(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (1) T3 Int.Cl. F04B 1/04 (06.01) F04B 27/04 (06.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 14/ EP B1 (4) Tytuł wynalazku: Mimośrodowy mechanizm napędowy dla silników lub pomp o działaniu wolumetrycznym (30) Pierwszeństwo: DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 06/18 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 14/08 (73) Uprawniony z patentu: Frey, Bernhard, Schaffhausen, CH (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 BERNHARD FREY, Schaffhausen, CH (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Alicja Rogozińska POLSERVICE KANCELARIA RZECZNIKÓW PATENTOWYCH SP. Z O.O. ul. Bluszczańska Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 84P34368PL00 EP B1 Opis [0001] Wynalazek dotyczy mimośrodowego mechanizmu napędowego dla pomp działających wolumetrycznie jednokierunkowo. [0002] Mimośrodowe mechanizmy napędowe są znane w stanie 2 30 techniki. Połączony bezobrotowo z wałem mechanizmu korbowego człon skokowy z ułożyskowaniem skokowym mimośrodowym względem osi tego wału może być na przykład wykonany jako czop korbowy zwykłego wału korbowego, człon sprzęgający w postaci korbowodu i człon tłoczny w postaci tłoka, który z korbowodem połączony jest odchylnie przez sworzeń tłokowy. Czop korbowy/łożysko korbowe i łożysko sworznia tłokowego tworzą z kolei razem ułożyskowanie o translatorycznym, skierowanym w poprzek do suwu stopniu swobody, a więc ułożyskowanie poprzeczne. Dla doprowadzenia płynu smarującego do ułożyskowania poprzecznego wchodzi wtedy w rachubę system kanałów bądź przewiertów, który, wychodząc ze źródła ciśnienia, rozciąga się przez wał korbowy i korbowód do sworznia tłokowego. Doprowadzenie płynu smarującego przebiega też przez czop korbowy/łożysko korbowe, to znaczy przez ułożyskowanie skokowe. W celu doprowadzenia i rozprowadzenia oleju smarującego w fazie niskociśnieniowej, aby potem w fazie wysokociśnieniowej w wyniku względnego ruchu obrotowego między powierzchniami łożyskowymi nastąpiło hydrodynamiczne utworzenie się warstewki smaru, w powierzchniach łożyskach projektuje się, jak wiadomo, mające odpowiednio duże wymiary, otaczające łożysko, rowkowe wybrania w powierzchniach łożyskowych. W danej fazie wysokociśnieniowej, między powierzchniami łożyskowymi ułożyskowania poprzecznego przeważają, co najmniej dodatkowo do ciągłych względnych ruchów obrotowych, w ważnych konstrukcjach jednak wyłącznie, oscylujące stany ruchu z zatrzymaniami, które nie pozwalają na powstanie dostatecznie nośnych hydrodynamicznych warstewek

3 2 smaru. W tych obszarach chodzi o to, by nie tylko w fazach niskociśnieniowych wprowadzić do szczeliny łożyskowej dostateczną poduszkę smarową następuje to przez łożysko skokowe mające połączenie z ułożyskowaniem poprzecznym lecz by nie pozwolić na zbyt szybkie spłynięcie tej poduszki w fazach wysokociśnieniowych. To spłynięcie może z kolei nastąpić przez łożysko skokowe. Ze względu na wyżej wspomniane wybrania w powierzchniach łożyskowych łożyska skokowego znane mimośrodowe mechanizmy napędowe wymagają ulepszenia co do tego wymaganego utrzymania ciśnienia smaru. [0003] Z US-4,132,-A znany jest mimośrodowy mechanizm napędowy. Ten mimośrodowy mechanizm napędowy, który poza tym przeznaczony jest dla sprężarki gazu i może działać dwukierunkowo, ma pewne cechy mimośrodowego mechanizmu napędowego, różni się jednak inną konstrukcją zwłaszcza obszaru ujściowego pierwszego kanału do ułożyskowania skokowego, przy czym jest on utworzony jedynie przez mające małą powierzchnię spłaszczenie członu skokowego, które rozciąga się wzdłuż bardzo ograniczonego zakresu kąta wpisanego. To spłaszczenie służy jedynie do tego, by umożliwić dopływ płynu smarującego [0004] W nawiązaniu do brzmienia zastrzeżenia 1 niniejszy wynalazek różni się od stanu techniki z US-4,132, A - pompą działającą jednokierunkowo, - układem przestrzeni pustych, który rozciąga się na zasadniczej części odpowiadającego całej fazie niskociśnieniowej mimośrodowego mechanizmu napędowego - półkolistego obwodowego odcinka członu skokowego, wobec czego przepływ płynu smarującego między co najmniej jednym pierwszym kanałem a co najmniej jednym drugim kanałem następuje w ułożyskowaniu skokowym bądź w ułożyskowaniu poprzecznym, odpowiednio podczas zasadniczej części całej

4 3 fazy niskociśnieniowej płynu smarującego, i wstrzymany jest przepływ zwrotny płynu smarującego w następnej fazie wysokociśnieniowej, ponadto - układem pustych przestrzeni, który ma pustą przestrzeń w postaci rowka, który rozciąga się w obrębie półkolistego obwodowego odcinka członu skokowego odpowiadającego fazie niskociśnieniowej mimośrodowego mechanizmu napędowego i maksymalnie wzdłuż półkolistego obwodowego odcinka członu skokowego odpowiadającego fazie niskociśnieniowej mimośrodowego mechanizmu napędowego. [000] Zadaniem wynalazku jest więc stworzenie mimośrodowego mechanizmu napędowego, który pod względem ułożyskowania wyróżnia się skutecznym i niezawodnym smarowaniem i utrzymaniem ciśnienia smarowania. 2 [0006] Rozwiązanie tego zadania jest według wynalazku określone przez cechy zastrzeżenia patentowego 1. Korzystne szczegóły i dalsze rozwinięcia mimośrodowego mechanizmu napędowego według wynalazku określone są przez zależne zastrzeżenia patentowe 2 do 4. [0007] W kontekście kombinacji cech rozwiązania z zastrzeżenia 1 ważne jest między innymi to, że połączenie przepływowe między ułożyskowaniem poprzecznym a systemem kanałów do doprowadzenia płynu smarującego jest w fazie wysokociśnieniowej zamknięte odpowiednio przez nieprzerywane powierzchnie ułożyskowania skokowego, a tym samym uniemożliwiony jest niepożądany przepływ wsteczny płynu smarującego. [0008] Należy podkreślić, że nie tylko w przypadku pomp wysokociśnieniowych, lecz także w przypadku odpowiednich silników, które zamiast wyraźnego wału korbowego mają tylko 30 jedną krzywkę mimośrodową albo kilka z nich oraz odpowiednie

5 4 jarzma mimośrodowe o czysto translatorycznym ruchu ślizgowym względem osadzonych na tych jarzmach członach tłocznych, dzięki wynalazkowi umożliwione zostaje niezawodne smarowanie ślizgowe, a tym samym praca wysokociśnieniowa o możliwej do zaakceptowania sprawności mechanicznej. [0009] Ważna cecha wynalazku polega na tym, że układ pustych przestrzeni usytuowany jest w powierzchni łożyskowej członu skokowego, która rozciąga się co najmniej na części odpowiadającego fazie niskociśnieniowej, obwodowego odcinka członu skokowego i co najmniej na odcinku ma ograniczenie przebiegające w odstępie od krawędzi tej powierzchni łożyskowej. Osiąga się przez to szczególnie skuteczne uszczelnienie układu pustych przestrzeni przed przepływem zwrotnym płynu smarującego. Temu samemu celowi optymalizacji służy postać wykonania, zgodnie z którą układ pustych przestrzeni zawiera co najmniej jedną pustą przestrzeń w postaci rowka rozciągającego się maksymalnie na półkolistym odcinku obwodowym członu skokowego. [00] W pewnych zastosowaniach wchodzi w rachubę dalsze 2 rozwinięcie, zgodnie z którym układ pustych przestrzeni obejmuje nie tylko jedną, lecz większą liczbę pustych przestrzeni usytuowanych z wzajemnym przesunięciem w kierunku obwodowym i/lub osiowym, z których każda ma połączenie z systemem płynu smarującego. Umożliwia to stosunkowo duże przekroje poprzeczne dla przepływu płynu smarującego przy mimo to niezawodnym uszczelnieniu przed niepożądanym przepływem zwrotnym. Również ważne dalsze rozwinięcie idei wynalazku przewiduje, że układ pustych przestrzeni jest ograniczony w przednim bądź 30 tylnym obwodowym odstępie kątowym przez, przedni i/lub tylny względem kierunku obrotów, koniec obwodowego odcinka członu

6 skokowego odpowiadającego fazie niskociśnieniowej. W pewnych zastosowaniach umożliwia to korzystne przesunięcia fazowe początku bądź końca doprowadzenia środka smarującego do ułożyskowania poprzecznego. W ten sposób można uwzględnić występujące ewentualnie przesunięcia fazowe i/lub zmiany czasowego gradientu ciśnienia wskutek ściśliwości czynnika roboczy. W rachubę wchodzą przy tym zasadniczo dodatnie, jak i ujemne odstępy kątowe względem geometrycznych punktów martwych lub zwrotnych mimośrodowego mechanizmu napędowego. [0011] Wynalazek zostanie poniżej objaśniony z nawiązaniem do przykładu wykonania przedstawionego schematycznie na rysunku. Figury na nim pokazują: fig. 1 jako korzystny przykład zastosowania wynalazku - promieniową maszynę wielotłokową w widoku osiowym; 2 fig. 2 fig. 3 fig. 4 pokazaną na fig. 1 promieniową maszynę wielotłokową w widoku promieniowym; przedstawiony w powiększonej skali, zorientowany poprzecznie do wału głównego przekrój cząstkowy mimośrodowego mechanizmu napędowego promieniowej maszyny wielotłokowej pokazanej na fig. 1 i fig. 2; i cząstkowy przekrój osiowy mimośrodowego mechanizmu napędowego z częściowo pokazanym promieniowym członem tłocznym i odpowiadającym mu tłokiem oraz cylindrem. [0012] Promieniowa maszyna wielotłokowa według figury 1 i figury 2 jest pompą -cylindrową z napędzanymi przez wał (W) zespołami cylindrowo-tłokowymi (Z1, Z2, Z3, Z4, Z), które są 30 usytuowane koncentrycznie do osi (XX) wału (W) i równomiernie

7 6 rozmieszczone na jego obwodzie. W kadłubie centralnym (GZ) znajduje się mimośrodowy mechanizm napędowy, który zostanie jeszcze przedstawiony szczegółowo. Moment obrotowy wprowadzany jest przez nieprzedstawiony silnik za pośrednictwem czopu końcowego (WS) wału. [0013] Przedstawiony na figurze 3 i figurze 4 mimośrodowy mechanizm napędowy zawiera połączony bezobrotowo z wałem (W) człon skokowy (HG), który ma mimośrodowe względem osi (XX) wału (W) ułożyskowanie skokowe (HL). Ułożyskowanie skokowe (HL) łączy człon skokowy (HG) z nie biorącym udziału w ruchu obrotowym członem sprzęgającym (KG), który ze swej strony jest przez ułożyskowanie poprzeczne (QL) połączony z członem tłocznym (DG) dla oscylacyjnego napędu pompowania zespołu cylindrowo-tłokowego. W niniejszym, korzystnym przykładzie zastosowania człon skokowy (HG) jest zwykłą krzywką mimośrodową, która jest bezobrotowo osadzona na wale (W) albo jest wykonana z nim w jednym kawałku. Człon skokowy (HG) tworzy na swoim obwodzie zewnętrznym powierzchnię łożyskową (L1), która osadzona jest w odpowiedniej, cylindrycznej powierzchni łożyskowej (L2) członu sprzęgającego (KG) i tworzy w ten sposób ułożyskowanie skokowe (HL). Stosownie do tego mimo układu wielocylindrowego konstrukcja nie ma wyraźnego wału korbowego [0014] Człon tłoczny (DG) ma w przykładzie postać ułożyskowanej przesuwnie w kadłubie (GH) promieniowo względem wału (W) tulei, w której osadzony jest tłok (KO) będący pod ciśnieniem roboczym. Ten tłok (KO) dużymi siłami dociska zasadniczo lub w przybliżeniu płaską dolną powierzchnię czołową (F1) członu tłocznego (DG) do płaskiej powierzchni przylegania (F2) członu sprzęgającego (KG). Powierzchnie F1 i F2 jako powierzchnie łożyskowe tworzą ułożyskowanie po-

8 7 przeczne (QL). Podlegają one wyłącznie translatorycznym ruchom ślizgowym względem siebie. Ewentualnie sam tłok (KO) może dolną powierzchnią czołową tworzyć wymienioną powierzchnię łożyskową ułożyskowania poprzecznego (QL). [00] Ponadto przewidziane jest źródło (DQ) ciśnienia dla płynu smarowego, które po stronie wyjściowej jest przez system kanałów połączone z ułożyskowaniem poprzecznym (QL). Wychodząc z kanału przyłączowego (KA), połączonego ze źródłem (DQ) ciśnienia, układ kanałów obejmuje pierwszy kanał (K1) przebiegający przez człon skokowy (HG) do ułożyskowania skokowego (HL) i co najmniej jeden drugi kanał (K2) przebiegający od tego ułożyskowania skokowego (HL) przez człon sprzęgający (KG) do ułożyskowania poprzecznego (QL). [0016] W obszarze ułożyskowania skokowego (HL), w obrębie 2 30 powierzchni łożyskowej (L1) związanej z członem skokowym (HG) przewidziany jest układ pustych przestrzeni do skierowania płynu smarującego dalej do co najmniej jednego drugiego kanału (K2), a ten układ pustych przestrzeni ma w obrębie powierzchni łożyskowej (L1) i w kierunku obwodowym członu skokowego (HG) przynajmniej w przybliżeniu taką konfigurację i/lub wymiar, które pozwalają na przepływ płynu smarującego między pierwszym kanałem (K1) a drugim kanałem (K2), w każdym przypadku tylko w fazie niskociśnieniowej płynu smarującego w ułożyskowaniu skokowym (HL) bądź ułożyskowaniu poprzecznym (QL). Ta konstrukcja bądź układ działa zatem jak sterowanie zaworem suwakowym, które zapobiega niepożądanemu przepływowi wstecznemu płynu smarującego w fazach wysokociśnieniowych ułożyskowania poprzecznego (QL), jednak w fazach niskociśnieniowych zapewnia dostateczne wypełnienie szczeliny ułożyskowania poprzecznego płynem smarującym. [0017] W szczególności mimośrodowy mechanizm napędowy ma

9 8 układ pustych przestrzeni w powierzchni (L1) członu skokowego (HG). Ten układ pustych przestrzeni rozciąga się co najmniej na części obwodowego odcinka (UN) członu skokowego (HG) odpowiadającego fazie niskociśnieniowej mimośrodowego mechanizmu 2 napędowego i co najmniej odcinkowo ma ograniczenie przebiegające w odstępie od krawędzi tej powierzchni łożyskowej (L1). Poprawia to działanie blokowania przepływu wstecznego. W przykładzie wykonania według figury 3 konstrukcja ta jest ukształtowana zwłaszcza tak, że układ pustych przestrzeni ma co najmniej jedną pustą przestrzeń w postaci rowka rozciągającego się maksymalnie na półkolistym odcinku obwodowym członu skokowego (HG). Układ pustych przestrzeni może ewentualnie obejmować większą liczbę pustych przestrzeni usytuowanych z wzajemnym przesunięciem w kierunku obwodowym i/lub osiowym członu skokowego (HG), z których każda ma połączenie z systemem płynu smarującego. Umożliwia to stosunkowo duże przekroje poprzeczne dla przepływu płynu smarującego przy mimo to niezawodnym uszczelnieniu przed niepożądanym przepływem zwrotnym. [0018] Układ pustych przestrzeni może być ponadto w przednim bądź tylnym obwodowym odstępie kątowym (av bądź ah) ograniczony przez przedni i/lub tylny, względem kierunku obrotów, koniec obwodowego odcinka (UN) członu skokowego odpowiadającego fazie niskociśnieniowej. Umożliwia to przesunięcie fazowe początku bądź końca doprowadzania środka smarującego do ułożyskowania poprzecznego (QL). Wielkość takiego przesunięcia fazowego ograniczana jest zwykle do wartości - dodatnio lub ujemnie. Frey, Bernhard Pełnomocnik:

10 84P34368PL00 EP B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Mimośrodowy mechanizm napędowy dla działającej wolumetrycznie i jednokierunkowo pompy, mający następujące cechy: - co najmniej jeden człon skokowy (HG), - który jest bezobrotowo połączony z zawierającym oś (XX) wałem (W) mechanizmu korbowego, i - który ma co najmniej jedno, mimośrodowe względem osi (XX) wału (W) ułożyskowanie skokowe (HL); - człon sprzęgający (KG), który przez ułożyskowanie skokowe (HL) połączony jest z członem skokowym (HG), przy czym człon sprzęgający (KG) - nie bierze udziału w ruchu obrotowym i - ze swej strony jest przez ułożyskowanie poprzeczne (QL) połączony z co najmniej jednym członem tłocznym (DG) dla oscylacyjnego napędu pompowania zespołu cylindrowo-tłokowego pompy; - co najmniej jedno źródło (DQ) ciśnienia dla płynu smarowego, które na wyjściu jest połączone z ułożyskowaniem poprzecznym (QL), - system kanałów, który - łączy źródło (DQ) ciśnienia z ułożyskowaniem poprzecznym (QL), - wychodząc z połączonego ze źródłem (DQ) ciśnienia kanału przyłączowego (KA) obejmuje: - co najmniej jeden pierwszy kanał (K1), który przebiega przez człon skokowy (HG) do ułożyskowania skokowego (HL), i - co najmniej jeden drugi kanał (K2), który z tego ułożyskowania skokowego (HL) przebiega przez człon

11 sprzęgający (KG) do ułożyskowania poprzecznego (QL), - układ pustych przestrzeni, - który w obszarze ułożyskowania skokowego (HL) wewnątrz związanej z członem skokowym (HG) powierzchni łożyskowej (L1) przewidziany jest do dalszego kierowania płynu smarującego do co najmniej jednego drugiego kanału (K2), - który w obrębie powierzchni łożyskowej (L1) i w kierunku obwodowym członu skokowego (HG) ma przynajmniej w przybliżeniu taką konfigurację i/lub wymiar, które pozwalają na przepływ płynu smarującego między co najmniej jednym pierwszym kanałem (K1) a co najmniej jednym drugim kanałem (K2), przy czym układ pustych przestrzeni - rozciąga się na zasadniczej części odpowiadającego całej fazie niskociśnieniowej mimośrodowego mechanizmu napędowego - półkolistego obwodowego odcinka (UN) członu skokowego (HG), tak że przepływ płynu smarującego między co najmniej jednym pierwszym kanałem (K1) a co najmniej jednym drugim kanałem (K2) następuje w ułożyskowaniu skokowym (HL) bądź w ułożyskowaniu poprzecznym (QL), odpowiednio podczas zasadniczej części całej fazy niskociśnieniowej płynu smarującego, i wstrzymany jest przepływ zwrotny płynu smarującego w następnej fazie wysokociśnieniowej, - co najmniej na odcinku ma przebiegające w odstępie od krawędzi tej powierzchni łożyskowej (L1) ograniczenie, i - ma co najmniej jedną pustą przestrzeń w postaci rowka (HKN),

12 11 który rozciąga się w obrębie odpowiadającego fazie niskociśnieniowej mimośrodowego mechanizmu napędowego, półkolistego obwodowego odcinka (UN) członu skokowego (HG) i co najwyżej wzdłuż odpowiadającego fazie niskociśnieniowej mimośrodowego mechanizmu napędowego, półkolistego obwodowego odcinka (UN) członu skokowego (HG). 2. Mimośrodowy mechanizm napędowy według zastrz. 11, znamienny tym, że układ pustych przestrzeni zawiera kolejne puste przestrzenie, przy czym puste przestrzenie - w kierunku obwodowym i/lub osiowym członu skokowego (HG) są przesunięte względem siebie i - są razem lub oddzielnie połączone ze źródłem (DQ) ciśnienia. 3. Mimośrodowy mechanizm napędowy według zastrz. 1, znamienny tym, że układ pustych przestrzeni jest ograniczony w przednim obwodowym odstępie kątowym (av) i/lub tylnym obwodowym odstępie kątowym (ah) przez przedni i/lub tylny, w odniesieniu do kierunku obrotów, koniec odpowiadającego fazie niskociśnieniowej członu skokowego (HG), obwodowego odcinka (UN) członu skokowego (HG). 4. Mimośrodowy mechanizm napędowy według zastrz. 3, znamienny tym, że przedni obwodowy odstęp kątowy (av) i/lub tylny obwodowy odstęp kątowy (ah) układu pustych przestrzeni wynosi co najwyżej. Frey, Bernhard Pełnomocnik:

13

14

15