RO115660B1 - Masina cu disc pendular - Google Patents

Description

Invenția se referă la o mașină cu disc pendular, destinată vehiculării materiilor lichide și celor gazoase, fiind utilizată în special ca pompă sau compresor cu disc pendular.

Este cunoscută o mașină cu disc pendular (DE 3542648 C2], prevăzută cu un piston de formă inelară, amplasat într-o incintă de lucru sferică. Pistonul este susținut de un suport și este antrenat, de către un arbore de acționare, într-o mișcare pendulară. Suportul pistonului, antrenat nemijlocit de către un arbore de acționare, îi imprimă pistonului respectiv o mișcare pendulară. Prin aceasta, cele două compartimente de lucru, aflate de o parte și de alta a pistonului, și formate prin intermediul unui perete separator, angrenat cu pistonul, funcționează, în funcție de sensul de rotație a arborelui ce antrenează suportul pistonului, drept camere de presiune înaltă, respectiv joasă, în și din care mediul de lucru este adus sau evacuat.

Pentru medii de lucru cu vâscozitate mare, de exemplu melasa sau țițeiul greu, este asigurată o etanșeitate corespunzătoare și o frecare moderată. în schimb, în cazul mediilor cu vâscozitate mică, pot apărea neetașeități și o uzură sporită, datorită frecării inevitabile dintre ghidajul pistonului și peretele separator. Ghidajul pistonului constă dintr-un pivot de ghidare dispus în una din fantele radiale, practicate în piston, și are, în esență, forma unui ax cilindric, prevăzut cu o fantă corespunzătoare grosimii peretelui despărțitor. Corespunzător mișcării pendulare a pistonului, produsă de suportul pistonului antrenat de arborele de acționare aflat în mișcarea de rotație, pivotul de ghidare alunecă de-a lungul peretelui separator.

Una dintre măsurile deseori luate în considerare pentru eliminarea dezavantajelor apărute în astfel de cazuri, anume reducerea limitelor de toleranță ale mașinii, cu deosebire pentru părțile aflte în mișcare relativă una față de alta, de exemplu lățimea fantei din pivotul de ghidare, s-a dovedit ca fiind nepracticabilă. 0 reducere a limitelor de toleranță duce la o uzură sporită sau chiar la blocarea mașinii, de exemplu prin gripare, datorită frecărilor mari.

Q altă mașină cunoscută ( SU 4919601) este alcătuită, de asemenea, dintr-o carcasă formată din mai multe părți asamblate între ele corespunzător. în interiorul carcasei respective se află montat un inel prevăzut la interior cu o suprafață concavă, semisferică, pentru a permite montarea unui piston oscilant. Pistonul oscilant, la rândul lui, este prevăzut cu o degajare exterioară, pentru a permite montarea unui segment de etanșare, iar în zona centrală a fost prevăzut cu o altă degajare, delimitată de o suprafață sferică. în această degajare este introdus un corp sferic, care și el, la rândul lui, este prevăzut cu o gaură cilindrică, pentru a permite introducerea unui ax al unui arbore excentric. Prin antrenarea arborelui cu excentric în mișcare de rotație, acesta, datorită axului care pătrunde în corpul sferic, îi imprimă acestui corp sferic o deplasare corespunzătoare, pentru ca această deplasare să fie transformată într-o deplasare oscilantă a pistonului, în interiorul inelului interior.

Această mașină prezintă dezavantajul că nu poate realiza o etanșare corespunzătoare între elemnentele componente aflate în deplasare relativă unele față de altele.

Mai este cunoscută o mașină cu disc pendular (SU 4005950], alcătuită dintro carcasă prevăzută, la interior, cu o cavitate sferică. în această cavitate sferică, diametral opus, s-au prevăzut două degajări în care pătrund două proeminențe ale pistonului oscilant. Pistonul oscilant, la interior, a fost prevăzut cu o degajare inelară, în care sunt montate niște proeminențe ale unui arbore excentric de acționare. Fusurile arborelui sunt lăgăruite în carcasa mașinii, iar etanșarea dintre diferitele piese, în mișcare relativă unele față de altele, se realizează cu ajutorul unor elemente de etanșare, corepunzătoare.

RO 115660 Bl

Această mașină prezintă dezavantajul că are multe suprafețe de contact care 50 trebuie etanșate.

Problema care apare în cazul mașinilor cu disc pendular constă în existența unor forțe mari de frecare, între piesele în mișcare relativă unele față de altele, și a unor zone mari, care necesită o etanșare corespunzătoare, pentru a asigura o funcționare normală pe o durată mai mare de timp. 55

Problema a fost rezolvată cu o mașină la care pistonul este prevăzut cu un pivot de ghidare, de formă cilindrică, care se poate roti într-o fantă radială din pistonul oscilant, fiind poziționat într-un canal de ghidare dintr-un perete separator. Fanta radială este prevăzută cu niște flancuri înclinate, a căror deschidere unghiulară este adaptată cursei oscilante a pistonului, iar pivotul de ghidare cooperează cu un element 60 de etanșare, dispus în suportul pistonului.

Această variantă constructivă este destinată, în special, pentru viteze sporite de lucru, astfel încât, suprafețele angrenate una cu cealaltă sau sprijinite una pe cealaltă să fie reduse în comparație cu soluțiile tehnice cunoscute din domeniu.

Mașina conform invenției, într-o altă variantă de realizare, are pivotul de 65 ghidare cu posibilitatea de a se roti într-un lagăr axial, fixat pe fundul fantei radiale. în cazul acestei variante de realizare, se reduce în mare parte frecarea, frecarea de contact fiind înlocuită prin frecarea de rostogolire, care este, așa cum se știe, mai mică, din cauză că pivotul cilindric de ghidare are posibilitatea de a se roti în canalul de ghidare a părții frontale a peretelui separator, orientată către incinta de lucru, în 70 cursul mișcării de pendulare a pistonului. Acest aspect se observă mai ales la apariția frecării de alunecare, chiar și doar rectilinie, de-a lungul liniei de contact lateral, a pivotului cilindric de ghidare pe peretele interior tangențial al canalului de ghidare.

Mașina din această variantă de realizare este aplicabilă, cu deosebire, la funcționarea ca pompă sau compresor. în ambele cazuri, și mai ales în cazul funcțio- 75 nării drept compresor, ghidarea pistonului, în conformitate cu această variană a invenției, într-un canal de ghidare din peretele separator, cu ajutorul pivotului de ghidare, dispus cu posibilitatea rotirii în fanta radială, se dovedește foarte puțin predispusă la uzare, chiar și la turații mari de antrenare.

într-o altă variantă de realizare, mașina conform invenției, având peretele sepa- 80 rator angrenat în fanta radială a pistonului, cuprinde pivotul de ghidare cu o toleranță precisă pe cele două laturi opuse față de canalul de ghidare, astfel încât, în timp ce doar una dintre ambele suprafețe de reazem posibile, și anume partea interioară a canalului de ghidare din peretele despărțitor, este presată, partea opusă să fie descărcată corespunzător de efort. Prin această măsură rezultă o reducere foarte avan- 85 tajoasă a uzării, ca urmare a unei frecări reduse, aproape neglijabilă.

Pe de altă parte, se prevede ca pistonul oscilant să fie prevăzut cu o fantă radială cu pereți laterali înclinați, a căror deschidere unghiulară să fie adaptată cursei oscilante a pistonului, iar baza fantei respective și suprafața frontală a peretelui separator să fie prevăzute cu câte o convexitate sferică, corelate una cu cealaltă, cores- 90 punzătoare razei bazei fantei de ghidare.

Spre deosebire de prima variantă de realizare, pistonul oscilant prezină, în orice caz, o fantă radială, dar nu este prevăzut cu nici un pivot de ghidare. în locul acestui pivot de ghidare, ghidarea radială a pistonului este asigurată prin intermediul pereților laterali, adaptați corespunzător cursei oscilante a pistonului. Pentru a reduce 95 frecarea, care apare astfel, suprafețele comune de contact ale pistonului și părții frontale a peretelui separator au forme adaptate una celeilalte. Prin aceasta, se obține o etanșare foarte eficientă, dar o mașină cu disc pendular, ce are o astfel de alcătuire, este posibil să funcționeze doar la turații joase.

RO 115660 Bl într-o altă variantă de realizare, de ambele părți ale angrenării peretelui separator, în fanta radială a pistonului, sunt prevăzute niște elemente de etanșare, presate în fanta radială, cu mobilitate tangențială, care se reazemă pe peretele separator. Aceste elemente de etanșare au rolul, pe de o parte, de realiza o etanșare între cele două camere de presiune,iar pe de altă parte, aceste elemente servesc și la ghidarea pistonului oscilant, prin formele cilindrice circulare ale elementelor respective. în felul aceste se obține doar câte o suprafață de contact, practic liniară, între elementele de etanșare și piston. în consecință, frecarea rezultată este aproximativ neglijabilă.

în locul elementelor de etanșare pot fi prevăzute niște garnituri de etanșare, prevăzute cu câte o suprafață de așezare pe peretele separator, rotunjită, semicilindrică și la care, în afară de aceasta, elementele respective pot fi dispuse cu posibilitatea deplasării tangențiale, astfel încât să se strângă etanș înspre peretele separator. Pentru reducerea frecării de alunecare, care apare în acest caz, alegerea materialelor pentru garnitura de etanșare, pentru peretele separator, poate fi astfel făcută, încât să rezulte un efect de ungere sigur și, totodată, o etanșare îmbunătățită, de exemplu prin utilizarea de aliaje antifricțiune pentru realizarea garniturilor de etanșare.

Mașina conform invenției, într-o altă variantă de realizare, poate fi prevăzută cu niște resorturi de comprimare, pentru a presa elementele de etanșare înspre peretele separator.

Conform altei variante mai avantajoase a mașinii cu disc pendular, conform invenției, elementele de etanșare sunt împinse de către mediul sub presiune din incinta de lucru, caz în care pot fi prevăzute, suplimentar, și elemente elestice.

într-o altă variantă preferată a invenției, este prevăzut ca suprafața lisă de etanșare să fie de forma unui inel dispus într-o canelură de pe circumferința pistonului. Inelul de etanșare este confecționat, în acest scop, dintr-un material elastic și este așezat în canelura respectivă, astfel încât să se sprijine, în permanență, cu o forță de apăsare destul de mare pe peretele interior al incintei de lucru.

O altă variantă a mașinii cu disc pendular, conform invenției, prevede ca inelul de etanșare să fie presat către caracasă, în mod suplimentar sau exclusiv, de către mediul de lucru, ceea ce duce la îmbunătățirea considerabilă a efectului de etanșare, fără să apară forțe de frecare inadmisibil de mari.

Datorită soluțiilor tehnice adoptate, devie posibilă vehicularea mediilor de vâscozitate scăzută sau a celor gazoase, fără pericolul supunerii pieselor în mișcare unei frecări prea mari, în cazul unei ungeri insuficiente. Pentru aceasta, sunt prevăzute măsuri de protejare împotriva frecării inadmisibile a domeniilor celor mai solicitate, datorate deplasărilor relative a unei părți componente față de altă parte componentă, cum ar fi, de exemplu, ghidajul pistonului din peretele separator și suprafețele laterale ale fantelor radiale din piston. Acest aspect se poate realiza prin dispunerea presată, cu posibilitatea mișcării tangențiale față de suprafațele laterale ale fantei radiale, a unor elemente sub forma unortamburi, care servesc la ghidarea pistonului de-a lungul peretelui separator, angrenat, în cazul de față, și, totodată, la etanșarea dintre compartimentele de lucru alcătuite de piston și peretele separator. în plus, poate fi prevăzut ca aceste corpuri de ghidare, respectiv tamburi de etanșare, să fie presate către peretele separator de niște resorturi de comprimare și astfel să fie în contact permanent cu peretele separator, asigurând o bună etanșare. Forța resorturilor poate fi astfel dozată, încât, pe de o parte, să asigure o presiune de apăsare suficientă, iar pe de altă parte, să nu provoace o frecare inadmisibil de mare. în locul resorturilor de comprimare poate fi prevăzut ca presarea elementelor de etanșare să se realizeze

RO 115660 Bl prin intermediul fluidului de lucru din compartimentele respective, astfel încât, în permanență, să fie aigurată doar forța de apăsare necesară etanșării față de presiunea dominantă.

□ altă variantă a mașiunii cu disc pendular, conform invenției, constă în faptul că pot fi prevăzute ambele sisteme de presare a elementelor de etanșare, și prin resorturi de compresiune și de către mediul de lucru sub presiune, de exemplu, în timpul nefuncționării mașinii cu disc pendular, să se asigure etanșarea față de o presiune minimă.

Conform unei variante de realizare preferate a mașinii cu disc pendular, conform invenției, utilizate în special la vehicularea fluidelor cu impurități, pistonul mașinii cu disc pendular prezintă cel puțin un canal radial în zona suprafeței frontale, mărginit de niște muchii ascuțite ca niște cuțite. Pin această construcție se urmărește ca impuritățile cum ar fi, de exemplu, așchiile de la pasta de lemn de la fabricarea hârtiei, oasele, în prelucrarea peștelui, sau reziduurile de fructe și struguri, în producerea vinului și a mustului, să nu se poată bloca între piston și peretele interior al incintei de lucru, împiedicând astfel funcționarea ca pompă a mașinii cu disc pendular.

într-o altă variantă a invenției, zona în care s-au prevăzut canale radiale ale pistonului este un sector circular, a cărui bisectoare este perpendiculară pe axa fantei pistonului. în plus, conform altei variante preferate de realizare a invenției, canalele radiale pot fi prevăzute pe ambele părți ale pistonului, canalele de pe fiecare suprafață frontală a pistonului fiind dispuse în câte un sector având o latură mărginită de fanta pistonului.

Este avantajos ca domeniile prevăzute cu canale ale pistonului, de pe suprafețele sale frontale opuse, să fie astfel plasate, încât un plan dispus de-a lungul axei fantei respective a pistonului să dividă aceste domenii într-o primă jumătate de piston cu canale radiale, respectiv muchii, extinse radial, și într-o a doua jumătate a pistonului, cu suprafețe de piston netede, fără canale și muchii.

în vederea unei funcționări corecte, este important ca domeniul neted al pistonului să fie dispus pe partea de aspirație, în timp ce domeniul cu canale al pistonului, prevăzut cu muchii, este dispus pe partea de suprapresiune. în cazul acestei mașimi, trebuie evitată schimbarea sensului de rotație care ar implica schimbarea părții de aspirație cu cea de suprapresiune și invers. în caz contrar, rezultă posibilitatea aspirării impurităților din intervalele determinate de canale, între fețele pistonului și peretele incintei de lucru, ceea ce face ca vehicularea mediilor menționate să nu poată fi efectuată prin suprapresiune. De preferință, canalele sunt prevăzute doar pe suprafețele frontale teșite ale pistonului, care ajung în contact cu peretele incintei de lucru. Suprafața frontală rămasă, a pistonului, este netedă, adică fără canale sau muchii. Dimensiunea interioară a lățimii canalului este în jur de 15 mm în dreptul circumferinței interioare, adică la nivelul razei la care începe teșirea pistonului. Adâncimea canalului se află într-un raport precis față de lățimea canalului și este, conform unei variante avantajoase de realizare a invenției, de exemplu, de 4 mm, respectiv 40% din lățimea canalului aferent.

în principiu, lățimea canalelor dispunse radial corespunde unei divizări unghiulare de 7,5° ± 2,5°. De aici rezultă că dimensiuni mari ale pistonului necesită canale cu lățime mare. Acest aspect devine avantajos în funcționare, în măsura în care debite mari ale mediilor, în care sunt prezente uneori și componente străine, de dimensiuni mari, sunt vehiculate în mod obișnuit cu mașini cu disc pendular, ale căror pistoane au diametre mari.

150

155

160

165

170

175

180

185

190

195

RO 115660 Bl în vederea executării canalelor, s-a dovedit foarte avantajos ca acestea să prezinte, în secțiune, un profil cu forma de patrulater, de exemplu profil dreptunghiular, care se poate desfășura plan sau curb, după direcția canalului. Poate fi însă avantajos, pentru stabilirea muchiilor, care mărginesc canalele, ca aceste canale să prezinte un profil trapezoidal, cu baza plană și flancuri teșite. De asemenea, este avantajos să se prezinte o alcătuire asimetrică a profilului canalelor în raport cu axa longitudinală, respectiv un profil în formă de cu baza îngustă a canalului și cu flancurile înclinate egal sau cu pante diferite. în legătură cu acest aspect, este avantajos ca flancurile dinspre fanta pistonului, ale fiecărui canal, adică flancurile dispuse mai aproape de fanta pistonului, să aibă o pantă mai mare decât flancurile opuse. Prin această măsură, se obține ca, la rostogolirea pistonului pe peretele incintei de lucru, materialele solide din fluidul vehiculat să fie preluate ca de o paletă, fără posibilitatea revenirii acestora.

□ altă variantă preferată de realizare a invenției prevede ca unghiul de atac al flancurilor dinspre fanta pistonului să fie de 1Q5°± 120° față de baza canalelor, de preferință 112°, iar unghiul de atac al flancurilor opuse ale canalelor să fie mai mare de 135° față de baza canalelor.

Având în vedere această alcătuire a flancurilor canalelor prezentate anterior, este favorabil, în cazul vehiculării fluidelor îmbogățite cu material solid, ca muchiile care mărginesc canalele să fie tăioase și să prezinte partea lată la fundul canalelor, ceea ce asigură întărirea fiecărei muchii.

în scopul reducerii uzurii pistonului, respectiv a suprafețelor sale prevăzute cu canale și cu muchii ascuțite, este favorabilă călirea superficială a muchiilor respective, în locul acestei măsuri, sau suplimentar acesteia, se poate prevedea acoperirea muchiilor cu material rezistent la uzură. De asemenea, se poate prevedea ca muchiile respective să fie realizate ca piese separate, din aliaj dur, și apoi încastrate în corpul pistonului.

în cazul folosirii mașinii cu disc pendular la vinificație, este necesar ca pistonul să se realizeze din material inoxidabil, de preferință oțel inoxidabil. Poate fi, de asemenea, avantajos, îndeosebi pentru pistoanele oscilante cu diametru mare, ca porțiunea care determină baza canalelor, care cuprinde muchiile respective, să fie concepută ca o componentă a pistonului, confecționată separat și apoi îmbinată cu pistonul.

în timpul funcționării, muchiile exterioare ascuțite, prin rostogoliri succesive ale pistonului pe peretele interior al incintei de lucru, nu mai permit strivirea componentelor solide, existente între peretele incintei și piston, ceea ce ar fi putut conduce la producerea de impurități în incinta de lucru. în consecință, datorită acestor muchii ascuțite, se desprind aceste componente solide, care sunt fărâmițate. Peretele interior al incintei de lucru servește ca suport pentru tăiere. Din acest motiv devine posibilă, fără probleme, vehicularea oricărui mediu fluid cu fracțiuni solide, cum ar fi, de exemplu, pasta de lemn din industria hârtiei sau mustul, în vinificație. Prevederea unor canale pe partea de aspirație a pistonului, nu are nici o relevanță pentru partea de suprapresiune, deoarece fracțiunile de material solid, deja transportate, sunt disponibile în incinta de lucru, umplând canalele și contribuind astfel la etanșare.

O altă variantă de realizare a mașinii conform invenției urmărește evitarea perturbațiilor la vehicularea mediilor cu impurități granulare. în acest caz, pistonul oscilant, în special în zonele sale teșite, este acoperit cu un strat de material moale.

Acest material poati fi cauciuc vulcanizat pe pistonul oscilant aflat în stare brută. în locul cauciucului este posibilă și folosirea unui material plastic flexibil, dar rezistent la uzare. în orice caz, efectul stratului moale este acela că particulele de nisip, piatră sau

RO 115660 Bl alte produse granulare, nu pot juca rolul unor impurități în incinta de lucru a pompei. Pistonul se sprijină, în permanență, cu suprafața sa de etanșare, pe peretele incintei de lucru, iar eventualele impurități se imprimă în stratul moale și sunt îndepărtate ca și cum ar fi preluate de o paletă.

Mașina cu disc pendular, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- este sigură în exploatare;

- permite vehicularea unei game mai mari de produse fluide;

- poate vehicula produse care pot conține și particule solide;

- are o etanșare corespunzătoare între elementele componente.

Invenția va fi prezentată în continuare în legătură și cu fig. 1...1O, care reprezintă:

- fig. 1, secțiune longitudinală prin mașina cu disc pendular, în prima variantă de realizare, având pivot de ghidare;

- fig. 2, secțiune după planul / - / din fig. 1, prin mașina cu disc pendular;

- fig. 3, secțiune prin incinta de lucru în care se află pistonul oscilant și ghidajul acestuia;

- fig. 4, vedere laterală a unui piston fără pivot de ghidare și secțiune parțială prin zona de contact dintre piston și peretele separator;

-fig. 5, redarea “explodată” a ansamblului piston oscilant cu un prim ansamblu de etanșare-pivot de ghidare;

- fig. 6, redare “explodată” a ansamblului de etanșare în altă variantă de realizare;

- fig. 7, redare “explodată” a ansamblului de etanșare în altă variantă de realizare;

-fig. 8, secțiune prin incinta de lucru a mașinii cu disc oscilant din fig.1, prevăzută cu un nou piston care are canale radiale;

-fig. 9, vedere laterală a pistonului oscilant cu care a fost prevăzută mașina din fig· 8;

-fig. 10, vedere plană a părții frontale a pistonului din fig. 9, rotită la 90°.

Mașina conform invenției, într-o primă variantă de realizare, prezentată în fig. 1, este alcătuită dintr-o carcasă A, formată din niște părți 13 și 14. în interiorul carcasei A se află o incintă de lucru 16. Cele două părți componente 13 și 14 sunt unite între ele în mod cunoscut, prin intermediul unor șuruburi.

în incinta de lucru 16, care are o formă sferică, se află un perete separator 18 și un piston inelar 20. Pentru a îmbunătăți etanșarea dintre pistonul 20 și peretele interior al incintei de lucru 16, pe periferia pistonului 20 s-a prevăzut un element de etanșare 21, amplasat într-un canal periferic 22. Pistonul 20, împreună cu peretele despărțitor 18, împarte incinta de lucru 16 într-un compartiment de înaltă presiune 23 și un compartiment de joasă presiune 24. Elementul de etanșare 21 se sprijină pe peretele interior al incintei de lucru 16 în mod asemănător unui segment de piston și asigură o etanșare între compartimentul de joasă presiune 23 și compartimentul de înaltă presiune 24, în condițiile unei frecări reduse.

Pistonul inelar 20 este susținut de un suport 26, dispus pe un arbore de acționare 28. Arborele de acționare 28 iese în afara carcasei A și este antrenat în mișcare de rotație de un motor, nefigurat. Suportul 26 al pistonului 20 este alcătuit din două jumătăți care au un spațiu de separare poziționat oblic, adică sub un anumit unghi față de axa arborelui de acționare 28, astfel încât pistonul 20, care este introdus între cele două jumătăți ale suportului 26, să fie amplasat oblic față de axa

250

255

260

265

270

275

280

285

290

RO 115660 Bl arborelui de antrenare 28. Din acest motiv, zona periferică a pistonului 20 este teșită corespunzător poziției de rabatere maximă produsă de mișcarea pendulară, prin aceasta asigurându-se mobilitatea sa deplină în interiorul incintei de lucru 16 și o montare simplificată în comparație cu mașina cu disc pendular cunoscută din stadiul tehnicii.

Pistonul 20, pe partea din spre peretele separator 18, prezintă o fantă radială 30, în care este amplasat peretele separator 18. Niște flancuri 32 și 33 ale fantei radiale 30, sunt teșite, așa cum este prezentat în fig. 2, corespunzător cursei oscilante a pistonului 20. Pe baza fantei radiale 30 este sprijinit, prin intermediul unui lagăr axial, care, în acest exemplu de realizare, este un rulment 36, un ansamblu de etanșare 37, pe care este așezat un pivot de ghidare 38. Pivotul de ghidare 38 este de forma unui corp cilindric și este fixat în baza 34 a fantei radiale 30, fiind ghidat pe două părți, de către un canal de ghidare 40, format în partea frontală a peretelui separator 18, îndreptată către pistonul 20. Pivotul de ghidare 38, ghidat în canalul de ghidare 40, are rolul de a împiedica rotirea pistonului 20, a cărui mișcare pendulară este imprimată de suportul 26. Pistonul 20 ete montat în suportul 26 prin intermediul unor lagăre 42. Pistonul 20 execută o mișcare de du-te-vino determinată de ghidarea pivotului de ghidare 38 în canalul de ghidare 40, ceea ce conduce la o mișcare oscilantă, corespunzătoare înclinării suportului 26 al pistonului 20 în raport cu arborele de acționare 28, astfel încât, în ansamblu, apare ca o mișcare pendulară. Arborele de acționare 28 este lăgăruit în niște lagăre axiale 46. Cursa oscilantă a pistonului 20 este pusă în concordanță cu modul de funcționare dorit, ca pompă de presiune înaltă sau drept compresor; cu cât este mai mare turația prevăzută pentru arborele de acționare 28, cu atât este mai mare frecvența de oscilare și este mai redusă cursa oscilantă, pentru a putea asigura o funcționare sigură a mașinii cu disc pendular.

Așa cum rezultă din fig. 2, poziționarea canalului de ghidare 40 în partea frontală, dinspre pistonul 20,a peretelelui separator 18, canal care încadrează de ambele părți pivotul de ghidare 38, intră în contact cu acesta, teoretic doar după o linie tangențială. Suprafețele de contact, în cazul mașinii cu disc pendular, conform invenției, sunt puțin mai extinse decât o linie, în timp ce, în cazul mașinilor din stadiul tehnicii, suprafața de contact dintre peretele separator și pivotul de ghidare este chiar suprafața fantei în întregime.

Pentru etanșarea și ghidarea capetelor arborelui 28 s-au prevăzut o placă tampon 50, un semering 51, o etanșare 52 cu inel de alunecare, precum și o presetupă 53.

Mașina conform invenției, așa cum rezultă din fig, 1 ...3, a mai fost prevăzută cu niște canale, respectiv, orificii de ungere 54, și cu niște orificii de aerisire 56, care servesc, pe de o parte, la alimentarea cu suficient lubrifiant a suprafețelor de alunecare aflate în deplasare relativă unele față de celelalte, de exemplu a pivotului de ghidare 38 și a canalului de ghidare 40, precum și a locașurilor de reazem, de exemplu primul și al doilea lagăr 42 din suportul 26 al pistonului 20, sau lagărul axial 36 de pe baza 34 a fantei radiale 30 și a lagărului axial 46 de susținere a arborelui de acționare 28, iar pe de altă parte, împiedică supradozarea lubrifiantului, prin aceea că lubrifiantul excedentar este absorbit în mod automat prin depresiunea creată prin acțiunea pistonului pendular 20.

RO 115660 Bl

Niște șuruburi 58 servesc la îmbinarea celor două părți 13 și 14, ale carcasei A a mașinii cu disc pendular. Aceste șuruburi 58 sunt amplasate concentric cu incinta de lucru și sunt astfel asigurate, încât să nu poată apărea nici o neetanșeitate datorate îmbinării carcasei A, cu urmări dezavantajoase asupra funcționării.

în fig. 4 este prezentată o variantă a mașinii conform invenției, asemănătoare celei din fig. 3, care însă prezintă o altă variantă de ghidare a pistonului 20 în peretele separator 18, mașina fiind destinată, în special, funcționării la turații joase. în locul pivotului de ghidare 38, ghidarea pistonului 20 este asigurată doar de flancurile 32 și 33 ale fantei radiale 30, care se sprijină etanș pe peretele separator 18, angrenat în fanta radială 30.

în vederea reducerii suplimentare a frecării, în ambele puncte extreme, opuse, ale flancurilor 32,33, teșite în sens contrar, sunt dispuse niște elemente de etanșare 60, care se sprijină, fiecare, pe peretele separator 18, sub apăsarea unor resorturi de compresiune, nefigurate și/sau a mediului de lucru.

Conform celor prezentate anterior, sistemul de orificii, respectiv canalele de ungere 54 și, respectiv, canalele de aerisire 56, din compartimentul de înaltă presiune 23 și din compartimentul de joasă presiune 24, oferă posibilitatea ungerii locașurilor de lagăr 42,46 din carcasa A și pistonul 20 și a menținerii, aproape fără presiune, a semeringului 51 și a presetupei 53, pentru etanșarea arborelui 28, respectiv a etanșării 52 cu inel de alunecare, ce înlocuiește ambele sisteme de etanșare amintite, adică asigură protejarea acestora față de presiunea mediului. în acest scop, în cel mai de jos punct al fiecăreia dintre aceste etanșări 50, 51, 52, este prevăzut câte un orificiu de aerisire 56,Pentru a proteja sistemele de etanșare 51 sau 52, prevăzute pentru etanșarea ghidajului arborelui 28, care sunt supuse acțiunii directe a lubrifiantului, este inclusă placa tampon 50, confecționată din metal, care conduce la reducerea considerabilă a solicitării mecanice a etanșărilor 51 și 52.

Etanșarea cu inel de alunecare 52, întâlnită în mod curent, nu asigură decât câteva sute de ore de funcționare fără defecțiuni, ca urmare a presiunii mecanice exercitate de jetul de lubrifiant supus unor presiuni înalte. De aici și costurile de funcționare cresc în mod evident, datorită necesității aprovizionării cu piese de schimb și stagnării inevitabile a mașinii cu disc pendular, în vederea înlocuirii pieselor defecte. Dimpotrivă, prin folosirea plăcii tampon 50, care asigură un joc suficient arborelui de acționare 28, poate fi atinsă o durată de funcționare mărită, ceea ce se dovedește avantajos din toate punctele de vedere. Jocul amintit al discului sau a plăcii tampon 50 elimină necesitatea unei pompe pentru lubrifiant, special prevăzută, așa cum se întâlnește în cazul în care este un ajustaj strâns între arborele 28 și placa tampon 51, șl care trimite lubrifiant în zona de etanșare a ghidajului arborelui de acționare 28 prin carcasa A, ceea ce ar favoriza scurgerile de lubrifiant.

în cazul utilizării mașinii conform invenției drept compresor, s-a prevăzut un racord 62, sub forma unei supape cu bile, pentru aducerea lubrifiantului din exterior, pentru lubrifierea locașurilor de lagăr 42,46. în acest scop, se montează un tub flexibil, nefigurat, cuplat prin împingere pe racordul de ungere 62. Prin intermediul acestei alimentări exterioare cu lubrifiant, locașurile de lagăr izolate 42, din pistonul 20, inclusiv pivotul de ghidare 38, ca și lagărul axial 46 din carcasa A, destinat susținerii arborelui de acționare 28, sunt alimentate cu o cantitate suficientă de lubrifiant, pe calea unui canal de ungere 64, care străbate, central, arborele de acționare 28. în plus, pe lângă pivotul de ghidare 38 din pistonul 20, este inclus, în acest circuit de

340

345

350

355

360

365

370

375

380

385

RO 115660 Bl ungere și canalul de ghidare 40 din partea frontală a peretelui separator 18, motiv pentru care lubrifiantul este trimis prin racordul de ungere 62 cu o presiune suficientă, putându-se scurge prin orificiile de aerisire 56 de pe partea de joasă presiune, pentru a păstra compartimentul de presiune fără lubrifiant și a evita, astfel, pătrunderea lubrifiantului în spațiul etanșat.

Corespunzător invenției, la schimbarea sensului de rotație a arborelui de antrenare 28, canalele de ungere 54 funcționează ca orificii de aerisire 56, iar orificiile de aerisire 56 funcționează drept canale de ungere 54. Având în vedere această dublă funcționalitate, sistemul de ungere, ce conține orificiile 54,56 poate fi prevăzut cu niște supape cu bile sau cu alte soluții constructive asemănătoare, nefigurate.

Un alt avantaj rezultat din amplasarea pivotului de ghidare 38 cu joc suficient de mare în canalul peretelui separator 18, constă în aceea că, prin acțiunea sistemului de aerisire 56, descris anterior, diferitele rapoarte dintre presiunea joasă și cea înaltă însoțesc reducerea presiunii asupra pivotului de ghidare 38 în deplasarea sa de du-te-vino pe peretele interior al canalului de ghidare 40, astfel încât este redusă considerabil uzarea prin frecare.

în exemplul redat în fig. 5, mașina conform invenției a fost prevăzută cu un ansamblu de etanșare B, alcătuit dintr-o inserție 65, dintr-un element cu fantă radială 66 și din pivotul de ghidare 38. Pivotul de ghidare 38 este amplasat în fanta radială a elementului 66 și este destinat, ca și în cazul variantei precedente, angrenării cu canalul de ghidare 40, format în partea frontală a peretelui separator 18, aflat de partea compartimentului de presiune și care prinde între ele, prin intermediul unei îmbinări filetate, elementul cu fantă radială 66 cu inserția 65 și pistonul 20. Această soluție constructivă oferă avantajul că, printr-o alegere judicioasă a materialelor pivotului de ghiudare 38 și a peretelui separator 18 cu canalul de ghidare 40, respectiv căptușeala prevăzută, după caz, pe peretele interior al acestuia din urmă, uzarea prin frecare, menționată anterior, poate fi considerabil redusă. Un alt rol al ansamblului de etanșare B, în afara celui de susținere a pivotului de ghidare 38, constă în cuprinderea fantei radiale 30. Prin intermediul fantei radiale 30, în formă de “X\ prevăzută cu flancurile 32,33, dispuse înclinat unul față de celălalt, în care peretele separator cuplează etanș, așa după cum s-a prezentat în fig. 1, unghiul de oscilație a pistonului 20 și, prin aceasta, cursa oscilantă a acestuia este limitată. Și în acest exemplu de realizare se oferă posibilitatea ca, printr-o alegere corespunzătoare a materialelor, să se mărească eficiența etanșării și să se reducă uzura apărută în urma frecării.

După cum se poate vedea în fig. 5, pistonul 20 cuprinde o decupare 67, radială, poziționată pe partea opusă fantei radiale 30, respectiv ansamblului de etanșare B, în care este amplasat un corp 69, cu secțiunea transversală circulară, cu rol de contragreutate. Decuparea radială 67 are rolul de a compensa dezechilibrarea pistonului 20, datorată prevederii fantei radiale 30 în formă de “λ”. Prin introducerea contrageutății 69 în decuparea radială 67, este posibilă echilibrarea pistonului 20 chiar și în cazul utilizării unei fante radiale 30 cu altă geometrie.

în fig. 6 este prezentat un alt ansamblu de etanșare C. Spre deosebire de ansamblu de etanșare B, prezentat în fig. 5, acest ansamblu de etanșare C nu cuprinde nici un element cu fantă radială, ci doar o inserție 70. Cursa oscilantă a pistonului 20 este limitată, în acest caz, prin intermediul flancurilor 32,33 ale fantei radiale 30. Pentru îmbunătățirea etanșării dintre peretele separator 18 și pistonul

20, inserția 70 are suprafața superioară, care susține pivotul de ghidare 38,

RO 115660 Bl convexă, această convexitate fiind compatibilă cu alcătuirea părții frontale a peretelui separator 18. în vederea unei fixări ferme în pistonul 20, inserția 70 cuprinde două părți opuse în formă de “V, congruente cu fanta radială 30 în formă de “X’ din pistonul 20.

Ansamblul de etanșare în altă variantă de realizere D, prezentat în fig. 7, spre deosebire de ansamblul de etanșare din celelalte variante de realizare, este alcătuit dintr-o singură bucată cu pivotul de ghidare 38. în rest, are aceeași alcătuire ca ansamblul de etanșare C, prezentat în fig. 6. în consecință, nu cuprinde nici un element de fantă radială, ci are o suprafață superioară convexă și două părți laterale în formă de “V, care sunt congruente cu fanta radială în formă de “X’ din pistonul 20 și asigură o prindere corespunzătoare în pistonul 20.

în concluzie, este de remarcat faptul că, prin sistemul de ungere prevăzut pentru mașina cu disc pendular, conform invenției, care utilizează diferite presiuni ale sistemului de pompare și realizează absorbția lubrifiantului excedentar prin intermediul subpresiunii, se asigură o funcționare curată, economică și eficientă.

Mașina conform invenției, prezentată în fig.8, este prevăzută cu un piston oscilant 71, amplasat în incinta de lucru 16. în incinta de lucru 16, de formă sferică, așa cum s-a prezentat anterior, se află peretele separator 18, care împarte spațiul de lucru, împreună cu pistonul inelar 71, în compartimentul 23,de înaltă presiune, și compartimentul 24, de joasă presiune, amplasat deasupra.

Pistonul 71 este susținut de suportul 26, montat pe arborele de acționare 28. Arborele de acționare 28 iese în afară pe o parte a carcasei A, unde este antrenat de un motor nefigurat.

Suportul 26 este, și în această variantă de realizare, alcătuit din două jumătăți asamblate într-un mod cunoscut și nefigurat, iar în spațiul dentre cele două jumătăți ale suportului 26 este montat, oblic, adică sub un anumit unghi față de axa arborelui de acționare 28, pistonul 71, astfel încât, acest piston 71, introdus în fanta respectivă, să fie oblic față de axa arborelui de acționare 28. Zona periferică a pistonului 71, adică zona sa cea mai apropiată de circumferință, este teșită, astfel încât să se poată sprijini, cu fețele sale, pe peretele interior al incintei de lucru 16.

Pe partea dinspre peretele separator 18, pistonul 71 cuprinde fanta radială 30 în care angrenează peretele separator 18. în fanta radială 30 este amplasat un pivot de ghidare 73, care preia mișcarea oscilantă a pistonului 71. Pivotul de ghidare 73, introdus în fanta radială 30, are rolul de a împiedica antrenarea, în mișcare de rotație, a pistonului 71, antrenat, la rândul lui, într-o mișcare pendulară, de către suportul 26, care se rotește. în schimb, pistonul 71, determinat de ghidarea pivotului 73 în fanta radială 30, efectuează o mișcare de du-te-vino, rezultată din dispunerea înclinată a suportului 26, în raport cu mișcarea oscilantă a arborelui de acționare 28, obținându-se, în ansamblu, o mișcare pendulară.

în scopul evitării perturbațiilor din timpul tranzitării mediilor fluide ce conțin componente solide cum ar fi fibre, așchii, oase, granule sau altele, pistonul 71 cuprinde, pe ambele sale suprafețe de supraprsiune 74, aparținând compartimentului de presiune 23, niște canale 76, având o bază 77, canale 76 mărginite de niște muchii tăietoare 78. Muchiile tăietoare 78 au sarcina de a secționa componentele soilde care ajung între suprafețele 74 ale pistonului 71 și peretele interior al incintei de lucru 16 în urma mișcării oscilante a pistonului 71. Muchiile tăietoare 78 pot fi realizate ca piese separate de pistonul oscilant 71, putând fi îmbinate cu acest piston

435

440

445

450

455

460

465

470

475

480

RO 115660 Bl într-un mod cunoscut, într-o zonă teșită 79, a pistonului 71. Cavitatea canalelor 76 are rolul de a prelua reziduurile sfărâmate rezultate, fapt în urma căruia se obține o etanșare sigură, până la transportarea mai departe a componentelor sfărâmate.

Dimpotrivă, o suprafață de absorție 80 este menținută netedă, deci fără canale, respectiv muchii. Această măsură urmărește formarea unei subpresiuni suficiente pentru absorbția fluidului tranzitat. Profilarea suprafeței 80 a pistonului 71, pe partea de absorbție, ar duce la neetanșeități perturbatoare, care ar împiedica producerea subpresiunii necesare. O eventuală blocare a componentelor solide, între suprafața 80 a pistonului71 și peretele interior al incintei de lucru 16, este deci mai puțin probabilă. în orice caz, etanșeitatea obținută este suficientă pentru formarea subpresiunii dorite.

Așa cum se poate vedea în exemplul de realizare prezentat în fig. 9, suprafața de suprapresiune 72 este prevăzută cu canalele 76, cu muchiile 78 și cu suprafața de absorbție 80, netedă. în scopul unei prezentări mai clare, au fost folosite, pentru aceleași elemente, aceleași cifre de referință ca în fig. 8.

Trebuie remarcată îndeosebi dispunerea canalelor 76 și a muchiilor 78, orientarea lor radială și așezarea față de fanta radială 30, aceasta din urmă cuprinzând, din ambele părți, pivotul de ghidare 32, aici nereprezentat. Lățimea canalelor 76 depinde de diametrul pistonului 71 și poate fi aproximată print-o divizare cu un unghi a de aproximativ 7,5°± 2,5°.

Din fig 10 reiese evident profilul longitudinal al canalelor 76. Deasupra planului de secționare este redată vederea dinspre fanta radială 30. Dedesubt este prezentată o vedere rotită cu 90°.

Canalele 76 pot fi formate cu baza rectilinie, adică plană, sau cu baza curbă. Cea din urmă variantă de realizare are în vedere, pe de o parte, un efect de tăiere a muchiilor 78, ce mărginesc canalele 76, redus față de cazul când baza este plană; această alcătuire prezintă o durabilitate sporită, ceea ce îi mărește timpul de funcționare. S-a dovedit avantajos ca profilul canalelor 76 să fie un patrulater, acesta putând fi, de asemenea, dreptunghiular sau trapezoidal, cu baza plană sau curbă. Aceste canale 76 pot avea o asimetrie față de axa longitudinală, respectiv un profil în formă de V‘ cu baza îngustă și cu flancurile înclinate egal sau cu pante diferite. Este favorabil ca flancurile dinspre fanta 30 a pistonului 71, ale fiecărui canal 76, adică flancurile dispuse mai apropiat de fanta 30 a pistonului 71, să prezinte o pantă mai mare decât flancurile opuse. Prin această măsură, se obține ca, la rostogolirea pistonului 71 pe peretele incintei de lucru 16, materialele solide din fluidul vehiculat să fie preluate, fără posibiltatea revenirii lor.

Unghiul de atac al flancurilor canalelor 76, dinspre fanta 30 a pistonului 71, trebuie să fie de 105°... 120° față de baza canalelor 76, de preferință, 112°, iar unghiul de atac al flancurilor opuse ale canalelor 76 trebuie să fie mai mare de 135° față de baza canalelor 76.

în timpul funcționării pompei, mediul de lucru este absorbit pe partea de absorbție a pistonului 71 și deplasat, în urma mișcării pendulare, din compartimentul de absorbție 24 în compartimentul de presiune 23, unde muchiile tăietoare 78 sfărâmă componentele solide ale mediului de lucru.

Canalele 76 sunt, așa cum s-a prezentat anterior, orientate radial, ca și muchiile 78 care le mărginesc; lățimea canalelor în dreptul circumferinței exterioare poate fi, în funcție de diametrul pistonului 71, de 5 la 10 mm.

RO 115660 Bl

530 în conexiune cu mișcarea pendulară a pistonului 71, canalele 76, orientate radial, și flancurile muchiilor 78 servesc la antrenarea produsului tranzitat, îndeosebi a componentelor solide ale acestuia, prin mișcarea de rostogolire a pistonului 71 pe peretele incintei de lucru 16 și la oprirea sa ca într-un buzunar, astfel încât produsul tranzitat să nu revină și să nu fie produsă o refulare, ci o înaintare continuă a acestuia. în acest mod devine posibilă și pomparea mediilor greu de vehiculat.

Grosimea muchiilor 78 este, de preferință, de 1 mm ± 0,5 mm, fapt pentru care secțiunea transversală a muchiilor tăietoare 78 poate fi, în urma unei prelucrări corespunzătoare, de formă conică, cu baza mai lată și muchia exterioară mai îngustă. Astfel se îmbunătățește efectul de tăiere a muchiilor 78 și, în același timp, pe de altă parte, se mărește durabilitatea.

Claims (19)

1. Revendicări

   1. Mașină cu disc pendular, alcătuită dintr-o carcasă în care se află o incintă de lucru divizată, prin intermediul unui perete despărțitor, în cel puțin un compartiment de înaltă presiune, și dintr-un piston de oțel, de preferință oțel inoxidabil, care are cel puțin o fantă radială extinsă pe direcție radiată, fantă în care este amplasat un pivot de ghidare, caracterizată prin aceea că pivotul de ghidare (38), amplasat în fanta radială (30), este introdus într-un canal de ghidare (40), amplasat în peretele despărțitor (18), această fantă (30) fiind prevăzută cu niște flancuri laterale (32,33) ale căror deschideri unghiulare sunt adaptate cursei oscilante a pistonului oscilant (20,71), pivotul de ghidare (38) conlucrând cu un ansamblu de etanșare (37), amplasat într-un suport (26) al pistonului oscilant (20).
2. 2. Mașină conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că peretele despărțitor (18) cuprinde pivotul de ghidare (38) din două părți opuse, prin intermediul canalului de ghidare (40), fiind în angrenare cu fanta radială (30) din pistonul oscilant (20).
3. 3. Mașină conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, atât baza fantei radiale (30) cât și suprafața frontală a peretelui despărțitor (18), angrenat în fanta radială (30), sunt prevăzute, fiecare, cu câte o convexitate sferică, corelată una cu cealaltă și adaptată razei bazei fantei radiale (30).
4. 4. Mașină conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, pe ambele părți ale peretelui despărțitor (18), în fanta radială (30) a pistonului oscilant (20,71) sunt montate niște elemente de etanșare (60) presate de niște resorturi de compresiune către peretele separator (18).
5. 5. Mașină conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, în carcasa (A) mașinii s-au prevăzut niște canale de ungere și aerisire (54,56), canalele de aerisire (56) fiind sub acțiunea presiunii din compartimentul de joasă presiune (23) pentru îndepărtarea lubrifiantului suplimentar.
6. 6. Mașină conform revendicării 5, caracterizată prin aceea că orificiile de aerisire (56) sunt amplasate, fiecare, în cel mai jos punct de sub niște etanșări (51,52,53) ale unui arbore de antrenare (28).
7. 7. Mașină conform revendicărilor 1...6, caracterizată prin aceea că un racord de ungere exterior (62) este amplasat pe partea frontală a arborelui de acționare (28) și este străbătut de un canal central (64).

   535

   540

   545

   550

   555

   560

   565

   570

   RO 115660 Bl
8. 8. Mașină conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că pistonul oscilant (20) este prevăzut cu un ansamblu de etanșare (B,C) care prezintă o inserție (65, 70) fixată, prin intermediul pivotului de ghidare (38), pe pistonul oscilant (20).
9. 9. Mașină conform revendicărilor 1...8, caracterizată prin aceea că pistonul oscilant (20) este prevăzut cu un ansamblu de etanșare (D) dintr-o singură bucată, care cuprinde o inserție (68) și pivotul de ghidare (38).
10. 10. Mașină conform revendicărilor 1,8,9, caracterizată prin aceea că pistonul oscilant (20) este prevăzut, pe partea opusă fantei radiale (30), cu o decupare radială (67) în care se introduce cel puțin o contragreutate (69) pentru echilibrare.
11. 11. Mașină conform revendicărilor 1...10, caracterizată prin aceea că pistonul oscilant (71) prezintă, pe una din suprafețele sale frontale (74) sau pe ambele, cel puțin un canal radial (76), mărginit de niște muchii ascuțite (78).
12. 12. Mașină conform revendicărilor 1... 11, caracterizată prin aceea că pistonul oscilant (71) este acoperit, cel puțin zonal, cu un strat de material moale, care poate fi din cauciuc sau dintr-o masă plastică rezistentă.
13. 13. Mașină conform revendicării 12, caracterizată prin aceea că acele canale radiale (76) sunt dispuse pe o zonă teșită a pistonului oscilant (71) și se află pe un sector de cerc a cărui bisectoare este perpendiculară pe axa fantei radiale (30), sector care este mărginit, pe o parte, de fanta radială (30), fiind în contact cu peretele interior al incintei de lucru (16).
14. 14. Mașină conform revendicării 12, caracterizată prin aceea că profilul canalelor radiale (76) poate fi dreptunghiular, sub formă de partulater, sau în formă de cu baza plană sau curbă.
15. 15. Mașină conform revendicărilor 12...13, caracterizată prin aceea că, la partea superioară, canalele radiale (76) sunt delimitate de niște flancuri teșite asimetric.
16. 16. Mașină conform revendicării 14, caracterizată prin aceea că flancurile dinspre fanta radială (30) ale fiecărui canal (76) au o pantă mai mare decât flancurile opuse.
17. 17. Mașină conform revendicărilor 14...15, caracterizată prin aceea că unghiul de înclinare a flancurilor dinspre fanta radială (30) față de baza canalului radial (76) este cuprins între 105° și 120°, de preferință fiind de 112°, iar unghiul de înclinare a flancurilor opuse față de baza canalului radial (76) este mai mare de 135°.
18. 18. Mașină conform revendicărilor 1,14,15,16, caracterizată prin aceea că baza (77) canalelor radiale (76), care delimitează muchiile ascuțite (78), poate fi realizată ca un ansamblu separat de pistonul (71) oscilant, ansamblu care apoi este îmbinat cu pistonul oscilant (71).
19. 19. Mașină conform revendicărilor 14...17, caracterizată prin aceea că muchiile ascuțite (78) pot fi realizate ca piese separate, din aliaje dure, apoi sunt încastrate într-o zonă teșită (79) a pistonului oscilant (71).