Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.X.1972 66488 KI. 88b,2 MKP F03c 3/00 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Wladyslaw Wisniewski, Jan Piotrowski, Zbigniew Szeler Wlasciciel patentu: Centrum Techniki Okretowej Przedsiebiorstwo Panstwowe Wyodrebnione, Gdank (Polska) Silnik zebaty i Przedmiotem wynalazku jest silnik zebaty hy¬ drauliczny, gazowy lub parowy, który napedzany innym silnikiem staje sie pompa lub sprezarka zaleznie od zastosowanego czynnika.Dotychczas znane silniki, pompy lub sprezarki zebate zbudowane sa z kól zebatych, wystepujacych jako para kól lub jako szereg par kól o wspólnej osi albo tez jako wieniec kól otaczajacych jedno kolo czynne z odpowiednia do zadanego momentu i cisnienia iloscia kól w wiencu.We wszystkich wymienionych ukladach, wielkosc nacisku miedzyzebnego, wywolana na linii styku wspólpracujacych zebów, pochodzila tylko od dzia¬ lania cisnienia czynnika roboczego na jedno zaze¬ bienie.Wada tych ukladów byl brak mozliwosci uzy¬ skania wysokich momentów, przy zachowaniu jed¬ noczesnie wysokiej sprawnosci objetosciowej.Powodem tego stanu, byl brak mozliwosci zwie¬ kszania nacisku na styku wspólpracujacych z soba zebów do wartosci zapewniajacej szczelnosc zaze¬ bienia. Niedogodnosc ta ograniczyla zastosowanie silników i pomp zebatych, tylko do waskiego za¬ kresu malych momentów i wysokich obrotów.Sprawnosc objetosciowa przy niskich obrotach jest tak mala, ze uniemozliwila wykorzystanie mecha¬ nizmów zebatych jako silników srednio i wolno- obrotowych. Jest to powazna wada, poniewaz w technice wystepuje glównie potrzeba zastosowania 15 silników wysokomomentowych o srednich i wol¬ nych obrotach.Stad tez najprostsze urzadzenia napedowe jakimi sa mechanizmy zebate, znalazly powszechne zasto¬ sowanie, jedynie jako pompy zebate wysokoobro- towe skladajace sie przewaznie z dwóch kól.Celem wynalazku jest uzyskanie zwiekszenia momentu obrotowego silników lub wydajnosci na jeden obrót przy pompach i sprezarkach w stosun¬ ku do wymiarów gabarytowych i do ciezarów, zwiekszenie sprawnosci calkowitej, szczególnie w zakresie niskich obrotów, oraz usuniecie drgan i halasu.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie uk¬ ladów wielokolowych, symetrycznie rozstawionych w stosunku do kola napedowego, o stalych i nor¬ malnych rozstawach osi kól, oraz przez odpowiedni dobór materialu na kola i dobór ilosci kól w sto¬ sunku do urzadzen wysoko-, nisko-i srednioobro- towych.Przestrzenie miedzyzebne kól, od stron czolowych zamkniete sa scianami obudowy lub specjalnie w tym celu zastosowanymi przeponami, na obwodach natomiast przestrzenie miedzyzebne zamkniete sa ta sama obudowa albo jesli zastosowane sa prze¬ pony — dodatkowym korpusem umieszczanym miedzy tymi przeponami.Otwory dolotowe umieszczono w obudowie lub przeponie po jednej stronie czolowych powierzchni kól zebatych w poblizu osi laczacej srodki kól 6648866488 3 wspólpracujacych, tak, ze czynnik jest wprowa¬ dzony do powiekszajacej sie przestrzeni miedzy- zebnej. Otwory wylotowe sa umiejscowione po przeciwnej stronie czolowych powierzchni kól ze¬ batych, równiez w poblizu osi srodków kól, lecz 5 po jej przeciwnej stronie, tak, ze czynnik jest od¬ prowadzany ze zmniejszajacej sie w czasie obro¬ tów przestrzeni miedzyzebnej. Takie rozwiazanie kanalów dolotowych i odlotowych umozliwia w sto¬ sunku do duzej ilosci zazebien, uzyskanie duzych 10 przekrojów otworów przeplywowych, przyczynia¬ jac sie tym samym do niskich predkosci przeply¬ wów czynnika.Silnik, pompa lub sprezarka wedlug wynalazku, zbudowane sa z jednego czynnego kola napedowe- 15 go, stanowiacego jedna calosc z walem glównym lub osadzonego trwale na wale glównym, oraz z kilku wienców kól biernych, albo tez z dowolnej ilosci promieni z kól biernych, o odpowiedniej ilo¬ sci tych kól w kazdym wiencu lub promieniu do 2o zadanych parametrów danego urzadzenia.Czynne kola napedowe wymienionych wyzej ukladów moga byc tez szeregowo zamocowane na wspólnym wale, sumujac swoje momenty obrotowe lub wydajnosci na jeden obrót. 25 Dzialanie cisnienia czynnika roboczego w silniku, jednoczesnie na wszystkie zazebienia, powoduje stopniowe zwiekszanie sie sil na zebach poczawszy od najmniejszych — w zazebieniach skrajnych az do maksymalnych — w zazebieniach na kole czyn- 30 nym. Tak samo w pompach i sprezarkach najwie¬ ksze sily na zebach kola czynnego wywolane mo¬ mentem napedowym maleja w kierunku zazebien skrajnych.Zjawisko to zostalo wykorzystane do podwyz- 35 szenia sprawnosci objetosciowej przez uzyskanie wiekszej szczelnosci na linii styku zebów. Ponie¬ waz szczelnosc styku zebów uzalezniona jest od twardosci materialu i od sily docisku, zastosowano dla kól skrajnych- o malych silach docisku zebów, 40 materialy o niskiej twardosci np." tworzywa sztu¬ czne lub twarda gume, zaleznie od zastosowanego cisnienia i wystepujacych sil. W miare wzrastania sil docisku w zazebieniach blizszych kola czynnego dobiera sie odpowiednia twardosc i wytrzymalosc 45 materialu az do twardych stali wlacznie.Calkowita symetria obciazen kola czynnego oraz rozlozenie obciazenia na odpowiednia do zastoso¬ wanego cisnienia i zadanego momentu obrotowego ilosc zazebien, wraz z mozliwoscia zastosowania 50 materialów o niskich twardosciach i ciasnych pa- sowaniach, pozwalajacych uzyskac wysoka szczel¬ nosc, przy niskich obrotach, zapewniaja mozliwosc budowy silników, pomp i sprezarek o niespotyka¬ nych dotychczas wymiarach gabarytowych i cie- 55 zarach, w stosunku do momentów lub do wydaj¬ nosci na jeden obrót. Równiez zapewniaja one mozliwosc uzyskania wysokich sprawnosci tak w urzadzeniach wysokoobrotowych, srednio jak i w niskoobrotowych. Ponadto czolowe doprowadzenie 60 i odprowadzenie czynnika do i z przestrzeni mie- dzyzebnych umozliwia stosowanie kól o ilosci ze¬ bów wiekszej od granicznej, co wraz z calkowita symetria obciazen, czyni omawiane urzadzenia nie¬ zwykle cichobieznymi. ¦ B_ Tak wiec wynalazek wprowadza minituryzacje urzadzen napedowych. Umozliwia szerokie zastoso¬ wanie napedów hydraulicznych, eliminujacych do¬ tychczasowe przekladnie mechaniczne, w których wykorzystanie materialu do przenoszenia mocy jest bardzo niskie, oraz pozwoli zastapic dotychczaso¬ we, kosztowne, tlokowe urzadzenia hydrauliczne, zwartymi i tanimi urzadzeniami zebatymi.Ponadto mala ilosc róznych elementów w tych urzadzeniach i prostota ich konstrukcji pozwalaja na tania, masowa budowe z normalizowanych i unifikowanych czesci, co w sumie z wyjatkowo niskim zuzyciem materialów na jednostke wyrobu, czyni omawiane silniki, pompy lub sprezarki wy¬ jatkowo korzystnymi w kazdej dziedzinie techni¬ ki. Dodatkowo nie do pominiecia jest fakt latwej mozliwosci budowy silników o nieosiaganych do¬ tychczas wielkosciach, poniewaz wielkosc momentu obrotowego mozna uzyskac dowolnie, albo przez powiekszanie ilosci tych samych kól biernych albo przez powiekszanie ich wielkosci, albo tez jedno i drugie jednoczesnie. O wyborze odpowiedniej konstrukcji decyduje uzyskanie dla danych para¬ metrów najwyzszej sprawnosci.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia widok na otwarty silnik zebaty z czterema wiencami kól biernych, otaczajacych ko¬ lo czynne, fig. 2 przedstawia przekrój tego silnika wzdluz osi A-A. Fig. 3 przedstawia widok na ot¬ warty silnik zebaty dwuramienny z czterema ko¬ lami biernymi w kazdym ramieniu.Miedzy pokrywami 1 i 2 umieszczone sa kola zebate 4, których czolowe powierzchnie uszczel¬ nione sa wkladkami 5 i 6, a obwody uszczelnione sa rozporkami 7. Kola zebate 4 przekazuja moment obrotowy na kolo zebate 3 wykonane wspólnie z walem napedowym.Moment obrotowy wywoluje czynnik roboczy, przeplywajac z komory dolotowej 8 poprzez otwo¬ ry 10 w powiekszajace sie w czasie obrotów prze¬ strzenie miedzyzebne i wyplywajacy ze zmniejsza¬ jacych sie przestrzeni miedzyzebnych po drugiej stronie osi, przechodzacej przez srodek zazebienia, przez otwory 11 do komory odlotowej 9.Miedzy pokrywami*20 i 12 umieszczone sa kola zebate 14, uszczelnione na obwodach korpusem 15.Z komory dolotowej 17 poprzez otwory 18 do¬ plywa czynnik roboczy w powiekszajace sie prze¬ strzenie miedzyzebne i odplywa ze zmniejszaja¬ cych sie przestrzeni miedzyzebnych poprzez otwory odlotowe 19 i 16. Kola zebate 14 przekazuja swoje momenty obrotowe na czynne kolo zebate 13, któ¬ re wykonane jest wspólnie z piasta do nakladania na waly urzadzen napedzanych. PL PL PL