SE539384C2 - Lagringsarrangemang för en under högt tryck arbetande inbördes vridbar enhet - Google Patents

Description

Lagringsarrangemang för en under högt tryck arbetande inbördes vridbar enhet Föreliggande uppfinning avser ett lagringsarrangemang för en inbördes kring ett rotationscentrum vridbar enhet, innefattande en yttre del och en inre del, som med hjälp av högt hydrauliskt verkande tryck är anordnad att åstadkomma en fram- och återgående vridrörelse, eller av ett pålagt vridmoment från en fram- och återgående rörelse är anordnad att åstadkomma ett högt hydrauliskt tryck. Uppfinningen är framför allt avsedd för att åstadkomma en fram- och återgående vridrörelse av mindre än 360°, speciellt mindre än 180°.

Den inbördes vridbara enheten kan liknas vid en stator och en i förhållande till denna vridbar rötor, där dock enligt uppfinningen den yttre delen beroende på utförande kan verka som stator eller som rötor, och på motsvarande sätt den inre delen kan verka som rötor eller som stator.

Den yttre delen är anordnad att utåt radiellt helt omsluta liksom axiellt åtminstone omsluta en del av den inre delen, och innefattar ett centrumhål för att kunna anbringas på en vridbar axel. Den yttre delen är sammansatt av två sidodelar som axiellt omsluter en del av den inre delen och en mellan sidodelarna anordnad yttre ringdel som radiellt omsluter den inre delen. Vidare avgränsar den yttre delen med hjälp av den yttre ringdelen en radiellt inåt anordnad och huvudsakligen runt om gående urtagning i vilken den inre delen är anordnad att kunna vara vridbar. Vidare uppvisar den yttre delen på sin ringdel en, två eller flera vingar anordnade att skjuta in i urtagningen i radiell riktning inåt, och på motsvarande sätt är den inre delen försedd med en, två eller flera vingar anordnade att skjuta in i urtagningen i radiell riktning utåt. Härigenom bildas i urtagningen åtminstone två kamrar, utåt avgränsade av den yttre delen och inåt av den inre delen och i omkretsriktning av sidorna på de i urtagningen inskjutande vingarna på den yttre respektive inre delen. Genom tillförsel av hydraulolja under tryck till en eller flera av kamrarna kan då den yttre och inre delen i den vridbara enheten bringas att vrida sig i förhållande till varandra.

Ett exempel på en enhet av det ovan beskrivna slaget finns exempelvis i WO 2013/172761, där den yttre enheten liksom den inre enheten vardera i utföringsformen visad i Fig. 11 uppvisar två vingar, och på så sätt åstadkommande fyra kamrar i enheten, vilka kan påver-kas med hydraultryck för att vrida den rörliga delen i förhållande till den fasta delen.

En enhet av det ovan beskrivna slaget kan arbeta med att upptaga mycket stora yttre krafter undervridning, och detta i samtliga riktningar såsom axiella, radiella och tangentiella krafter samt kombinationer av dessa. För att undvika förslitning av de ingående delarna måste en bärande oljefilm finnas tillgänglig mellan vridenhetens samtliga ingående delars kontaktytor.

Ett problem som då uppkommer på grund av att den bärande oljefilmen mellan kontaktytorna måste ha ett högt hydrostatiskt tryck mellan kontaktytorna och att dessa måste kunna röra sig i två motsatta riktningar är att det inte går att använda elastomertätningar för tät-ningen mellan de inbördes vridbara delarna. Det är också ett problem med att erhålla till-räckligt höga hydrauliska tryck mot vingarna för att kunna åstadkomma höga vridande mo-ment på grund av läckage vid avsaknad av tätningar kring vingarna. Därigenom blir också den hydrauliska verkningsgraden hos enheten låg.

Vid hydraulisk trycksättning av vridenheten strävar den efter att utvidgas, vilket speciellt leder till att sidoväggar hos den yttre delen buktar ut varigenom det spel som finns mellan den inre delens vingar och sidoväggarna kan öka markant, varigenom internt läckage inuti enheten ökar och därigenom sjunker den hydrauliska verkningsgraden märkbart.

En dubblering av spelet mellan två delar leder till att läckagevolymen mellan de två delarna blir åtta gånger så stor, så för en vridenhet arbetande med högt tryck är det väsentligt att kunna hålla spelet mellan de två inbördes vridbara delarna så litet som möjligt och på en förbestämd fast nivå för att vridenheten ska kunna fungera effektivt och såsom avsett.

Det är därför ett ändamål med uppfinningen att lösa de ovannämnda läckageproblemen och att åstadkomma ett nytt och förbättrat lagringsarrangemang för en inbördes vridbar enhet, innefattande en yttre del och en inre del, som med hjälp av högt hydrauliskt verkande tryck är anordnad att åstadkomma en fram- och återgående vridrörelse, såsom beskrivits ovan.

Ovannämnda ändamål med uppfinningen uppnås med ett lagringsarrangemang där enligt uppfinningen åtminstone en av sidoväggarna hos den yttre delen är fast förbunden med den radiellt inåt mot den inre delen inskjutande åtminstone en vingen, som uppvisar en radiellt inåt vänd yta som är konkavt krökt för anslutning mot en utåt vänd konvex kontaktyta på den inre delen.

Enligt en föredragen utföringsform av lagringsarrangemanget är sidoväggarna hos den yttre delen fastbultade vid varandra, varvid en av sidoväggarna även är fastbultad vid den radiellt inåt mot den inre delen inskjutande åtminstone en vingen.

Enligt en ytterligare utföringsform av den ovan angivna föredragna utföringsformen av uppfinningen är en av sidoväggarna utformad integrerad med den radiellt inåt mot den inre delen inskjutande åtminstone en vingen.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är de båda sidoväggarna hos den yttre delen utformade i ett stycke och den radiellt inåt mot den inre delen inskjutande åtminstone en vingen är utformad genom urfräsning av ett i omkretsriktningen gående spår anslutande till den åtminstone en vingen.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar den yttre delen två radiellt inåt mot den inre delen inskjutande vingar, och den inre delen innefattar två radiellt utåt mot den yttre delen utskjutande vingar, varvid vingarna avgränsar fyra kamrar mellan den yttre delen och den inre delen.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen där vingarna avgränsar fyra kamrar är två diametralt belägna kamrar parvis förbundna med varandra genom tryckut-jämningskanaler passerande genom den inre delen.

Ett lagringsarrangemang enligt uppfinningen kan med fördel användas som dämpare för axelsvängningar hos drivlinor vid generatorer, gasturbiner och raffinörer, därtorsionssväng-ningar kan uppkomma vid olika belastningar. Vid sådana applikationer kan tryckbelast-ningar av upp till åtminstone 1200 bar vid en ytterdiameter av 240 mm och en axiell bredd av 70 mm hanteras av lagringsarrangemanget enligt uppfinningen. Lagringsarrangemanget kan också användas för en inbördes vridbar enhet som fungerar som en pump. Lagringsarrangemanget kan också användas vid en vridenhet för exempelvis ett vridbart sågsvärd hos en skogsmaskin. Vid en sådan applikation är det fråga om väsentligt lägre tryck än vad som angivits ovan, exempelvis upp till ca. 250 bar.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare i form av ett icke begränsande utföringsex-empel, speciellt visat med en utformning lämpad för att åstadkomma en fram- och återgående vridrörelse för ett sågsvärd i en skogsmaskin. På ritningarna visar Fig. 1 ett schematiskt tvärsnitt genom en vridbar enhet i vilket lagringsarrangemanget enligt uppfinningen tilläm-pas, Fig. la ena halvan av ett axialsnitt genom den vridbara enheten längs linjen A-A i Fig. 1, Fig. Ib ena halvan av ett axialsnitt genom den vridbara enheten längs linjen B-B i Fig. 1, Fig. lc ena halvan av ett axialsnitt genom den vridbara enheten längs linjen C-C i Fig. 1, Fig. 2 ett längsgående snitt genom den vridbara enheten i Fig. 1, Fig. 2a en ändvy av den vridbara enheten visad i Fig. 2 där den streckprickade linjen A-A visar placeringen av snittet i Fig. 2, Fig. 3 ett tvärsnitt genom den vridbara enheten i Fig. 1 i en annan axiell position, Fig. 4 ett längsgående snitt av den vridbara enheten i Fig. 1 i en annan position än i Fig. 2, Fig. 4a en ändvy av den vridbara enheten i Fig. 4 och där den streckprickade linjen A-A visar placeringen av snittet i Fig. 4, Fig. 5 en perspektivvy av en sidodel hos den vridbara enheten enligt uppfinningen i en annan utföringsform, Fig. 5a en frontvy av sidodelen i Fig. 5, och Fig. 5b ett tvärsnitt genom sidodelen i Fig. 5a längs den streckprickade linjen C-C.

I Fig. 1 visas således en vridbar enhet innefattande en yttre huvudsakligen ringformad del 1 och en inre huvudsakligen ringformad del 7, där den yttre delen 1 bildar ett hus som omsluter den inre delen 7 i radiell riktning och som också i axiell riktning åtminstone till en del omsluter den inre delen 7. Den yttre ringformade delen 1 innefattar en inre, också huvudsakligen ringformad kontaktyta 2, och från denna två stycken diametralt belägna radiellt inåt inskjutande vingar 3 och 4. Den yttre ringformade delen innefattar också två sidoväggar 5 och 6, som skjuter ner radiellt inåt utanför vingarna 3 och 4 och omsluter dem (framgår bäst av Fig. la - Fig. lc). Den inre huvudsakligen ringformade delen 7 uppvisar en radiellt utåt vänd kontaktyta 8, och från denna två stycken diametralt belägna radiellt utåt utskjutande vingar 9 och 10. Den yttre delen 1 och den inre delen 7 är inbördes vridbara kring ett rotationscentrum R. Vingarna 3 och 4 på den yttre delen 1 skjuter ut radiellt inåt så att vingarnas 3, 4 radiellt inåt vända ytor ligger i tät anslutning till den utåt vända kontaktytan 8 på den inre delen 7, och motsvarande skjuter vingarna 9 och 10 på den inre delen 7 ut radiellt utåt så att deras utåt vända ytor ligger i tät anslutning till den inåt vända kontaktytan 2 på den yttre delen 1. De radiellt inåt vända ytorna på den yttre delens vingar 3, 4 är konkavt krökta, med en krökningsradie motsvarande krökningsradien på den utåt vända kontaktytan 8 på den inre delen. På motsvarande sätt är de radiellt utåt vända ytorna på den inre delens vingar 9,10 konvext krökta, med en krökningsradie som motsvarar krökningsradien på den inåt vända kontaktytan 2 på den yttre delen. Spelet mellan den inre delens vingar 9, 10 och den yttre delens inåt vänd kontaktyta 2, liksom mellan den yttre delens vingar 3, 4 och den utåt vända kontaktytan 8 på den inre delen, uppgår lämpligen till i stor-leksordningen 0,01-0,04 mm.

Som framgår av Fig. 1 bildas det mellan den yttre delen 1 med dess vingar 3, 4 och den inre delen 7 med dess vingar 9,10 utrymmen eller kamrar 11,12,13,14, som således är avgränsade av den inre kontaktytan 2, de inåt vända sidorna på sidoväggarna 5, 6, den utåt vända kontaktytan 8 och sidorna på vingarna 3, 4 samt 9,10. Till två av kamrarna 12,13 är anslutet en oljekanal 15, 16 för tillförsel av hydraulolja resp. bortledande av hydraulolja, eller vice versa. Om olja tillförs till kammaren 12 via oljekanalen 15 kommer trycket i denna kammare att öka, vilket om den inre delen är fast ansluten till ett fäste medför att den yttre delen börjar vrida sig i medurs riktning genom att volymen på kammaren 12 ökar, och samtidigt strömmar då olja ut från kammaren 13 via oljekanalen 16 genom att volymen i denna kammare 13 minskar på grund av vridningen. Motsvarande sker även i kamrarna 14 resp. 11. Motsvarande oljekanaler kan vara anslutna även till dessa kamrar från en extern tillförsel, eller genom ett invändigt kanalsystem såsom kommer att beskrivas i samband med Fig. 3. Fig. la visar således högra halvan av ett snitt längs linjen A-A i Fig. 1, och där framgår då att dels att sidoväggarna 5, 6 på den yttre delen 1 omsluter den inre delen 7, och dels att ving-ens 4 inåt vända yta ligger an mot den inre delen 7 utåt vända kontaktyta. Fig. Ib visar den övre halvan av ett snitt längs linjen B-B i Fig. 1, och där då vingen 10 på den inre delen ligger an mot den inåt vänta kontaktytan 2 på den yttre delen. Fig. lc visar den övre halvan av ett snitt längs linjen C-C, och då passerar snitten inte någon av vingarna utan istället syns genomskärningen av kammaren 12, med de inåt respektive utåt vända kontaktytorna 2 och på den yttre delen respektive den inre delen.

I Fig. 2 visas ett längdsnitt genom en vridenhet med ett lagringsarrangemang enligt uppfinningen, taget längs snittlinjen A-A i Fig. 2a. Här visas den yttre delen som en tvådelad ring, bestående av en sidoring 17 och en ytterring 18, där det är ytterringen 18 som uppbär vingarna 3, 4 som visats i Fig. 1. Vidare omsluter ytterringen 18 radiellt den inre ringformade delen 7, som i sin tur på sin andra sida är förbunden med en fläns 19 genom att vara fastbultad i denna med en bult 20. Sidoringen 17 ärfastbultad i ytterringen 18 medelst bultar 21, anordnade i en bultcirkel intill hela omkretsen av de två ringarna 17, 18. Sidoringen 17 är dessutom för att öka styvheten i förbindelsen med ytterringens vingar 3, 4 fastbultad även i vingarna medelst bultar 22. Fig. 2a visar en ändvy av lagringsarrangemanget i Fig. 2 såsom sett från vänster i denna figur. Således är det frontytan av sidoringen 17 som syns, och på denna bultcirkeln med bultarna 21 och innanför denna, vid platserna för där vingarna 3, 4 är belägna bultarna 22 som förbinder sidoringen 17 med ytterringens vingar. I figuren visas även med den streckprickade linjen A-A läget för snittet såsom det visas i Fig. 2. Fig. 3 visar också ett tvärsnitt genom vridenheten, närmare bestämt genom ytterringen 18 och den inre delen 7. Således framgår hos ytterringen 18 de båda inåt riktade vingarna 3, 4, liksom hålen 21' för bultarna i bultcirkeln och hålen 22' för bultarna som ska förbindas med vingarna. Hos den inre delen 7 framgår dess båda utåt riktade vingar 9,10.1 figuren framgår även de kamrar 11,12,13,14 som bildats mellan ytterringen, den inre delen och vingarna. Figuren är dock speciellt ämnad att visa det invändiga kanalsystemet som företrädesvis är anordnat för oljetillförsel mellan kamrarna. Detta kanalsystem innefattar en första tvärgående kanal 23 som förbinder kammaren 12 med kammaren 14, samt en andra tvärgående kanal 24 som förbinder kamrarna 11 och 13 med varandra. Den andra tvärgående kanalen 24 är i figuren visad med streckade linjer eftersom den ligger i ett djupare axiellt plan såsom sett i figuren. När olja under tryck tillförs till kammaren 12 via oljekanalen 15 kommer denna olja att från kammaren 12 genom den tvärgående kanalen 23 och in i kammaren 14 och eftersom då kamrarna 12 och 14 kommer att utvidgas i omkretsriktningen kommer kamrarna 11 och 13 istället att minska i volym och olja strömmar då från kammaren 11 via den andra tvärgående kanalen 24 till kammaren 13 och via oljekanalen 16 ut ur kammaren till en ansluten oljetank. Fig. 4 visar ett snitt liknande det i Fig. 2 men i ett annat vinkelläge såsom framgår av den streckprickade linjen A-A i Fig. 4a. Här framgår då att snittet passerar genom en del som inkluderar den inre delens 7 båda vingar 9, 10, där de ligger an mot den yttre delens inåt vända kontaktyta 2. Fig. 5 visar en alternativ utformning av sidoringen 17 hos den yttre delen 1, och med på insidan av sidoringen är löstagbara vingar 25, 26 anordnade på frontytan, dvs. den yta som är vänd inåt i den vridbara enheten. De löstagbara vingarna 25, 26 är förbundna med sidoringen 17 via bultar insatta genom hålen 22' och fastdragna i de löstagbara vingarna. På denna sidoring 17 kan sedan en yttre ring 18 monteras fast med hjälp av bultar via bultar insatta i bulthålen 21' i bultcirkeln. Även en inre del 7 monteras så att den hålls fast av den yttre ringen 18, för att i princip bilda en enhet liknande den som visats i de övriga figurerna. Även på den inre delen anordnade vingar kan vara anordnade på motsvarande sätt som vingarna 25, 26 på sidoringen 17. En vridenhet av detta slag torde dock inte kunna belastas med samma höga tryck som utföringsformerna enligt de andra figurerna.

Såsom framgår av flera av ritningsfigurerna är tätningsringar 27 anordnade i spår 28 i kontaktytor mellan den yttre delen och den inre delen, men dessa kontaktytor är inte utsatta för samma förslitningstryck som råder mellan de andra kontaktytorna 2, 8 och vingarna, och spelet där dessa tätningsringar 27 är anordnade är större än det spel som kan godtas för att åstadkomma det hydrostatiska tryck som tätar mot vingarna.

Det harovan nämnts att de visade utföringsformerna av uppfinningen är gjorda för en fram-och återgående vridrörelse hos ett sågsvärd. I en sådan tillämpning är således den ena eller andra av den yttre och den inre delen förbunden med sågsvärdet. Denna kan då med sågsvärdet med den visade utformningen vridas fram och tillbaka över en vinkel som i praktiken inte är större än ungefär 60°, med fyra vingar anordnade i den vridbara enheten. Den andra delen är då fast förbunden med en axel, med rotationscentrum R såsom nämnts ovan, och vid denna tillämpning är den axel som är förbunden med den andra delen en hålaxel som i sin tur kan omsluta en ytterligare, inuti hålaxeln roterbar axel som behöver vara anordnad för att driva sågsvärdets kedja.

Det är uppenbart för fackmannen att ett lagringsarrangemang av det slag som beskrivits här ovan kan användas för många tillämpningar där två delar ska vridas inbördes och som arbe-tar under relativt högt tryck för att kunna hantera stora belastningar. Det är också uppenbart för en fackman att arrangemanget kan innefatta enbart en vinge på varje del, eller fler än två vingar på varje del. Rent generellt gäller att ju fler vingar som enheten innefattar desto högre vridmoment kan uppnås, men i motsvarande grad minskar också den utnyttj-ningsbara vridvinkeln för enheten.

Om lagringsarrangemanget används som pump lägger man istället på ett utvändigt vridmoment på den yttre eller inre delen för att vrida denna, medan den andra av de två delarna är stillastående, och då kan på motsvarande sätt hydraulolja pumpas med högt tryck genom att kamrarna omväxlande bringas att pressa ut olja under högt tryck.

Claims (7)

1. Lagringsarrangemang för en inbördes kring ett rotationscentrum (R) vridbar enhet, innefattande en yttre del (1; 17,18) och en inre del (7), som med hjälp av högt hydrauliskt verkande tryck är anordnad att åstadkomma en fram- och återgående vridrörelse, eller av ett pålagt vridmoment från en fram- och återgående rörelse är anordnad att åstadkomma ett högt hydrauliskt tryck, varvid den yttre delen (1) är försedd med sidoväggar (5,6) anordnade att axiellt åtminstone omsluta en del av den inre delen (7), och varvid den yttre delen (1; 17, 18) innefattar ett radiellt inåt anordnat och huvudsakligen runt om gående utrymme (11,12,13,14) i vilken den inre delen (7) är anordnad att kunna vara vridbar, vilket utrymme (11,12,13,14) i omkretsriktningen avgränsas av åtminstone en från den yttre delen (1; 17, 18) radiellt inåt inskjutande vinge (3, 4; 25, 26) liksom av åtminstone en från den inre delen (7) radiellt utåt utskjutande vinge (9,10), vilka vingar (3, 4, 9,10) avgränsar åtminstone två utrymmen/kamrar (11,12,13,14) mellan den yttre delen (1; 17,18) och den inre delen (7), kännetecknat av att åtminstone en av sidoväggarna (5, 6; 17,18) hos den yttre delen är fast förbunden med den radiellt inåt mot den inre delen (7) inskjutande åtminstone en vingen (3, 4; 25, 26), som uppvisar en radiellt inåt vänd yta som är konkavt krökt för anslutning mot en utåt vänd konvex kontaktyta (8) på den inre delen (7).

2. Lagringsarrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att sidoväggarna (17,18) hos den yttre delen är fastbultade (21) vid varandra, varvid en av sidoväggarna (17) även är fastbultad (22) vid den radiellt inåt mot den inre delen (7) inskjutande åtminstone en vingen (3, 4).

3. Lagringsarrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att en av sidoväggarna (5, 6) är utformad integrerad med den radiellt inåt mot den inre delen (7) inskjutande åtminstone en vingen (3, 4).

4. Lagringsarrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att de båda sidoväggarna (5, 6) hos den yttre delen (1) är utformade i ett stycke och den radiellt inåt mot den inre delen inskjutande åtminstone en vingen (3, 4) är utformad genom urfräsning av ett i omkretsriktningen gående spår anslutande till den åtminstone en vingen (3, 4).

5. Lagringsarrangemang enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att den yttre delen (1; 17,18) innefattar två radiellt inåt mot den inre delen inskjutande vingar (3, 4; 25, 26), och att den inre delen (7) innefattar två radiellt utåt mot den yttre delen (1; 17, 18) utskjutande vingar (9, 10), varvid vingarna (3, 4, 9, 10) avgränsar fyra utrymmen/kamrar (11,12,13,14) mellan den yttre delen (1; 17,18) och den inre delen (7).

6. Lagringsarrangemang enligt krav 5, kännetecknat av att två diametralt belägna utrymmen/kamrar (11, 13; 12,14) är parvis förbundna med varandra genom tryckutjämnings-kanaler passerande (24, 23) genom den inre delen (7).

7. Lagringsarrangemang enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att den yttre delen (1; 17,18) och den inre delen (7) är anordnade omslutande en axel, varvid en av den yttre delen (1; 17,18) och den inre delen (7) är vridfast förbunden med axeln.