CZ200126A3 - Rychloběžný převod s mazáním olejem, zejména pro zapouzdřená železniční hnací ústrojí - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká rychloběžného převodu s mazáním olejem, zejména pro zapouzdřené železniční hnací ústrojí, přičemž zpětné olejové kanály vedou z labyrintových komor bezdotykových těsnění hřídele k olejové vaně převodové skříně.

Dosavadní stav techniky

Mazání moderních, rychloběžných železničních hnacích ústrojí je všeobecně založeno na tom, že hnané kolo nabírá při náběhu podle druhu ponorného mazání svými zuby olej z olejové vany převodové skříně, dále smáčí hnací pastorek a následkem rozpojení záběru kol vytváří se vzrůstající frekvencí otáčení jemnou směs oleje se vzduchem, která se rozděluje po celém převodu a tím také ostřikuje úložná místa hnacího hřídele v převodové skříni.

Spolehlivé důkladné utěsnění oleje a plynu, odolné proti opotřebení, na bezdotykových těsněních hřídelí těchto ložisek směrem ven, je přitom u pohonů s rychloběžnými velkými ozubenými koly značný problém. Pro použití připadají pravidelně v úvahu labyrintová těsnění, jejichž funkce spočívá ve škrcení tlaku ve spárách. Z labyrintových komor těsnění se olejová mlha, která tam kondenzuje, stále odlučuje přes sifonový systém a přes zpětné olejové kanály vede zpět do oběhu do. uzavřené převodové skříně, čímž se má zamezit tomu, že jmenovitá hodnota prosakujícího oleje přes vnější odváděči • · «· ·· ···· · · ···· ♦ · · · · komory nečistot labyrintového těsnění směrem ven stoupá. Zpětné olejové kanály jsou k tomu účelu vedeny ve spádu a ústí nad olejovou vanou.

U velmi rychloběžných pohonů se přitom vyskytuje jev, že směs oleje se vzduchem se s přibližnou úhlovou rychlostí hnaného kola v převodové skříni unáší s sebou jako takzvané vlečené proudění a v důsledku vnitřního tření se značně zahřívá a roztahuje, a proto se labyrintová těsnění ostřikují intenzivněji. To vyžaduje mimo jiné mimořádnou funkční schopnost zpětného vedení oleje z labyrintových komor těsnění, aby se zamezilo jeho únikům.

Pro redukci zahřívání olejové mlhy třením na únosnou míru, se musí mimo jiné usilovat o udržení co možná nejmenšího množství oleje v převodové skříni a tedy vnitřního tření směsi oleje se vzduchem a o vytvoření pokud možno nerušených poměrů proudění v převodové skříni. Na druhé straně musí být zajištěno, že převod nesmí v žádném případě běžet na sucho, což by vedlo k zadření, takže množství oleje, bezpodmínečně nutné pro bezpečný provoz musí být zachováno. Z toho vyplývají velmi úzké tolerance stavu oleje, které musí být spolehlivě monitorovány.

Speciálně pro železniční hnací ústrojí, ale také pro jiné použitelné rychloběžné převody, tedy existuje úkol zlepšit odvod oleje z mezerových těsnění, aby bylo dalekosáhlé zamezeno prosakování oleje a vytvořit pokud .možno spolehlivý, to znamená citlivý a s náležitými tolerancemi pracující ukazatel stavu oleje, bez podstatného narušování poměrů proudění v převodové skříni.

Podstata vynálezu

Tento úkol je vyřešen rychloběžným převodem s mazáním olejem, zejména pro zapouzdřené železniční hnací ústrojí, přičemž zpětné olejové kanály vedou z labyrintových komor bezdotykových těsnění hřídele k olejové vaně převodové skříně, podle vynálezu, jehož podstatou je, že zpětné olejové kanály ústí do oblastí, ve kterých se při provozu a nezávisle na směru otáčení převodu samočinně nastavuje relativní podtlak, přičemž oblasti s podtlakem jsou tvořeny axiálními úzkými místy mezi zubovou oblastí hnaného kola a sousedícími stěnami převodové skříně.

Podle vynálezu se s pomocí Bernoulliho efektu při běžícím převodu vytváří v ústí zpětného olejového kanálu podtlak, který účinně podporuje odtékání oleje z labyrintových komor bezdotykového těsnění hřídele. Podle Bernoulliho je totiž statický tlak v rychle proudící kapalině menší než v klidné, respektive pomalé kapalině, a sice o tolik menší, čím větší je proudová diference. Zúží-li se tedy uměle oblast převodové skříně, kterou protéká vlečené proudění, zvýší se v této oblasti rychlost vlečeného proudění a statický tlak se na tomto místě vůči celému systému relativně snižuje. Ustí-li zpětné olejové kanály do takové oblasti, vzniká ve zpětném olejovém vedení při provozu sací účinek, který podstatně podporuje odtékání oleje, kondenzovaného v těsnicím systému. Dotyčné uspořádání tak fyzikálně působí jako Venturiho trubice, i když pro jiné určení. Účelným způsobem se úzká místa umísťují do oblasti převodové skříně, ve které vládne nejvyšší rychlost vlečeného proudění, totiž do blízkosti okruhu hnaného kola. Obzvlášť vhodné místo se při využití spádu vedení zpětných olejových kanálů nachází bezprostředně nad olejovou vanou. Pokud se zúžení provedou zesílením materiálu stěn převodové skříně v této oblasti, mohou se tak do nich současně pojmout výhodným způsobem vrtané otvory pro zpětné olejové kanály z hnaného kola. Zesílení materiálu jsou přednostně tvarovaná tak, že změna průřezu ·· ·· ·· ···· ·· · • · · ·· · · 9 9 9 9 9 vlečeného proudění v obou směrech otáčení nastane pokud možno bez tvoření vírů. Kromě toho může být v dalším otvoru, uspořádaném bezprostředně vedle těchto otvorů, uložen ještě plovák, který je možné pozorovat průzorem a odečítat stav oleje. Toto uspořádání plováku ještě v zesílené oblasti stěn skříně přispívá k tomu, že chování proudění směsi oleje se vzduchem se ani v úzkém místě ani v dalších citlivých oblastech nenarušuje a dále tedy odpadají jinak obvyklá nákladná trubková vedení pro plovák. Nadto je odečítání stavu oleje v této oblasti, pokud se ve výhodném dalším provedení vynálezu shoduje s plošným těžištěm přípustného hladinoměru olejové lázně, nezávisle na tom, zda je převodová skříň ve vodorovném stavu či nikoliv, podmíněno například sklonem trasy. V neposlední řadě zde zajišťují vyúsťující zpětné olejové kanály dostatečně velké množství oleje pro plovák, pokud převod stojí.

Aby se sací účinek využil také pro odvádění oleje z ložisek hnacího pastorku, mohou tato zpětná olejová vedení rovněž ústit do uměle zúžených oblastí.

Náklady a potřeba místa pro provedení převodu podle vynálezu jsou zanedbatelně malé a výroba je bezproblémová. Zařízení samo nevyžaduje údržbu a v žádném případě nepotřebuje cizí energii. S výjimkou plováků vynucených okolnostmi za účelem zvýšení odečítací hladiny, nej sou. v žádném případě zapotřebí mechanicky .pohyblivé ..díjy. Další výhodná provedení jsou popsána v dodatkových patentových nárocích.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen na základě příkladu provedení podle příslušných obrázků, na kterých znamená

obr. 1 řez A-A převodovou skříní železničního hnacího ústrojí v rovině osy hnaného kola podle obr. 3, obr. 2 řez B-B podle obr. 3 rovnoběžný s řezem A-A v rovině těžiště hladinoměru oleje a obr. 3 boční pohled na převodovou skříň ve směru nápravy.

Příklady provedení vynálezu (

Na obr. 1 a 2 je znázorněno hnané kolo 1 železničního hnacího ústrojí, které je poháněno blíže neznázorněným pastorkem. Hnané kolo 1 je sešroubováno s tělesem 2 hnaného kola, které je za tepla spojeno s blíže neznázorněnou nápravou motorového vozu. V převodové skříni

3. jsou hnané kolo 1 a hnací pastorek uloženy pomocí válečkových ložisek 4. Převodová skříň 1 je dole uzavřena olejovou vanou 5, která je přibližně do středu zubů hnaného kola 1. naplněna převodovým olejem. Utěsnění mezi převodovou skříní 3. a tělesem 2. hnaného kola je provedeno pomocí labyrintových těsnění 6. Tato bezdotyková mezerová těsnění dovolují vysoké relativní rychlosti a prakticky nepodléhají opotřebení. Prosakování labyrintového těsnění 6 nelze ovšem v důsledku tlaku olejové mlhy u rychloběžného provozu úplně zabránit, proto se unikající olej filtruje přes sifonový systém 7 a přes zpětné olejové kanály 8. v oběhu se téměř úplně přivádí zpět do olejové vany 5.. Pouze nepatrné stopy oleje, které se už do oběhu nedostanou, se společně se znečištěnými částicemi nahromaděnými z vnějšku odvádějí přes vnější odváděči komory nečistot 9.

Převodová skříň 3 má z hlediska techniky proudění optimální obrys, jak je čárkovaně zvýrazněno na obr. 1 a 2. Tento obrys dovoluje « · • · · · · · · · » « 6· t · · · · · i · · · v · • · ···»···· • · · · ·· ·· «, · ·’· · unášení vlečeného proudění chudého na tření a víry, sestávajícího ze směsi oleje se vzduchem, takže nedochází k nadměrnému zahřívání této olejové mlhy. V oblasti nejspodnějších zubů a pat zubů hnaného kola 1 jsou však obrysy bočních stěn převodové skříně 3 utvářeny takovým způsobem, že přecházejí do zúžených oblastí Η).. K tomu účelu se stěny tělesa stále zesilují tak, že v oblasti vrcholné hodnoty tohoto zesílení materiálu probíhají vnitřní stěny převodové skříně 3. kolmo dolů až k olejové vaně 5., čímž ve spodní oblasti zubového věnce a patek zubů hnaného kola 1 vznikají požadovaná úzká místa. Zpětný olejový kanál 8. hnaného kola 1 se realizuje příčným otvorem 8a k sifonovému systému 7 a navazujícím vertikálním otvorem 8b. který je proveden v materiálovém zesílení stěn tělesa. Vertikální otvor 8b ústí ve výši spodní oblasti zubů hnaného kola 1 uvnitř vrcholové hodnoty materiálového zesílení, tedy přesně v oblasti 10. ve které se při běžícím převodu nastavuje nezávisle na směru otáčení největší relativní podtlak ve srovnání s celým systémem, uvnitř uzavřené převodové skříně 3_. Tento podtlak způsobuje sací účinek, který zcela podstatně zesiluje odtok olejových průsaků z labyrintových komor těsnění 6, respektive sifonových systémů 7. Následkem sacího účinku již dále neutíká téměř žádný převodový olej, což odlehčuje životnímu prostředí a dlouhodobě garantuje konstantní množství oleje v převodové skříni 3.

Pro životnost převodu je to tudíž nakonec obzvlášť důležité, protože rychloběžné převody musí pracovat s co možná nejmenším množstvím oleje, aby se viskozita tvořící se směsi oleje se vzduchem a tím její schopnost zahřívání udržela co nejmenší, aniž by se na druhé straně převod nedostatkem oleje zničil. Přesná kontrola stavu oleje bez rušivého ovlivňování poměrů proudění je proto důležitou podmínkou pro vysokorychlostní pohony.

• ·

Obr. 2 a 3 znázorňují jeden příklad provedení. Podle něj je bezprostředně před nebo po vrcholovém bodu materiálového zesílení ve stěně převodové skříně 3. upraven vertikální plovákový otvor 11, který je svou spodní částí ve spojení s olejovou vanou 5_ a nahoře se kříží s horizontálním vybráním 12, které je směrem ven utěsněno průzorem 13. S pomocí plováku 14 se pozorovací výška zvedá přes dilatační spáru od převodové skříně 3 a olejové vany 5., která je přibližně v souladu s hladinou oleje, aniž by byly potřebné další dodatkové díly, které indikaci prodražují nebo by napomáhaly jiným rušivým vlivům v citlivé oblasti proudění prostoru převodu.

Jak je patrné z obr. 3 je v dalším výhodném provedení vynálezu hladina oleje v přesném souladu s místem indikace stavu oleje, čímž je vizuální možnost identifikace stavu oleje úplně nezávislá na eventuálním nakloněném stavu převodové skříně A

Z obr. 3 je dále velmi dobře patrné, že také zpětné olejové kanály 15 od ložiska 16 pastorku jsou vedeny v zúžené oblasti LO proudění pod ložiskem 17 hnaného kola, čímž se také odsává olej od ložiska 16 pastorku při využití Bernoulliho efektu.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Rychloběžný převod s mazáním olejem, . zejména pro zapouzdřené železniční hnací ústrojí, přičemž zpětné olejové kanály (8, 15) vedou z labyrintových komor bezdotykových těsnění hřídele k olejové vane (5) převodové skříně, vyznačující se tím, že zpětné olejové kanály (8, 15) ústí do oblastí (10), ve kterých se při provozu a nezávisle na směru otáčení převodu samočinně nastavuje relativní podtlak, přičemž oblasti (10) s podtlakem jsou tvořeny axiálními úzkými místy mezi zubovou oblastí hnaného kola (1) a sousedícími stěnami převodové skříně (3).
2. 2. Rychloběžný převod podle nároku 1, vyznačující se tím, že úzká místa jsou tvořena materiálovými zesíleními ve stěnách převodové skříně (3).
3. 3. Rychloběžný převod podle nároku 2, vyznačující se tím, že materiálová zesílení jsou tvarována tak, že vlečené proudění je v obou směrech chudé na víry.
4. 4. Rychloběžný převod podle nároku 1, vyznačující se tím, že labyrintová komora těsnění (6) hřídele navazuje sifonovým systémem (7) na zpětné olejové kanály (8, 15).
5. 5. Rychloběžný převod podle nároku 2, vyznačující se tím, že zpětné olejové kanály (8) jsou od ložiska hnaného kola provedeny vrtanými otvory (8a, 8b) v materiálových zesíleních.

   • · · · · · · · · · · · • · φ φ φ · · · > φ
6. 6. Rychloběžný převod podle nároku 2, vyznačující se tím, že zpětné olejové kanály (15) jsou od ložiska pastorku tvořeny zpětnými olejovými vedeními, vytvarovanými ve stěnách tělesa skříně (3).
7. 7. Ukazatel stavu oleje pro rychloběžný převod podle nároku 3, vyznačující se tím, že ve vrcholné blízkosti materiálového zesílení je zapuštěn vrtaný otvor (11) spojený s olejovou vanou (5) pro plovák (14), který je viditelný průzorem (13).
8. 8. Ukazatel stavu oleje podle nároku 8, vyznačující se tím, že, vrtaný otvor (11) leží v plošném těžišti přípustné hladiny olejové lázně.