spodnią stroną tłoka 1, oraz pewna ilość otworów 16, które przechodzą pomiędzy tym rowkiem 7 i czołową stroną tłoka 1.

Otwory 14 i 16 są umieszczone w pewnym oddaleniu od zewnętrznej powierzchni obwodowej tłoka 1.

Tylna strona tłoka 1 zawiera wnękę 17, do której dochodzą otwory 15.

W tej wnęce 17 jest umieszczone łożysko 18, przy pomocy którego koniec tłoczyska lub korbowodu 6 jest wahliwie połączony z tłokiem 1, a dokładniej, połączony z poprzecznym wałkiem 19 zamontowanym we wnęce 17. Łożysko 18 może być na przykład łożyskiem igłowym i może być na przykład smarowane smarem stałym.

Drugi koniec korbowodu 6 jest wahliwie połączony w komorze korbowej 5 z wałem korbowym 4 przy pomocy drugiego łożyska 20.

Łożysko 20 jest, na przykład, smarowane smarem stałym.

Komora korbowa 5 jest zaopatrzona we wlot 21. Komora korbowa 5 nie jest wypełniona olejem.

Mechanizm tłokowy pracuje w następujący sposób.

Na skutek ruchu wału korbowego 4, tłok 1 następnie wykonuje suw zasysania, to jest ruch w kierunku komory korbowej 5, oraz suw sprężania w odwrotnym kierunku.

Zawór 10 w kanale 9 tworzący przejście jest zsynchronizowany z tym ruchem, otwierając i zamykając się, w sposób znany w technice i tu dalej nie opisywany tak, że podczas sprężania, zawór 10 jest na pewien czas otwierany i medium sprężone opuszcza cylinder 2 przez kanał 9, ale podczas ssania zawór 10 jest zamknięty.

Zawór 10 może być sterowany mechanicznie albo może być, na przykład, również zaworem przeciążeniowym, który otwiera się i zamyka automatycznie w odpowiedni sposób.

179 337

Na fig. 1 jest przedstawiony tłok 1 w górnym martwym położeniu, pomiędzy suwem zasysania i suwem sprężania.

Podczas suwu zasysania ciśnienie od strony czoła tłoka 1 jest przez pewien moment równe ciśnieniu z tylnej strony tłoka, które jest ciśnieniem komory korbowej 5.

Tak długo jak ta równowaga jest zachowana, pierścień tłokowy 8, na skutek tarcia pierścienia tłokowego 8 o wewnętrzną ściankę cylindra 2, będzie zatrzymany względem poruszającego się tłoka 1 i będzie zajmował położenie, które jest pokazane na fig. 2, przy tym otwory 16 przez rowek 7 i wgłębienie 14, są w stanie otwartym, połączone z rowkiem 13 i dalej poprzez otwory 15, połączone z wnęką 17 tłoka 1.

Medium gazowe, na przykład powietrze, może przepływać przez tak uformowany kanał 12, albo przez wlot w części cylindra od strony czoła tłoka 1.

Jest oczywiste, że to medium zasysane przez wlot 21 z poza komory korbowej 5, poprzez część cylindra 2 przechodzącą w komorę 5 dochodzi do wnęki 17 i kanału 12, co znaczy, że to medium opływa łożysko 20 w komorze korbowej 5 oraz opływa łożysko 18 w tłoku 1.

Łożyska 18 i 20, oraz smar stały stosowany do ich smarowania, są zimne.

Komora korbowa 5 jest także chłodzona przez to medium.

Sam kanał 12 jest stosunkowo krótki, a co więcej, składa się w dużej części z otworów 15 i 16, które nie są w bezpośrednim kontakcie z gorącymi częściami mechanizmu tłokowego, a w szczególności, z cylindrem 2.

W wyniku tego, medium zasysane przez kanał 12 jest praktycznie nie podgrzewane i w ten sposób jest uzyskiwany bardzo dobry stopień wypełnienia i osiągana bardzo dobra wydajność.

Kiedy po przejściu przez dolny martwy punkt, tłok 1 porusza się w przeciwnym kierunku, na skutek tarcia pierścienia tłokowego 8 o wewnętrzną ściankę cylindra 2, ten pierścień tłokowy 8 będzie dążył do pozostawania w spoczynku. To będzie się działo oczywiście dopóty, dopóki ciśnienie od strony czoła tłoka 1 będzie równe ciśnieniu po stronie przeciwnej.

Po wystąpieniu wyższego ciśnienia po stronie czołowej tłoka 1, w porównaniu z tylną stroną tłoka 1, pierścień tłokowy 8, w konsekwencji tego, zamyka wgłębienie 14 w taki sposób, że połączenie pomiędzy rowkiem 7 i rowkiem 13 zostaje przerwane i tym samym kanał 12 jest zamknięty, co pokazano na fig. 3.

Jest oczywiste, że poprzez tarcie pierścienia tłokowego 8 o cylinder 2, zamykanie podczas suwu sprężania i otwieranie podczas suwu ssania jest przyspieszane tak, że sprężanie, oraz kolejno zasysanie, rozpoczyna się prędzej, a to powoduje polepszenie zasady działania tłoka.

Dla uzyskania tej samej wydajności sprężania, traci się tą drogą mniej mocy i uzyskuje większą skuteczność sprężania.

Wynalazek nie jest w żaden sposób ograniczony do rozwiązania opisanego powyżej i przedstawionego na rysunkach, albowiem taki mechanizm tłokowy może być wykonywany w rozmaitych wariantach bez wychodzenia poza dziedzinę wynalazku.

179 337

179 337

I

179 337

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (6)

Zastrzeżenia patentowe

1. Mechanizm tłokowy z kanałem przechodzącym przez tłok, składający się z cylindra, wyposażonego przy jednym końcu w zamykany kanał, który przy drugim końcu jest otwarty do wnętrza komory korbowej, z tłoka, poruszającego się w kierunku osiowym w tym cylindrze i również wyposażonego w zamykany kanał, posiadający na swoim zewnętrznym obwodzie rowek, w którym jest umieszczony pierścień tłokowy jako uszczelnienie pomiędzy tłokiem i cylindrem, oraz z mechanizmu do nadawania ruchu tłokowi w cylindrze, który to mechanizm składa się z wału korbowego zamontowanego w komorze korbowej i korbowodu, który z jednej strony, poprzez pierwsze łożysko jest wahliwie połączony z tłokiem, a z drugiej strony, poprzez drugie łożysko jest wahliwie połączony z wałem korbowym, przy tym pierścień tłokowy jest zamontowany w rowku z pewnym osiowym luzem, kanał przechodzący przez tłok dochodzi do rowka, a pierścień tłokowy tworzy pewien rodzaj zaworu dla zamykania i otwierania tego kanału, znamienny tym, że kanał (12) przechodzący przez tłok (1) skierowany jest na tylną stronę tłoka (1), na miejsce gdzie jest łożysko (18), łączące korbowód (6) z tłokiem (1).

2. Mechanizm tłokowy według zastrz. 1, znamienny tym, że tłok (1) ma po swojej tylnej stronie wnękę (17), do której skierowany jest kanał (12) w tłoku (1), oraz w której jest usytuowane łożysko (18).

3. Mechanizm tłokowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kanał (9) w cylindrze (2), w którym usytuowany jest tłok (1) z kanałem (12), jest połączony z ciśnieniowym przewodem (11) sprężonego powietrza, przy czym kanał (12) w tłoku (1) stanowi wlot podczas suwu zasysania, a pierścień tłokowy (8) w rowku (7) tłoka (1) stanowi zawór wlotowy.

4. Mechanizm tłokowy według zastrz. 1, znamienny tym, że komora korbowa (5) ma wlot (21) usytuowany poza strumieniem przepływającego medium, wyznaczonym przez kanał (12), tłok (1), komorę korbową (5) opływając łożysko (20) znajdujące się w komorze (5), przy czym łożysko (20) usytuowane jest pomiędzy korbowodem (6) a wałem korbowym (4).

5. Mechanizm tłokowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kanał (12) przechodzący przez tłok (1) zawiera przynajmniej jeden otwór (15), kończący się na tylnej stronie tłoka (1) i przynajmniej jeden otwór (16) ciągnący się od rowka (7) do czołowej powierzchni tłoka (1), przy czym co najmniej częściowo otwór (16) dochodzi do rowka (7) w najbliższym sąsiedztwie pierścienia tłokowego (8), przy czym otwory (15) i (16) są oddalone od zewnętrznej powierzchni obwodowej tłoka (1).

6. Mechanizm tłokowy według zastrz. 5, znamienny tym, że kanał (12) przechodzący przez tłok (1) zawiera dodatkowy rowek (13) i wgłębienie (14) w powierzchni obwodowej tłoka (1), przy czym wgłębienie (14) łączy rowki (7, 13) i ma mniejszą głębokość niż rowki (7,13) natomiast otwór (15) łączy wnękę (17) dodatkowym rowkiem (13).