203397. lajstromszámú szabadalom • Hőgát tengelyekhez
1 HU 203 397 B 2 A találmány tárgya hőgát egy tengely adott tengelyrésxéhez a tengely egy másik, az adott tengelyrésznél melegebb tengelyrészéről a hőnek hővezetéssel történő továbbjutásának csökkentésére, amely elsősorban ott alkalmazható, ahol a forgó tengelyek a csapágyazási Helyük közelében nagy hőhatásoknak vannak kitéve. Az ipar, elsősorban pedig a gépipar különböző területein igen gyakran ke.il magas hőmérsékletű térben forgó mozgást végző szerkezeti elemekkel, például tengelyeket működtetni. Ilyen terület például a meleg gá zok szállítását megvalósító berendezések területe, ahol a ventilátor, fúvó járókereke a forró füstgázban forog, ilyen esetekben a tengely hűtésének optimális megoldása alapvető fontosságú az egész berendezés üzembiztonságának szempontjából. A fonó füstgáz hatására ugyanis felmelegszik a berendezés fúvótengelyének a füstgázban lévő része. A hővezetés folytán azonban felmeleg szik a tengelynek azon része ís, amely már kívül esik a tbíró füstgázon. A tengely felmelegedése adott esetben olyan mértékű is lehet, hogy hatására a tengely csapágyazása tönkremehet. Tengely hűtésére többféle módszer ismeretes. Általában elterjedt megoldás az, hogy a tengelyhez tartozó csapágy a csapágyházai kettősfalúra képezi ki, és abban víz vagy olaj keringetésével hűtik a csapágyat. Ennek a megoldásnak hátránya, hogy a csapágy külső hűtött gyűrűje és a tengely közötti jelentőssé váló hőmérsékkíküiőnbség hatására az illesztések megváltoznak, és a tengely például szorulhat. Egy másik ismert megoldás a léghűtés. Léghűtésnél a forró gázzal érintkező tengelyrész és a tengely csapágyazása között szoros illesztéssel elhelyezett, és a tengellyel együtt forgó tárcát alkalmaznak, amely a csapágy felé hővezetéssel terjedő hő egy részál a környezeti levegőnek leadja. Ugyanez a megoldás kiiakítMtó úgy is, hogy a tárcsa lapátokkal van ellátva vagy vízzel van hűtve. Még egy további ismert megoldás úgy van kiképezve, hogy a tengely mellett a csigaházban uralkodó depresszió hatására egy, a tengelyt körülvevő csövön keresztül beáramoltatott levegővel hűük a tengelyt. Ezek a megoldások azonban szükségszerűen meglévő konstrukciós elemekkel végzik a tengely hűtését, a hőnek hővezetés útján történő továbbjutását azonban nem csökkentik, azaz nem érhető el kielégítő, és a berendezés biztonságos működését szolgáló hőelvezetés. A találmánnyal célul tűztük ki egy olyan hőgát kidolgozását tengelyekhez, amely egy tengely adott tengelyrészéhez, a tengely egy másik, az adott tcngeiyrésznéi melegebb tengelyrészéről a hőnek hőelvezetéssel történő továbbjutását csökkenti. A találmány az ismert megoldásoknál sokkal hatásosabb és egyenletesebb tengelyhűtést tesz lehetővé, illetőleg a tengelynek a hővezetéssel történő felmelegedését akadályozza meg, egy viszonylag egyszerű konstrukciós kialakítással úgy, hogy ugyanakkor biztosítva van az is, hogy a tengely merevsége, szilárdságát megszabó másodrendű nyornatéka ne csökkenjen le. A találmány felismerése az volt, hogy azt a tengelyrészt, amely hővezetés útján felmelegedne, hőgáttal leválasztjuk, és a melegen maradó tengelyrészt és ezt a leválasztott tengelyrészt úgy kapcsoljuk ismét össze egymással, hogy az összekapcsolás helyén a tengelyrészek olyan a tengely átmérőjét meghaladó átmérőjű kör kerülete mentén egyenletesen elosztott részkeresztmetszetekkel kapcsolódnak össze, amelyek a hőleadó felületet lényegesen megnövelik és a hővezetés minimálisra csökkentik. A találmány további felismerése az volt, hogy a hőleadás tovább növelhető, ha a két tengelyrészt összekötő tengelyszakaszon belül levegőt áramoltatunk. Természetesen a gépipar területén számos olyan megoldás is található, ahol egy tengely két tengelyrészre van osztva, mi több, ezek a tengely eredeti átmérőjénél nagyobb átmérőjű összekötőelemmel vannak összekapcsolva. Ilyen megoldást ismertet a GB 2 045 350 sz. szabadalmi leírás is. Ez a megoldás éppúgy, mint számos hasonló megoldású tengelykapcsolók, csak mechanikailag varrnak méretezve, és rugalmas, hajlítónyomatékot nem visznek át, és a hővezetés útján a hő tovább terjed. A karimás csőkötések szintén tartalmaznak hasonló elemeket. Itt azonban nem szempont - nem is veszik figyelembe hogy a hő terjedését a csőkötés megakadályozza, mi több, esetenként még segíti is a hőátadást a csőkötés, hiszen az elemek között szoros kapcsolat van. A találmány tehát hőgát egy tengely adott tengelyrészéhez, a tengely egy másik, az adott tengelyrésznél melegebb tengelyrészéről a hőnek hővezetéssel történő továbbjutásának csökkentésére. A találmány lényege az, hogy a két tengelyrész bármelyikük átmérőjénél nagyobb befoglaló méretű tartóelemmel van ellátva, amelyek kerületük mentén egyenletesen elosztva elhelyezett összekötő elemekkel vannak koaxiálisán és mereven összekapcsolva, és az összekötő elemek keresztmetszeteinek összege legfeljebb akkora, mint bármelyik tengelyrész keresztmetszete, A találmány szerinti megoldást, és a találmány szerinti megoldáshoz vezető felismerést az ábrákon ismertetjük részletesebben. Az 1. ábrán látható egy, a találmány szerinti hőgát kiindulási teltételeit tükröző elrendezés vázlata, a 2. ábrán látható a találmány egy példakénti kiviteli alakja oldalnézetben és részben metszetben, a 3., 4 és 5. ábrákon a 2. ábra A-A vonal mentén vett metszete látható több kiviteli alakjában, a 6. ábrán a találmány szerinti hőgát még egy további kiviteli alakja látható, a 7. ábrán látható a 6. ábrán B-B vonal mentén vett metszete, a 8. ábrán a találmány szerinti hőgát még egy további kiviteli alakja látható, míg a 9. ábra a 8. ábra A-A vonal menti metszetét mutatja. Az 1. ábrán látható tehát a találmány szerinti hőgát elve, és a szerkezeti elrendezés lényege. Az ábrán látható, hogy a tengely két 1 és 2 tengelyrész összekapcsolásával van kiképezve. Első lépésben tételezzük fel, hogy a két 1 és 2 tengelyrész egyetlen folytonos tengelyként van még kialakítva. Legyen ekkor a tengely Pl pontján iá hőmérséklet T1 és a másik P2 pontján T2, a környezet hőmérséklete pedig To. A tengely hővezetési tényező pedig a(J/m2Ks). A tengely keresztmetszete Atfm2) és Pl és P2 pont közötti hőleadó feület Ah.l, ahol 1 Pl és P2 pont közötti távolság. A kitűzött feladat az, hogy a Pl pontból a P2 pont felé a q hőáram (J/s) minél kisebb legyen, illetőleg jelentősen csökkenjen. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
