189137. lajstromszámú szabadalom • Hidrodinamikus erőátviteli szerkezet,melynek erőátviteli közege éghetetlen vízalapú folyadék,olaj vagy szintetikus folyadék
1 2 189 137 A találmány tárgya hidrodinamikus erőátviteli szerkezet, előnyösen hidrodinamikus tengelykapcsoló, melynek folyékony halmazállapotú erőátviteli közege lehet valamely vízalapú töltőfolyadék, pl. maga a víz, valamely olaj vagy valamely szintetikus folyadék. Hidrodinamikus tengelykapcsolón olyan konstrukciót értünk, melynek lényeges alkotóelemei a valamely hajtás tengelyéhez rögzített szivattyúkerék, valamely munkagép tengelyéhez rögzített turbinakerék, valamint olyan házfél, mely körülfogja- legalább részben - a turbinakereket és mely többnyire mereven van a szivattyúkerékhez kapcsolva, egyes speciális megoldásoknál pedig a turbinakerékhez van erősítve. A továbbiakban a találmányt hidrodinamikus tengelykapcsolóval kapcsolatos kiviteli példán ismertetjük, a leírásból szakember számára kitűnik, hogy az említett folyékony közeg alkalmazásával üzemelő olyan erőátviteli szerkezetekre is érvényesek a mondottak, melyek kifejezetten tengelykapcsoló jellegű erőátviteli szerkezeteknek nem minősülnek, de a leírásban megadott üzemi körülményekhez hasonló feltételek között valósítják meg az energiaközlést a munkagéppel erőátvitel útján. A hidrodinamikus tengelykapcsoló lehet torlóteres, előkamrás, de lehet ettől eltérő kivitelű is. Az olajjal (szénhidrogénbázisú vagy szintetikus folyadék), mint töltőfolyadékkal működő hidrodinamikus tengelykapcsolók esetében a munkafolyadék a csapágyak kenését is biztosítja, ezért ilyen típusoknál a munkatér és a csapágytér közös. A túlterhelés elleni biztosítást - különösen állandó töltésű hidrodinamikus tengelykapcsolók esetében- olvadóbetétes csavar látja el. A biztosítás lényege : meghatározott hőmérsékleten olvadó fémmel töltött - egyébként átfúrt - csavart helyeznek el a hidrodinamikus tengelykapcsoló házán. A névleges hőmérsékleten - illetve hőmérséklet-tartományban- az olvadóbetét kiolvad és szabaddá teszi az utat a töltőfolyadék számára, hogy a munkatérből kilépjen. A folyadékkilépés következtében létrejövő töltéscsökkenés befolyást gyakorol az átvihető nyomaték nagyságára, illetve a hajtógép és a munkagép szétválasztását eredményezi. Az olajjal töltött hidrodinamikus tengelykapcsolókon kívül a műszaki gyakorlatban - újabban - elterjedtek az éghetetlen folyadékkal, például emulzióval vagy vízzel töltött hidrodinamikus tengelykapcsolók. A víz alkalmazását a fajlagos teljesítmény-jellemzők javulása, az energiahordozómegtakarítás és különösen a töltőfolyadék viszonylag alacsony ára indokolja. Víztöltés esetén a tengelykapcsoló üzemében figyelembe kell venni a folyadék fizikai jellemzőinek lényeges eltérését a szénhidrogénbázisú, vagy szintetikus munkafolyadékok jellemzőinek változásához képest. A tengelykapcsolók biztosítási hőmérséklete általában meghaladja a 373 °K (100 *C) értéket. A töltőfolyadék alacsony forráspontja miatt megfelelő nyomásbiztosítás beépítése is szükséges. Gondoskodni keli ugyanakkor a hatékony korrózióvédelemről is, különösen a csapágyak vonatkozásában. Különösen nagy problémát jelentett víztöltésű hidrodinamikus tengelykapcsolóknál a csapágyak megfelelő elszigetelése, védelme a korrodáló munkafolyadéktól, annak figyelembevételével, hogy a biztosítási szintig bármilyen üzemállapot üzemszerűen kialakulhat, annak következményeivel együtt (pl. telítési nyomások). Javasoltak ugyan olyan megoldást, mely szerint a csapágy emulzióban vagy vízben forog, ez azonban a nagyfokú korrózió miatt üzemszerű használatra nem alkalmazható. A leggyakoribb csapágyvédelmi változat az, 10 hogy a munkatér és a csapágy közé speciális vagy közönséges tömítéseket építenek be, melyek elvá. lasztják a csapágyaktól a vizet, illetve az emulziót. De ha a nyomáscsökkenés iránya a belső munkatérből a csapágyakon át vezet, akkor a hidrodina- 15 mikus tengelykapcsoló normális (vagy a normálistól eltérő, de még megengedett) üzeme, illetve a tömítőelemek kopása következtében óhatatlanul szivárgás következik be, vagyis a csapágyak a korróziót keltő munkafolyadéktól nem óvhatok meg, ez pedig a csapágyak idő előtti tönkremeneteléhez vezet. Víztöltésű hidrodinamikus tengelykapcsolók esetében a csapágyak korrózió elleni védelmét általában abból a megfontolásból vezetik le, hogy a 25 belső munkatérből kiindulva, a nyomás-csökkenés útja nem a csapágyakon keresztül halad, hanem azokat megkerülő úton vezet. A víztöltésü hidrodinamikus tengelykapcsolóknál jelentkező másik alapvető probléma a megfele- 30 lő nyomásbiztosítás kialakítása. A nyomásbiztosításra ismert olyan megoldás, ahol a tengelykapcsoló-házat legyengítik, s a megengedett maximális belső nyomás elérésekor a ház szétszakad. Nyilvánvaló, hogy ez a megoldás meglehetősen drága, s az 35 újbóli üzembehelyezés körülményes. Ismert olyan megoldás is, hogy a ház külső kerületén elhelyezett olvadóbetétes csavar mintájára hasadótárcsás biztosítást alkalmaznak, ugyancsak a külső kerületen elhelyezve. Ennek az a hátránya, hogy a centrifugá- 40 lis erőtérből származó nyomás következtében (különösen a változó fordulat és a belső töltési szintben mutatkozó különbség miatt) a nyomásérték pontos meghatározása és beszabályozása nehézségekkel jár. 45 Ezen hiányosság kiküszöbölésére dolgoztuk ki a hasadótárcsás biztosítás továbbfejlesztett megoldását, mely a 177 894. lsz. magyar szabadalom tárgya. Ez a megoldás szélsőséges üzemi viszonyok között is megbízható és olcsó védelmet nyújt a csapágyak 50 korróziója ellen, és valódi túlnyomásnál működésbe lépő, egyszerűen cserélhető nyomásbiztositó szerve van. A nyomásbiztositást a hidrodinamikus tengelykapcsoló külső palástjáról a munkatér alsó részébe benyúló cső végén elhelyezett hasadótár- 55 csás fejjel teremtik meg. A hasadótárcsás fej - üzemszerűen körgyűrű alakú folyadékrétegen átnyúlva - a mindenkori telítési nyomást érzékeli, abból a feltételből kiindulva, hogy a telítési nyomás és a hőmérséklet függvénykapcsolat víz esetén pon- 60 tos működési tartományt jelölhet ki. Az alkalmazás során kitűnt, hogy e megoldásnak - előnyei mellett - hátránya, hogy a folyadékgyűrűn átnyúló, a külső atmoszférával összeköttetésben álló cső a hidrodinamikus tengelykapcsolóban járulékos vesztesé- Q5 get okoz. Kerestük ezért a helyes elv más módon 2
