NO338172B1 - Eksenterdrivmekanisme for volumetriske pumper og motorer - Google Patents

Abstract

En eksenterdrivmekanisme for volumetrisk fungerende pumper eller motorer omfatter følgende innslag: a) det er anordnet minst ett slagelement (HG) som er dreiefast forbundet med akselen (W) til veivdriften, og som oppviser en slagopplagring (HL) eksentrisk med hensyn til denne aksen (XX) for akselen; b) slagopplagringen (HL) forbinder slagelementet (HG) med et koblingselement (KG) som ikke deltar ved dreiebevegelsen, og som for sin del er forbundet ved hjelp av en tverropplagring (QL) med minst et trykkelement (DG) for den frem- og tilbakegående transportdrift av minst en stempelsylinderenhet; c) det er anordnet minst en trykkløftekilde (DQ) for smørefluid, hvilken kilde på utgangssiden er forbundet ved hjelp av et kanalsystem med tverropplagringen (QL; d) utgående fra en tilslutningskanal (KA) som er forbundet med trykkløftekilden (DQ), omfatter kanalsystemet minst en første kanal (Kl) som forløper ved hjelp av slagelementet (HG) i slagopplagringen (HL), og minst en andre kanal (K2) som forløper fra denne slagopplagringen ved hjelp av koblingselementet (KG) i tverropplagringen (QL).

Description

Oppfinnelsen vedrører en eksenterdrivmekanisme for volumetrisk fungerende pumper eller motorer med trekkene angitt ved innledningen av patentkrav 1. Slike drivmeka-nismer er kjent innen teknikkens stand.

Slagelementet som er dreiefast forbundet med akselen til veivdriften kan med sin ek-sentriske slagopplagring med hensyn til aksen for denne akselen for eksempel utformes som veivtapp for en vanlig veivaksel, koblingselementet som veivstand og trykkelementet som stempel, svingbart forbundet med veivstangen ved hjelp av en stempelpinne. Veivtapp/veivstanglageret og stempelpinnelageret tilformer sammen atter en opplagring med en translatorisk frihetsgrad rettet på tvers i forhold til lageret, altså en tverropplagring. For smørefluidtilføringen til tverropplagringen vurderes det da et kanal- eller bo-ringssystem som strekker seg - utgående fra en trykkløftekilde - gjennom veivakselen og veivstangen til stempelpinnen. Denne smøremiddeltilføringen forløper også gjennom veivtapp/veivstanglageret, dvs. gjennom slagopplagringen. Av hensyn til matingen og fordelingen av smørefluidet i lavtrykksfasen for den etterfølgende hydrodynamiske dannelse av en smørefilm i høytrykksfasen ved hjelp av innbyrdes dreiebevegelse mellom lagerflatene anordnes det på kjent måte tilsvarende stort dimensjonerte storformede utsparinger som omslutter lageret i lagerflatene.

Nå råder i den respektive høytrykksfasen mellom lagerflatene i tverropplagringen - minst ved siden av kontinuerlige innbyrdes dreiebevegelser, med viktige konstruksjoner imidlertid utelukkende - oscillerende bevegelsestilstander med stillstand som praktisk ikke tillater oppbygningen av hydrodynamiske smørefilmer med tilstrekkelig bæreevne. I disse områdene inntreffer det i tillegg at ikke kun en utilstrekkelig smørestoffpute inn-føres i lavtrykksfasen i lagerspalten - dette skjer over slaglageret som står i forbindelse med tverropplagringen - men at denne puten i høytrykksfasen ikke tillates å strømme raskt bort. Denne bortstrømningen kan atter skje over slaglageret. På grunn av utspa-ringene nevnt over i lagerflatene på slaglageret er det behov for forbedringer i de kjente eksenterdrivmekanismer med henblikk på denne ønskede smøretrykkoverholdelse.

US 4132510 A beskriver en kompressor av en Scotch-yoke typen; som omfatter et stempel som består av et par sylindriske hunndeler, en skyveknapp avgrenset mellom de motstående bunnene av stempelet og som kan gli langs de indre overflatene av disse i retning vinkelrett på aksen til stempelet, og en sveiv kam som er festet til en drivaksel som strekker seg gjennom motstående åpninger definert i sideveggen av stempelet, dvs. i en paret del av de sylindriske deler, og montert i en boring roterbart anordnet i glideren. I denne kompressoren, blir den ovennevnte paret del av sylindriske bunnet videre forsynt med motstående åpninger eller vinduer i retning av den frem- og tilbakegående, slik at deler av flankene av glideren kan gå inn i de nevnte vinduer, og dermed øke et slag av stemplet.

Formålet med oppfinnelsen er derfor fremskaffelsen av en eksenterdrivmekanisme som med henblikk på opplagringen utmerker seg med virksom og sikker smøring og smøret-rykkoverholdelse. Løsningen av dette formålet defineres med trekkene i patentkrav 1. i kombinasjonssammenheng avhenger disse trekkene ved løsningen blant annet på at strømningsforbindelsen mellom tverropplagringen og kanalsystemet til smørefluidtilfør-selen i høytrykksfasen alltid er lukket ved hjelp av de uavbrutte lagerflatene i slagopplagringen, og derved er en uønsket tilbakestrømning av smørefluidet hindret.

Det fremheves at fremfor alt ved høytrykkspumper og tilsvarende motorer som i stedet for en utpreget veivaksel kun oppviser en eksenterskive eller flere av den samme, likeledes tilsvarende eksenterkulisser med ren translatorisk glidebevegelse i forhold til trykkelementene som sitter på disse kulissene, muliggjøres ved hjelp av oppfinnelsen en pålitelig glidesmøring og derved en høytrykksdrift med tilfredsstillende mekanisk virk-ningsgrad.

En vesentlig videreutvikling av oppfinnelsen består i at hulromsinnretningen er anordnet i en lagerflate på slagelementet, hvilken innretning strekker seg over minst en del av periferiavsnittet til slagelementet motsvarende lavtrykksfasen til eksenterdrivmekanismen og oppviser minst avsnittsvis en begrensning som forløper med avstand fra kantene til denne lagerflaten. Derved oppnås en spesielt virksom tetning av hulromsinnretningen mot smørefluid tilbakestrømning. For den samme optimeringshensikt fungerer en videreutvikling på den måte at hulromsinnretningen oppviser minst ett hulrom i form av et spor som strekker seg høyst over et halvsirkelperiferiavsnitt av slagelementet.

I visse anvendelser vurderes en annen videreutvikling med den følge at hulromsinnretningen omfatter flere hulrom som er anordnet forskjøvet i forhold til hverandre i periferi- og/eller aksialretning, og som alltid står i forbindelse med smørefluidsystemet. Dette muliggjør sammenlikningsvis store tverrsnitt for smørefluidstrømning, dessuten med pålitelig tetning mot uønsket tilbakestrømning.

En likeså vesentlig videreutvikling av oppfinnelsestanken forestiller seg at hulromsinnretningen i en fremre eller bakovervendt vinkelavstand med hensyn til dreieretningen er begrenset av den fremre og/eller den bakovervendte enden av periferiavsnittet til slagelementet motsvarende lavtrykksfasen. Dette muliggjør i visse anvendelser hensiktsmessig faseforskyvning ved begynnelsen eller slutten av smørefluidtilførselen til tverropplagringen. Derved kan det tas hensyn til eventuelt opptredende faseforskyvninger og/eller endringer av den tidsmessige trykkgradienten som følge av kompressibiliteten til arbeidsmediet. Derved kommer prinsipielt positive, så som også negative vinkelav-stander med hensyn til det geometriske død- eller vendepunkt for eksenterdrivmekanismen i betraktning.

Oppfinnelsen skal forklares ytterligere under henvisning til utførelseseksempelet som vises skjematisk på tegningene, i hvilke:

Fig. 1 og

Fig. 2 viser som foretrukket anvendelseseksempel av oppfinnelsen en radialstempel-maskin i aksialt eller radialt oppriss, Fig. 3 viser i forstørret målestokk et delsnitt som er orientert på tvers i forhold til ho-vedakselen, og som inneholder eksenterdrivmekanismen for pumpen i henhold til fig. 1 og 2, og Fig. 4 viser et delaksialsnitt av eksenterdrivmekanismen med et delvis antydet radialt-rykkelement og tilordnet stempel, likeledes sylinder.

Med radialstempelmaskinen i henhold til fig. 1 og 2 dreier det seg om en 5-sylinder-pumpe med sylinderstempelenheter (Zl) til (Z5) drevet av en aksel (W) som er konsen-trisk i forhold til aksen (X-X) for akselen (W) og er anordnet jevnt fordelt over dens periferi. I sentralhuset (GZ) befinner det seg en eksenterdrivmekanisme enda illustrert i enkeltdeler. Drivmomentet innledes av en motor, som ikke illustreres, over en aksel-stump (WS).

Eksenterdrivmekanismen illustrert på fig. 3 og 4 omfatter et slagelement (HG) som er dreiefast forbundet med akselen (W), og som oppviser en slagopplagring (HL) eksentrisk med hensyn til denne aksen (XX) for akselen. Slagopplagringen (HL) forbinder slagelementet (HG) med et koblingselement (KG) som ikke deltar ved dreiebevegelsen, og som for sin del ved hjelp av en tverropplagring (QL) er forbundet med et trykkelement (DG) for den oscillerende transportdriften av en stempelsylinderenhet. Med det foreliggende, foretrukne anvendelseseksempel er slagelementet en enkel eksenterskive som sitter dreiefast på akselen (W) eller er tildannet i ett stykke med denne. Slagelementet danner ved dets ytre periferi en lagerflate (LI) som sitter i en tilsvarende, sylind-risk lagerflate (L2) på koblingselementet og danner derved en slagopplagring (HL). Følgelig innehar konstruksjonen tross anbringelsen av flere sylindere ingen utpreget veivaksel.

Trykkelementet er tildannet i eksempelet som en hylse forskyvbart opplagret i et hus (GH) radialt i forhold til akselen, i hvilket det sitter et stempel (KO) som står under ar-beidstrykk. Dette presser i eksempelet den hovedsakelig eller tilnærmelsesvis jevne, nedre frontflaten (Fl) av trykkelementet med store krefter mot en jevn frontflate (F2) av koblingselementet (KG). Flatene (Fl) og (F2) danner som lagerflater til sammen tverropplagringen (QL). De utsettes utelukkende for translatorisk glidebevegelse i forhold til hverandre. Eventuelt kan stempelet selv med dets nedre frontflate danne den nevnte lagerflaten til tverropplagringen.

Enn videre er det anbrakt en trykkløftekilde (DQ) for smørefluid, hvilken kilde på utgangssiden er forbundet ved hjelp av et kanalsystem med tverropplagringen (QL). Utgående fra en tilslutningskanal (KA) som er forbundet med trykkløftekilden (DQ), omfatter kanalsystemet en første kanal (Kl) som forløper ved hjelp av slagelementet (HG) i slagopplagringen (HL), og minst en andre kanal (K2) som forløper fra denne slagopplagringen ved hjelp av koblingselementet (KG) i tverropplagringen (QL).

I området ved slagopplagringen (HL) er det anordnet innenfor lagerflaten (LI) som er forbundet med slagelementet (HG), en hulromsinnretning for videreføring av smøreflu-idet til minst en andre kanal (K2), og denne hulromsinnretningen har innenfor lagerflaten (LI) og i periferiretning av slagelementet HG) minst tilnærmelsesvis en konfigurasjon og/eller utstrekning som tillater en smørefluidgjennomstrømning mellom den første og den andre kanalen alltid kun innenfor en lavtrykksfase av smørefluidet i slagopplagringen (HL) eller tverropplagringen (QL). Denne konstruksjonen eller konfigurasjonen virker således i betydningen av en skyveventilstyring som hindrer en uønsket tilbake-strømning av smørefluidet i høytrykksfasen til tverropplagringen, imidlertid sikres en tilstrekkelig fylling av tverrlagerspalten med smørefluid i lavtrykksfasen.

I detalj har eksenterdrivmekanismen en hulromsinnretning i en lagerflate (LI) på slagelementet (HG). Denne hulromsinnretningen strekker seg over minst en del av lavtrykk sfasen til eksenterdrivmekanismen motsvarende periferiavsnittet (UN) av slagelementet (HG) og oppviser minst avsnittsvis en begrensning som forløper med avstand fra kantene av denne lagerflaten (LI). Dette forbedret tilbakestrømssperrevirkningen. I utførel-seseksempelet vist i figur 3 er konstruksjonen så spesielt innrettet at hulromsinnretningen oppviser minst et hulrom i form av et spor (HKN) som strekker seg høyst over et halvsirkelperiferiavsnitt av slagavsnittet. Eventuelt kan hulromsinnretningen omfatte flere hulrom som er anordnet forskjøvet i forhold til hverandre i periferi- og/eller aksial - retningen til slagelementet (HG), og som alltid står i forbindelse med smørefluidsyste-met. Dette muliggjør forholdsmessig store tverrsnitt for smørefluidstrømningen, dessuten med pålitelig tetning mot uønsket tilbakestrømning.

Hulromsinnretningen kan videre tildannes begrenset i en fremre eller bakovervendt vinkelavstand (av eller ah) med hensyn til dreieretningen av den fremre og/eller den bakovervendte enden av periferiavsnittet (UN) til slagelementet (HG) motsvarende lavtrykksfasen. Dette muliggjør en faseforskyvning ved begynnelsen eller slutten av smørefluidoverføringen til tverropplagringen. Omfanget av en slik faseforskyvning be-grenses i alminnelighet hensiktsmessig til en verdi på - positivt eller negativt - omtrent 10°

Claims (6)

1. - Eksenterdrivmekanisme for volumetrisk og enveis fungerende pumper om-fattende følgende innslag: minst ett slagelement (HG) - som i dreifast måte er forbundet til en aksel (W) til en veivdrift, som inneholder en ekse (XX), og - som har minst én eksentrisk slagopplagring (HL) med hensyn til denne aksen (XX) for akselen (W); a) slagopplagringen (HL) forbinder slagelementet (HG) med et koblingselement (KG) som ikke deltar ved dreiebevegelsen, og som for sin del er forbundet ved hjelp av en tverropplagring (QL) med minst et trykkelement (DG) for den oscillerende transportdrift av minst en stempelsylinderenhet; b) det er anordnet minst en trykkløftekilde (DQ) for smørefluid, hvilken kilde på utgangssiden er forbundet ved hjelp av et kanalsystem med tverropplagringen (QL); c) utgående fra en tilslutningskanal (KA) som er forbundet med trykkløftekilden (DQ) omfatter kanalsystemet minst en første kanal (Kl) som forløper ved hjelp av slagelementet (HG) i slagopplagringen (HL), og minst en andre kanal (K2) som forløper fra denne slagopplagringen ved hjelp av koblingselementet (KG) i tverropplagringen (QL),karakterisert vedde følgende innslag: d) i området ved slagopplagringen (HL) er det innenfor en lagerflate (LI), som er forbundet med slagelementet (HG), anordnet en hulromsinnretning for viderefø-ring av smørefluidet til minst en andre kanal (K2), og denne hulromsinnretningen har innenfor lagerflaten (LI) og i periferiretning av slagelementet (HG) minst tilnærmelsesvis en konfigurasjon og/eller utstrekning som tillater en smørefluidgjennomstrømning mellom den første og den andre kanalen alltid utelukkende innenfor en lavtrykksfase av smørefluidet i slagopplagringen (HL) eller tverropplagringen (QL).

2. Drivmekanisme ifølge krav 1,karakterisertved at hulromsinnretningen strekker seg i en lagerflate (LI) på slagelementet (HG), hvilken flate strekker seg over minst en del av periferiavsnittet (UN) til slagelementet (HG), som tilsvarer lavtrykksfasen til eksenterdrivmekanismen, og oppviser minst avsnittsvis en begrensning som forløper med avstand fra kantene av denne lagerflaten (LI).

3. Drivmekanisme ifølge krav 2,karakterisertv e d at hulromsinnretningen oppviser minst ett hulrom i form av et spor (HKN) som strekker seg høyst over et halvsirkelperiferiavsnitt av slagelementet.

4. Drivmekanisme ifølge krav 2 eller 3,karakterisertv e d at hulromsinnretningen omfatter flere hulrom som er anordnet forskjøvet i forhold til hverandre i periferi- og/eller aksialretning av slagelementet (HG), hvilke hulrom er forbundet med hverandre eller atskilt med smørefluidsystemet.

5. Drivmekanisme ifølge hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat hulromsinnretningen er begrenset i en fremre eller bakovervendt periferivinkelavstand (av eller ah) med hensyn til dreieretningen av den fremre og/eller den bakovervendte enden av periferiavsnittet (UN) til slagelementet (HG) motsvarende lavtrykksfasen til slagelementet (HG).

6. Drivmekanisme ifølge krav 5,karakterisertv e d at den fremre og/eller den bakovervendte vinkelavstanden (av eller ah) til hulromsinnretningen utgjør høyst omtrent 10°.