197412. lajstromszámú szabadalom • Dugattyus gép, főleg szivattyú
1 HU 197412 A 2 A találmány tárgya dugattyús gép, amely az ipar és a mezőgazdaság bármely területén, főleg szivattyúként, de akár kompresszorként, vagy motorként is alkalmazható. Polinszky: „Műszaki lexikon” c. könyvében (I. kötet, Akadémia Kiadó, 1970, 897-899. oldal), vagy Vincze Árpád: „Hidraulikai és pneumatikái táblázatok” c. könyvében (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983) részletes ismertetésre kerülnek a jelenleg ismert, különféle szivattyúk és kompresszorok. Például a forgódugattyús szivattyúk, illetve kompresszorok olyan téfogatkiszorításos gépek, amelyekben egy, vagy több koncentrikus, vagy excentrikus forgó kiszorítóelem, a kerülete mentén szállítja a folyadékot, vagy gázt a szívócsonktól a nyomócsonk felé. Ilyenek például a fogaskerék-, piskóta- (ROOT), és a forgódobos szivattyúk, továbbá a zárótolattyús szivattyúk, illetve kompresszorok. Széles körben elterjedtek a fenti nyomtatványokból is ismert forgótolattyús, axiáldugattyús, illetve bolygótárcsás szivattyúk illetve kompresszorok, továbbá a hasonló szerkezeti kialakítású hidraulikus és pneumatikus motorok. Ez utóbbiak közös jellegzetessége, hogy a hajtott tengelyen rögzített bolygótárcsa, vagy alakos vezérlőpálya végzi a dugattyútestben axiálisan eltolható dugattyú menesztését, mégpedig a vezérlőpályának, illetve a bolygótárcsának, vagy pedig a dugattyútestnek a forgatása révén. A folyadékszállítást, illetve a gáznemű közeg szállítását tehát ezeknél a dugattyúk egymás utáni axiális mozgatásával érik el. Ez azzal is jár, hogy közel egyenletes folyadékszállítás és kellően kiegyenlített üzem csak a lehető legnagyobb számú dugattyú alkalmazása esetén érhető el. Ennek egyrészt határt szabnak a szerkezeti méretek, másrészt viszont több dugattyú esetén elkerülhetetlenül nő a mozgástvezérlő mechanizmus bonyolultsági foka, a gyártás pontosságigénye, a gép ára és a meghibásodás lehetősége is. A fenti nyomtatványokból ismert továbbá a csavarszivattyúk különböző változatai, így például az egy-, vagy többorsós csavarszivattyúk. Ezeknél az axiális irányú folyadékszállítás, azaz a térfogatkiszorítás a csavannenet és a ház által kőzrezárt terekben történik. A csavarorsó forgatóhajtással van hajtókapcsolatban és a házban úgy van ágyazva, hogy az axiális irányban ne mozdulhasson el. Jóllehet a csavarszivattyúk hatásfoka kielégítő, hiányosságukként említhető meg, hogy ezekhez speciális orsómenetprofílra van szükség, amelynek az előállítása igen körülményes és költséges. Továbbá, a csavarszivattyúk viszonylag kis mennyiségek szállítására valók, ugyan a szállított mennyiség a fordulatszám növelésével szűk határok között növelhető. Mivel a résveszteségek csökkentése végett a ház belső palástja és a csavarorsó külső palástja között a lehető legkisebb hézag tartandó, ezáltal az eltömődés veszélyével kell számolni, vagyis csak megfelelően szűrt, azaz szilárd részecskékből mentes folyadékok szállításánál jöhetnek a csavarszivattyúk főleg szóba. A belső-égésű motorok területén az alternáló dugattyús, hagyományos motorok mellett egy sor forgódugattyús motor is ismertté vált, azonban ezek küzöl viszonylag elterjedtnek legfeljebb a Wankelmotor tekinthető. Ennél a dugattyú belső fogazató bolygókerék, azaz fogaskoszorú, amelynek belső fogazása a ház központi fogaskerekén gördül le. A dugattyú külső kerülete nem köralakú, hanem körívekből álló háromszög-alakú, amelynek az átmérője minden irányban egyenlő. Az excenter-tengelyt forgatva a forgódugattyú cikloisokat ír le. A dugattyú által ily módon „lesepert” terület közel piskóta-alakú. Ez a terület a palásttal körülvéve képezi valójában a hengert, amely beömléssel és kiömléssel van ellátva (lásd pl. Dr. Abrahám: „A közúti közlekedés kézikönyve” c. könyvét, I. kötet, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1978, 746. oldal). A fenti forgódugattyús belsőégésű motor ugyan egyszerűbb szerkezeti kialakítású, mint a hagyományos alternáló-dugattyús motor, mégis a szélesebb körben való elterjedésének ezidáig komoly akadálya, hogy a dugattyú éltömítését és hűtését nem sikerült megnyugtatóan megoldani. Továbbá, az alternáló-dugattyús motorok viszonylag bonyolult forgattyús mechanizmusát ennél csak részben sikerült kiküszöbölni, hiszen itt excenter-tengelyt kell alkalmazni a forgatónyomaték létrehozásához. További hiányossága a fenti motornak, hogy a henger, a forgódugattyú, valamint a vezérlés szerkezeti egységei túl bonyolultak és drágák, ami nagy ráfordítást és fokozott gyártási követelményeket támaszt. Ismert továbbá a USA 4 462 345 számú szabadalmi leírásból olyan dugattyús gép, amelynél hengeres házban axiálisan eltolható dugattyúk vannak elrendezve, amelyek közös központi hajtótengellyel vannak kapcsolatban. Ez a kapcsolat úgy van kialakítva, hogy a dugattyúk egyik oldalán kialakított és szelepeit munkaterek munkaközege által a dugattyút axiálisan elmozdító erőhatást a központi tengely forgómozgásává alakítják mozgásvezérlő egység révén. Ez a mozgásvezérlő egység a tengelyen kiképzett horonyszerű kényszerpályából és azzal együttműködő nyúlványból áll, amely a dugattyúhoz van rögzítve. Á fenti megoldás hiányossága, hogy viszonylag hoszú tengelyt kell alkalmazni, amelyen a két vezérpályának el, kell férnie a kettőzött elrendezésből következően. így ez a tengely erős csavarási és hajlítási igénybevételt szenved, ami korlátozza e megoldás alkalmazhatóságát. Továbbá, a szerkezeti elrendezésből adódóan ez a megoldás igen helyigényes és viszonylag sok szerkezeti elemből ál). A mozgásvezérlő szerkezetnél problematikus, hogy az igen kényes mozgásvezérlés a viszonylag kis átmérőjű tengely és a dugattyú központi furata között történik, így a nyomatékátadásra viszonylag kis működő felületek állhatnak csak rendelkezésre, amelyek következésképpen fokozott terhelésnek vannak kitéve, ami fokozott kopásveszéllyel jár. Mivel ennél a megoldásnál a központi hajtótengely szerepel egyúttal vezértengelyént is, kétoldalt a szeleprendszerhez csak a főtengely bontásával lehet hozzáférni, ami a szerelést és a karbantartást tovább bonyolítja. Mivel itt a henger csak hosszirányban osztott kivitelű lehet, a belső működő hengeres felületek megmunkálása és a tömítés eleve problematikus. A DE 3 000 276 számú közrebocsátási irat olyan kombinált forgódugattyús négyütemű motort ír le, amelynél a hengeres dugattyú a hengerben alternáló és egyúttal forgó mozgást is végez egyetlen löket alatt. Ehhez a motor mozgásvezérlő egységgel van ellátva, amely a hengeren kívül kialakított kettőzött 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
