172210. lajstromszámú szabadalom • Hidrosztatikus forgógép
5 172210 6 lokfelületeivel határolt — tér növekszik. A térfogatnövekedés a két 4 kisnyomású elosztótér és a környezet nyomása között p0 nyomáskülönbséget (depresszió) létesít, melynek hatására a folyadék beáramlik a hidrosztatikus forgógépbe. A 2 forgórész forgása a folyadékot átviszi a 7 munkatérbe. A 7 munkatér csökkenése következtében a folyadék a munkatérhez csatlakozó két 3 nagynyomású elosztótéren és 5 csatornán keresztül, Pi—Po nyomáskülönbséggel növelt energiával kiáramlik a forgógépből. A p,—p0 nyomáskülönbség arányos a 2 forgórész tengelyén átadott forgatónyomaték nagyságával, az időegységben átáramló folyadékmennyiség pedig arányos a fordulatszámmal. A forgógép teljesítményének növeléséhez, és hatásfokának javításához a p, üzemi nyomás növelésére, a forgógép lapátjai és az állórész furatát határoló palást közötti tömítés javítására, és az ugyanitt jelentkező súrlódás csökkentésére van szükség. Ezt célozza a forgógép lapátjainak találmány szerinti kiképzése, amelyet részletesen a 3. ábra kapcsán ismertetek: A 3. ábrán kinagyítva látható a 2 forgórész hornyában elhelyezkedő egyik 8 lapát, melynek az állórész furatát határoló palásttal érintkező végén a lapátot r sugarú hengerpalást felület határolja. Ezt a felületet a 13 horony megszakítja és két részre osztja. A 13 horony tengelyirányban helyezkedik el. A lapáttőhöz csatlakozó 9 horony teret a 13 horonnyal egy vagy több 14 furat köti össze. A lapátcsúcson kialakított 13 horony és az állórész palástja között s, és s2 rések jelentkeznek. Tekintettel arra, hogy a lapátcsúcsot határoló hengerszakasz r sugara valamivel kisebb az állórész furatának egyes szakaszain jelentkező D átmérőjű, vagy d átmérőjű szakasz sugaránál, vagy az R átmeneti sugárnál, a 13 horony két oldalán kívülről nézve konfúzorszerűen szűkülő, belülről nézve diffúzorszerűen bővülő rések jelentkeznek. Jelöljük a 13 horony egyik oldalán a lapátcsúcs felületét A-val. Ebben az esetben a 8 lapátnak a 9 horonytérrel határos tövén felülete közelítően 2A-val egyenlő (a horonyból eredő eltérések az 1 : 2 arányt lényegesen, nagyságrendben nem érintik). Tételezzük fel, hogy a 3. ábrán bemutatott lapát baloldala a p, nyomású tér, jobboldala pedig a p0 kisnyomású tér. A nyomásviszonyok hatására, éspedig a P]—p0 nyomáskülönbség következtében a munkafolyadék az Sj és s2 résen keresztül a p, nagynyomású térből a p0 kisnyomású tér irányába áramlik. Az s, rés baloldalán elhelyezkedő csatorna a 8 lapát r sugarú palástfelülete és az 1 állórész D, illetve d átmérőjű palástfelülete által határolt finom felületű konfúzor, miértis az s, résben a ;j.f átfolyási tényező értéke igen jól megközelíti az 1 értéket. Az s2 rés baloldalán a 13 horony mellett a lapátot éles sarok határolja, miértis a viszkózus munkafolyadéknak az s2 résen való átáramlásánál szűkülés, kontrakció lép fel. A szűkülés (kontrakció) következtében, valamint azért, mert az s2 rést a konfúzorénál rosszabb hatásfokú diffúzor követi, az s2 résnél a jí.2 átfolyási tényező kisebb mint az s, rés tj., átfolyási tényezője. (Az s, és s2 rés mérete az 1. és 2. ábrán bemutatott állandó fajlagos térfogatú forgógépnél egyenlő.) Mivel az s2 réshez tartozó átfolyási tényező kisebb az s, réshez tartozó átfolyási tényezőnél, vagyis [i2 < [i.,, a 2 forgórész 9 horonyterében pj-nél kisebb, de p0-nál nagyobb szabályozó nyomás (ps) lép fel. A 8 lapátra • ható hidrosztatikus erők a 7 .munkatérben nincsenek. egyensúlyban: a 8 lapát r palástfelületére A.p, erő hat, a 9 horonytérben levő lapátvégre pedig 2,A.ps erő, s minthogy a 2.A.ps erő nagyobb mint az A.p, erő, ennek következtében a 8 lapátra sugárirányban kifelé mutató olyan erő hat, mely a 8 lapátot az 1 állórész palástja felé közelíti, az s, és s2 rést csökkenteni igyekszik. Az Sj és s2 rés 0-ra nem csökkenhet, mert ebben az esetben megszűnne az az olajáramlás, mely a ps nyomás kialakulását előidézi, ezért megszűnne a réseket záró erőhatás is. Ekkor pedig érvényesülne az A.p, erő hatása a rés nyitása formájában (a kisnyomású oldalon a lapátra ható A.p0 erő elhanyagolható a többihez viszonyítva, így a vizsgálatnál figyelmen kívül hagyhatjuk). A két ellentétes hatás eredőjeként a 8 lapát r palástfelülete és az 1 állórész D és d palástfelülete között minimális Sj és s2 rés alakul ki. Ennek következtében a felületek között minimális lesz az olaj átszivárgása, a p( üzemi nyomás fokozható, a forgógép teljesítménye növelhető; a lapát és az állórész palástja közötti jó tömítés tehát biztosítva van. Ugyanakkor a felületek között állandóan viszkózus folyadék van jelen, tiszta folyadéksúrlódás alakul ki, tehát a súrlódási veszteség minimális lesz. A következőkben röviden ismertetem a hidrosztatikus forgógépek lapátjainak a találmány szerinti kiképzése esetén a lapátvég környezetében jelentkező hidraulikus viszonyokat : A hidrosztatikus forgógépnél — motor és szivattyúüzemben egyaránt — a p{ nagynyomású térelemeket p0 kisnyomású térelemektől az 1 állórész D és d palástfelületeivel érintkező 8 lapátok r sugarú palástfelülete, valamint 1 állórész és 2 forgórész érintkező homlokfelülete választja el. Az érintkező palástfelületek között Pl—p0 nyomáskülönbség hatására — a lapátcsúcsban levő 13 horony melletti — s, és s2 réseken folyadék áramlik át. Az S] rést megelőzően <P( nyomás oldalán) az átáramlás D vagy d, és r palástfelületekkel határolt konfúzoron, mint jól lekerekített nyíláson jön létre, ezért a [Aj átfolyási tényező jól megközelíti az 1 értéket. Az s2 résnél a 13 horony oldalfelülete és a 8 lapát r palástfelülete éles sarkot képez, miértis az átáramlás csak a folyadéksugár szűkülése (kontrakciója) mellett jöhet létre. Ezért az s2 résnél a u2 átfolyási tényező sokkal kisebb 1-nél, tehát ;a, =-a2. A \x2 átfolyási tényező értékét csökkenti az is, hogy s2 rést követően (p0 nyomás oldalán) az átáramlás D vagy d, és r palástfelületekkel határolt — a konfúzornál rosszabb hatásfokú — diffúzoron át jön létre. Említett körülmények a 13 horonyban, 14 furatban, valamint a 9 horonytérben ps szabályozónyomást hozzák létre, mely p, nyomásnál kisebb, p0 nyomásnál nagyobb. A ps szabályozónyomás 8 lapát tövén kétszerakkora felületre hat, mint a lapát csúcsán a P| nyomás. Ezért a ps nyomás 8 lapátot 2 forgórészből kitolni igyekszik, miáltal s, és s2 rés csökken. Az S) és s2 rés 0-ra nem csökkenhet, mert ekkor megszűnne az a folyadék átáramlás, mely feltétele ps szabályozónyomás kialakulásának, ekkor pedig a lapát csúcsának P| nyomással terhelt oldalán s, és s2 rést létrehozó, illetve növelő hatást fejt ki. A két ellentétes hatás (a rést csökkentő és növelő) olyan optimális egyensúlyi állapotot eredményez, ahol s, és s2 rés minimális, és minimális átáramlás mellett (minimális szivárgási veszteség) az egymáson elmozduló palástfelületek között a folyadék jelenlétét az üzemi viszonyoktól függetlenül (álló vagy forgó motor, fordulatszám nagyságának, irányának a megváltozása, terhelésválto5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
