DE102014010170A1

DE102014010170A1 - Drehflügelmotor

Info

Publication number: DE102014010170A1
Application number: DE102014010170.3A
Authority: DE
Inventors: Michael T. Landrum
Original assignee: SPX Corp
Current assignee: SPX Flow Inc
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2015-01-15
Also published as: GB201412084D0; KR20150007249A; IN2014MU02255A; JP2015017612A; US20150017050A1; GB2518934B; CA2856438A1; US9719351B2; NL2013150A; CN104279119A; GB2518934A; SG10201403928VA; NL2013150B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmotor, umfassend eine Vielzahl von Flügeln, wobei jeder der Flügel in zwei Teilflügel geteilt ist, ein oder mehrere elastische Elemente, wobei das elastische Element dazu konfiguriert ist, jeden der Teilflügel, die einen Flügel bilden, gegen eine Endplatte zu drücken, um eine Dichtung zwischen dem Teilflügel und der Endplatte herzustellen; ein inneres Rotierelement, das die Vielzahl von Flügeln aufnimmt, die von einer zentralen Rotationsachse des inneren Rotors vorragen; ein Nockenelement, das das innere Rotierelement und die Vielzahl von Flügeln umschließt; eine Vielzahl von Kammern, wobei jede der Kammern von einer Innenfläche des Nockenelements und einer Außenfläche des inneren Rotierelements umschlossen ist; und eine oder mehrere Endplatten zum Umschließen der Vielzahl von Flügeln, des inneren Rotierelements, des Nockenelements und der Vielzahl von Kammern.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Drehmotor, insbesondere einen Drehflügelmotor, und dessen Herstellung.
STAND DER TECHNIK
Ein herkömmlicher hydraulischer Drehmotor wird typischerweise so produziert, dass Flügel von einem Rotor vorragen und um eine zentrale Rotationsachse rotieren. Der Motor umfasst ein Gehäuse, wobei die Flügel und das Gehäuse eine Vielzahl von Kammern begrenzen. Der Motor weist in der Regel einen einzelnen Einlass auf, durch den ein Arbeitsmedium in die Vielzahl von Kammern eintreten kann, und einen einzelnen Auslass, durch den das Arbeitsmedium aus der Vielzahl von Kammern austreten kann, wobei das Drehmoment der Rotordrehung von dem einzelnen Einlass/Auslasspaar begrenzt wird.
Der Rotor ist im herkömmlichen hydraulischen Drehmotor so ausgeführt, dass er sich in Richtungen senkrecht zur zentralen Rotationsachse bewegt. Ein Volumen jeder der Kammern variiert in Relation zu einer Winkelposition der Kammer, wenn sich der Rotor während seiner Rotation in Richtungen senkrecht zur zentralen Rotationsachse bewegt. Insbesondere befindet sich das Volumen einer Kammer auf seinem Minimum und der Druck des Arbeitsmediums in der Kammer auf seinem Maximum, wenn die Kammer am Einlass vorbei rotiert. Das Volumen der Kammer nimmt zu und der Druck in der Kammer nimmt ab, wenn sich die Kammer dem Auslass nähert. Ein solcher beweglicher Rotor bewirkt ungleichmäßige Drucklasten und damit eine deutliche Seitenbelastung einer den Rotor tragenden Welle. Zudem ist das auf die einzelnen Flügel wirkende Drehmoment während der Rotordrehung nicht konstant. Es wäre mithin wünschenswert, einen Motor zu haben, der einige der oben genannten Probleme löst.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt wird ein Drehmotor bereitgestellt, wobei der Drehmotor Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Flügeln, wobei jeder der Flügel in zwei Teilflügel geteilt ist; ein inneres Rotierelement, in dem die Vielzahl von Flügeln untergebracht ist, die von einer zentralen Rotationsachse des inneren Rotierelements vorragen; ein Nockenelement, das das innere Rotierelement und die Vielzahl von Flügeln umschließt; eine Vielzahl von Kammern, wobei jede der Kammern von einer Innenfläche des Nockenelements und einer Außenfläche des inneren Rotierelements umschlossen ist; und eine oder mehrere Endplatten zum Einschließen der Vielzahl von Flügeln, des inneren Rotierelements, des Nockenelements und der Vielzahl von Kammern. Optional kann der Drehmotor ferner ein oder mehrere elastische Elemente umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst in dem Drehmotor jeder der Vielzahl von Flügeln ein elastisches Element, wobei das elastische Element innerhalb jedes Flügels angeordnet ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform weist jeder Teilflügel im Drehmotor einen Versatzschlitz auf, wobei eine Innenoberfläche des Versatzschlitzes in jedem der Teilflügel, die einen Flügel bilden, in Kontakt mit einem Ende des elastischen Elements ist, wobei das elastische Element dazu konfiguriert ist, jeden Teilflügel des Flügels in Richtung einer Endplatte zu drücken, um zwischen dem Teilflügel und der Endplatte eine Dichtung zu bilden, und wobei das elastische Element eine Feder umfasst. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist im Drehmotor eine Seite jedes Teilflügels abgerundet, wobei die abgerundete Seite jedes Teilflügels einen Kontakt mit einer inneren außenumfänglichen Oberfläche des Nockenelements bildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst im Drehmotor das innere Rotierelement eine Vielzahl von Flügelschlitzen, wobei in jedem der Flügelschlitze ein Flügel untergebracht ist, wobei jeder der Flügelschlitze ein Expansionselement zur Vergrößerung einer nach außen wirkenden Zentrifugalkraft umfasst, die während der Rotation des inneren Rotierelements auf einen Flügel wirkt, wobei jeder Flügel in einem entsprechenden Flügelschlitz in einer Richtung senkrecht zu einer zentralen Rotationsachse des inneren Rotierelements positioniert ist, wobei eine Anzahl der Flügel acht oder mehr beträgt und wobei das Expansionselement eine Feder umfasst.
In einem anderen Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung eines Drehmotors bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Herstellen einer Vielzahl von Flügeln, wobei jeder der Flügel in zwei Teilflügel geteilt ist; Platzieren der Vielzahl von Flügeln in einer äußeren außenumfänglichen Oberfläche eines inneren Rotierelements, Umschließen der Vielzahl von Flügeln und des innered Rotierelements mit einem Nockenelement; Umschließen des Nockenelements mit einem äußeren Anschlusselement, das einen Einlassanschluss und einen Auslassanschluss umfasst; und Einschließen der Vielzahl von Flügeln, des inneren Rotierelements und des Nockenelements mit einer Vielzahl von Endplatten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren optional die Herstellung eines Versatzschlitzes in jedem Teilflügel eines Flügels; das Platzieren eines elastischen Elements in den Versatzschlitzen des Flügels; das Herstellen eines Kontakts zwischen einer Innenfläche des Versatzschlitzes in jedem Teilflügel des Flügels mit einem Ende des elastischen Elements; das Konfigurieren der Flügel zur Ausbildung einer Dichtung zwischen den Flügeln und den Endplatten; optional das Konfigurieren des elastischen Elements, um jeden der Teilflügel des Flügels an eine Endplatte zu drücken, um eine Dichtung zwischen dem Teilflügel und der Endplatte zu bilden und Umschließen der Vielzahl von Flügeln und des inneren Rotierelements mit dem Nockenelement; das Platzieren jedes Flügels in einem entsprechenden Flügelschlitz des inneren Rotierelements in einer Richtung senkrecht zu einer zentralen Rotationsachse des inneren Rotierelements; und das Abdecken und Abdichten der Seiten des äußeren Anschlusselements, des Nockenelements und des inneren Rotierelements mit einer Vielzahl von Endplatten.
In einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zur Verwendung in einem hydraulischen Drehmomentsystem vorgesehen, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: Rotationsmittel zur Aufnahme einer Vielzahl von Drehmomentgenerierungsmitteln, wobei jedes der Drehmomentgenerierungsmittel in zwei Unterteile unterteilt ist; elastische Mittel zum Drücken der einzelnen Unterteile des Drehmomentgenerierungsmittels nach außen, wobei die elastischen Mittel innerhalb der Drehmomentgenerierungsmittel platziert sind; Mittel zur Zuführung eines Arbeitsmediums zu dem Rotationsmittel; Mittel zum Umschließen der Mittel zur Zuführung des Arbeitsmediums; und Mittel zum Abdecken und Abdichten der Mittel zur Zuführung des Arbeitsmediums und des Rotationsmittels.
Damit wurden einige Aspekte der Erfindung eher allgemein beschrieben, damit die detaillierte Beschreibung derselben besser verständlich wird und damit der vorliegende Beitrag zum betreffenden Fachbereich besser nachvollzogen werden kann. Es gibt natürlich zusätzliche Aspekte der Erfindung, die nachstehend beschrieben werden und den Gegenstand der angehängten Patentansprüche bilden.
Vor der detaillierten Erklärung wenigstens eines Aspektes der Erfindung muss darauf hingewiesen werden, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung der Komponenten beschränkt ist, wie sie in der folgenden Beschreibung dargestellt oder in den Zeichnungen illustriert sind. Die Erfindung umfasst auch Aspekte, welche über die beschriebenen hinausgehen, und kann in unterschiedlichen Arten praktiziert und durchgeführt werden. Zudem ist zu beachten, dass die hier und in der Zusammenfassung benützte Phraseologie und Terminologie beschreibende Funktion haben und nicht als die Erfindung einschränkend aufzufassen sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In 1 ist eine Explosionsansicht eines exemplarischen Drehmotors gemäß der Offenbarung dargestellt.
In 2 ist eine perspektivische Ansicht des exemplarischen Drehmotors gemäß der Offenbarung dargestellt.
In 3 ist eine perspektivische Ansicht des mehrnockigen Motorrings 30 dargestellt.
In 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Flügels 40 dargestellt.
In 5 ist eine Draufsicht eines Flügels 40 mit einer Schraubenfeder dargestellt.
In 6 ist eine perspektivische Ansicht des Flügels in 5 dargestellt.
In 7 ist eine Draufsicht eines Flügels 40 mit einer Blattfeder dargestellt.
In 8 ist eine perspektivische Ansicht des Flügels in 7 dargestellt.
In 9 ist eine perspektivische Ansicht des mehrnockigen Motorrings 30, der Vielzahl von Flügeln 40 und des inneren Rotors 50 dargestellt.
In 10 ist eine Endansicht des mehrnockigen Motorrings 30, der Vielzahl von Flügeln 40 und des inneren Rotors 50 dargestellt.
In 11 ist ein Abschnitt einer exemplarischen Kammer 38 dargestellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen identische Bezugszeichen durchgehend auf identische Teile verweisen. Eine erfindungsgemäße Ausführungsform stellt einen Drehmotor bereit. In einigen der erfindungsgemäßen Ausführungsformen sehen solche Vorrichtungen vor, dass eine Vielzahl von Einlässen und Auslässen das Ausgangsdrehmoment des Motors erhöht, dass Seitenlasten nicht auftreten oder minimiert sind und dass im Vergleich zu einem herkömmlichen Hydraulikmotor mit einem einzelnen Einlass-/Auslasspaar eine schnellere und höhere Drehkraft erreicht wird.
In 1 ist eine Explosionsansicht eines exemplarischen Drehmotors gemäß der Offenbarung dargestellt. Der Drehmotor 100 kann eine oder mehrere Endplatten 21, 22, einen äußeren Anschlussring 10, einen mehrnockigen Motorring 30, eine Vielzahl von Flügeln 40 und einen inneren Rotor 50 umfassen. Jeder der Vielzahl von Flügeln 40 kann in einem entsprechenden Flügelschlitz 53 im inneren Rotor 50 untergebracht sein. Der äußere Anschlussring 10 kann einen Einlassanschluss 11 und einen Auslassanschluss 12 umfassen. Der äußere Anschlussring 10 kann den mehrnockigen Motorring 30 außenumfänglich umschließen. Der mehrnockige Motorring 30 kann eine Einlassströmungsrille 31 und eine Auslassströmungsrille 32 auf einer Außenfläche des mehrnockigen Motorrings 30 umfassen. Der mehrnockige Motorring 30 kann die Vielzahl von Flügeln 40 und den inneren Rotor 50 außenumfänglich umschließen. Die vorderen und hinteren Endplatten 21, 22 können an den Seiten der Vielzahl von Flügeln 40, des inneren Rotors 50, des mehrnockigen Motorrings 30 und des äußeren Anschlussrings 10 platziert sein.
In einem Aspekt kann ein Arbeitsmedium, das durch den Einlassanschluss 11 des äußeren Anschlussrings 10 eindringt, von der Einlassströmungsrille 31 auf der äußeren, außenumfänglichen Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30 empfangen werden. Das Arbeitsmedium auf der Auslassströmungsrille 32 kann über den Auslassanschluss 12 ausgeschieden werden. Das in den Einlassanschluss 11 einströmende Arbeitsmedium kann unter Druck gesetzt sein. In einigen Aspekten kann das Arbeitsmedium Luft, Fluid, Gas oder eine Kombination daraus umfassen. In unterschiedlichen Aspekten kann ein Verdichtungsverhältnis des Arbeitsmediums einstellbar sein, abhängig von der gewünschten Geschwindigkeit des Motors 100, der Art des Arbeitsmediums und den Betriebsbedingungen des Motors 100.
In 2 ist eine perspektivische Ansicht des exemplarischen Drehmotors gemäß der Offenbarung dargestellt. Der Drehmotor 100 kann ein zylindrisches Gehäuse 110 umfassen, das den äußeren Anschlussring 10 umfasst, der eine außenumfängliche Oberfläche des zylindrischen Gehäuses 110 bildet. Zum Schließen des zylindrischen Gehäuses können die vorderen und hinteren Endplatten 21, 22 jeweils an einer Seite des äußeren Anschlussrings 10 durch eine Vielzahl außenumfänglich beabstandeter Befestigungselemente 23 wie beispielsweise Muttern, Schrauben oder dergleichen befestigt werden.
Der Drehmotor 100 kann ferner einen Antrieb 60 umfassen. Der Antrieb 60 kann durch eine Mittelachse der vorderen und hinteren Endplatten 21, 22 und den äußeren Anschlussring 10 hindurch gehen. In einem Aspekt bewegt sich der Antrieb 60 während des Betriebs des Motors 100 nicht in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse.
Der äußere Anschlussring 10 kann einen oder mehrere Einlass- und Auslassanschlüsse 11, 12 umfassen. In einem Aspekt kann der äußere Anschlussring 10 ein einzelnes Paar aus Einlassanschluss 11 und Auslassanschluss 12 auf einer außenumfänglichen Oberfläche des äußeren Anschlussrings 10 umfassen. Ein Arbeitsmedium kann über den Einlassanschluss 11 in den Drehmotor 100 eindringen und über den Auslassanschluss 12 ausgeschieden werden. Der äußere Anschlussring 10 kann den mehrnockigen Motorring 30 außenumfänglich umschließen (vgl. 3).
In 3 ist eine perspektivische Ansicht des mehrnockigen Motorrings 30 dargestellt. Eine äußere außenumfängliche Oberfläche 33 des mehrnockigen Motorrings 30 kann eines oder mehrere Paare von Einlassströmungsrille 31 und Auslassströmungsrille 32 umfassen. Die Einlassströmungsrille 31 kann am Einlassanschluss 11 des äußeren Anschlussrings 10 ausgerichtet sein (vgl. 2), so dass die Einlassströmungsrille 31 das Arbeitsmedium vom Einlassanschluss 11 empfangen kann. In ähnlicher Weise kann die Auslassströmungsrille 32 am Auslassanschluss 12 des äußeren Anschlussrings 10 ausgerichtet sein (vgl. 2), so dass das in der Auslassströmungsrille 32 fließende Medium über den Auslassanschluss 12 ausgeschieden werden kann.
Der mehrnockige Motorring 30 kann eine Vielzahl von Nocken 36 umfassen. In einem Aspekt kann eine Anzahl der Nocken 36 zwei oder mehr betragen, vorzugsweise acht oder mehr. Jeder der Vielzahl von Nocken 36 kann ein Paar aus Einlass 34 und Auslass 35 umfassen. In einem Aspekt können der Einlass 34 und der Auslass 35 in dem Paar parallel zueinander in einer Breiterichtung des mehrnockigen Motorrings 30 positioniert sein. In einigen Aspekten können der Einlass 34 und der Auslass 35 in dem Paar in einem Winkel in Bezug auf die Breiterichtung des mehrnockigen Motorrings 30 ausgerichtet sein. Die Vielzahl von Nocken 36 kann in einer inneren außenumfänglichen Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30 platziert sein. In einem Aspekt kann die Vielzahl von Nocken 36 periodisch in gleichen Abständen entlang der inneren außenumfänglichen Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 36 beabstandet sein.
Jeder Nocken der Vielzahl von Nocken 36 kann an einer planaren oder konvexen Position der inneren außenumfänglichen Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30 positioniert sein, wo eine konkave Arbeitskammer 38 zwischen zwei benachbarten Nocken 36 gebildet sein kann. In einem Aspekt können die Einlässe 34 der Vielzahl von Nocken 36 an der Einlassströmungsrille 31 ausgerichtet sein, so dass jeder der Einlässe 34 das Arbeitsmedium von der Einlassströmungsrille 31 empfangen und in die entsprechende konkave Arbeitskammer 38 einführen kann. In ähnlicher Weise können die Auslässe 35 der Vielzahl von Nocken 36 an der Auslassströmungsrille 32 angeordnet sein, so dass die Auslassströmungsrille 32 das Arbeitsmedium empfangen kann, das die konkaven Arbeitskammern 38 über die Auslässe 35 verlässt. Aufgrund der kontinuierlichen Medienströmungsschleife zwischen dem äußeren Anschlussring 10, dem mehrnockigen Motorring 30 und den Kammern 38 kann der Medium-Drehmotor 100 im Vergleich zu einem herkömmlichen Hydraulikmotor ein höheres Drehmoment erzeugen.
In 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Flügels 40 dargestellt. Der Flügel 40 kann einen oder mehrere Teilflügel 41, 42 umfassen. In einem Aspekt kann der Flügel 40 in ein Paar Teilflügel unterteilt sein, namentlich erster 41 und zweiter 42 Teilflügel, wobei das Paar erster 41 und zweiter 42 Teilflügel in Bezug gegeneinander verschoben werden und dabei teilweise in Kontakt miteinander bleiben kann. In einem Aspekt kann der Flügel 40 eine Rechteckform aufweisen. Ein Seitenende 441, 442 der ersten 41 und zweiten 42 Teilflügel kann abgerundet sein. Das andere Seitenende der ersten 41 und zweiten 42 Teilflügel kann abgewinkelt sein. Die runden Formen 441, 442 des Flügels 40 können mit der inneren außenumfänglichen Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30 in Kontakt sein (vgl. 1) und damit während der Rotation des inneren Rotors 50 eine Dichtung zwischen dem Flügel 40 und der inneren außenumfänglichen Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30 bilden (vgl. 1). Die runden Formen 441, 442 des Flügels 40 können eine Reibung zwischen dem Flügel 40 und der inneren außenumfänglichen Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30 reduzieren und gleichzeitig den Flügel 40 dazu befähigen, während der Rotation des inneren Rotors 50 einen Kontakt mit der inneren außenumfänglichen Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30 aufrecht zu erhalten. In einigen Aspekten kann eine Anzahl von Flügeln 40 größer als eine Anzahl von Nocken 36 sein, um eine Bypass-Strömung des Arbeitsmediums zu verhindern.
In 5 ist eine Draufsicht eines Flügels 40 mit einer Schraubenfeder dargestellt, und 6 zeigt die entsprechende perspektivische Ansicht. Der erste 41 und zweite 42 Teilflügel kann einen Versatzschlitz 411, 422 im Inneren des Teilflügels umfassen, wobei ein elastisches Element 430 in die Versatzschlitze 411, 422 platziert werden kann. Das elastische Element 430 kann eine Feder umfassen. In einigen Aspekten kann das elastische Element 430 eine Schraubenfeder, eine Blattfeder oder dergleichen umfassen. Während der erste 41 und der zweite 42 Teilflügel teilweise in Kontakt miteinander bleiben können, kann ein Ende 431 der Schraubenfeder 430 in Kontakt mit einer Oberfläche des Versatzschlitzes 411 im ersten Teilflügel 41 sein und damit das Ende 451 des ersten Teilflügels 41 vorwärts drücken. Daraus folgt, dass das Ende 451 des ersten Teilflügels 41 einen Kontakt mit einer Innenfläche der ersten Endplatte 21 bilden kann (vgl. 1) und damit eine Dichtung zwischen dem Flügel 40 und der ersten Endplatte 21 herstellen kann. In ähnlicher Weise kann das andere Ende 432 der Schraubenfeder 430 in Kontakt mit einer Oberfläche des Versatzschlitzes 422 im zweiten Teilflügel 42 sein und dadurch das Ende 452 des zweiten Teilflügels 42 in die entgegengesetzte Richtung des vorwärtsbewegten ersten Teilflügels 41 drücken. Daraus folgt, dass das Ende 452 des zweiten Teilflügels 42 einen Kontakt mit einer Innenfläche der zweiten Endplatte 22 herstellen kann (vgl. 1) und damit eine Dichtung zwischen dem Flügel 40 und der zweiten Endplatte 22 bilden kann. Diese Art eines geteilten Flügeldesigns kann es den Flügeln ermöglichen, eine Dichtung zu den Endplatten 21, 22 zu erzwingen, so dass der Motor 100 bei wesentlich höheren Drücken des Mediums als ein herkömmlicher Flügelmotor arbeiten kann.
In 7 ist eine Draufsicht eines Flügels 40 mit einer Blattfeder dargestellt, und in 8 ist die entsprechende perspektivische Ansicht dargestellt, wobei die Blattfeder 460 in den Versatzschlitzen 411, 422 platziert ist. Wie bei der Schraubenfeder 430 in 5–6 wird auch hier, während die ersten 41 und zweiten 42 Teilflügel teilweise in Kontakt miteinander bleiben können, das Ende 451 des ersten Teilflügels 41 vorwärts gedrückt, wodurch eine Dichtung zwischen dem ersten Teilflügel 41 und der ersten Endplatte 21 hergestellt wird. Das Ende 452 des zweiten Teilflügels 42 bildet eine Dichtung zwischen dem zweiten Teilflügel 42 und der zweiten Endplatte 22.
In 9 ist eine perspektivische Ansicht des mehrnockigen Motorrings 30, der Vielzahl von Flügeln 40 und des inneren Rotors 50 dargestellt. Der mehrnockige Motorring 30 kann die Vielzahl von Flügeln 40 und den inneren Rotor 50 umschließen. Der innere Rotor 50 kann eine Vielzahl von Flügelschlitzen 53 umfassen, um die Vielzahl von Flügeln 40 unterzubringen. Die Vielzahl der Flügelschlitze 53 kann in gleichen Winkelintervallen außenumfänglich in der Außenfläche des inneren Rotors 50 angeordnet sein. Jeder Flügel 40 kann innerhalb des entsprechenden Flügelschlitzes 53 in einer Richtung senkrecht zu einer zentralen Rotationsachse a₀ des inneren Rotors 50 positioniert sein. Während der Rotation des inneren Rotors 50 um die zentrale Achse a₀ des inneren Rotors 50 kann der Fluiddruck den Flügel 40 dazu bringen, auswärts verschoben zu werden, so dass die abgerundeten Seiten 441, 442 des Flügels 40 aus dem Flügelschlitz 53 herausgeschoben werden und einen Kontakt mit der inneren außenumfänglichen Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30 bilden können. In einem Aspekt benötigt der Flügelschlitz 53 möglicherweise kein Expansionselement, um den Flügel 40 auswärts zu drücken, so dass der Flügel 40 in Kontakt mit der inneren außenumfänglichen Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30 ist. Als Alternative kann der Flügelschlitz 53 ein Expansionselement umfassen, um die auswärts wirkende Zentrifugalkraft zu verstärken. Das Expansionselement kann eine Feder, ein Druckgas oder jedes andere geeignete Mittel zur Verstärkung der auswärts wirkenden Zentrifugalkraft umfassen.
Der innere Rotor 50 kann eine oder mehrere Dichtungskanten 51 umfassen. Die Dichtungskanten 51 können zwischen einer Seite des inneren Rotors 50 und den Endplatten 21, 22 platziert werden (vgl. 1). Die Dichtungskante 51 kann eine Dichtung zwischen den inneren Rotor 50 und den Endplatten 21, 22 bilden und die Druckfläche gegen die Endplatten reduzieren. Der innere Rotor 50 kann ferner einen Antriebsschlitz 52 umfassen. Der Antriebsschlitz 52 kann den Antrieb 60 halten (vgl. 2), der durch den inneren Rotor 50 hindurch geht. In einem Aspekt kann die zentrale Rotationsachse a₀ des inneren Rotors 50 an der Durchgangsrichtung des Antriebs 60 ausgerichtet sein. In einigen Aspekten kann sich der innere Rotor 50 während der Rotation des inneren Rotors 50 nicht in einer Richtung senkrecht zur zentralen Rotationsachse bewegen.
In 10 ist eine Endansicht des mehrnockigen Motorrings 30, der Vielzahl von Flügeln 40 und des inneren Rotors 50 dargestellt. Der mehrnockige Motorring 30 kann die Vielzahl von Flügeln 40 und den inneren Rotor 50 einschließen. Die innere außenumfängliche Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30 kann die Vielzahl von Nocken 36 umfassen. Die innere außenumfängliche Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30, die äußere außenumfängliche Oberfläche des inneren Rotors 50 und die Endplatten 21, 22 (vgl. 1) können eine Vielzahl von Arbeitskammern 38 bilden. In einem Aspekt kann jede Kammer 38 von zwei benachbarten Nocken 36, der inneren außenumfänglichen Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30 und der äußeren außenumfänglichen Oberfläche des inneren Rotors 50 gebildet sein, wobei die Kammer von zwei Endplatten 21, 22 geschlossen ist.
Jede Kammer 38 kann in Bezug aufeinander ein gleiches Volumen aufweisen. In einigen Aspekten kann die Rotationsachse a₀ des inneren Rotors 50 fixiert sein, so dass jede Kammer 38 während der Rotation des inneren Rotors 50 das gleiche Volumen aufrechterhalten kann. Das in den Einlassanschluss 11 des äußeren Anschlussrings 10 eindringende Arbeitsmedium (vgl. 1) kann von der Einlassströmungsrille 31 (vgl. 1) auf der äußeren außenumfänglichen Oberfläche des mehrnockigen Motorrings 30 aufgenommen werden. Das Arbeitsmedium auf der Einlassströmungsrille 31 kann in jede Kammer 38 über den Einlass 34 in jedem Nocken 36 eindringen und auf einen vom inneren Rotor 50 vorragenden Flügel 40 einwirken, um ein Drehmoment zu erzeugen und damit den inneren Rotor 50 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn um die zentrale Rotationsachse a₀ des inneren Rotors 50 zu rotieren. In ähnlicher Weise kann das Arbeitsmedium über den Auslass 35 aus der Kammer 38 austreten und anschließend über die Auslassströmungsrille 32 und den Auslassanschluss 12 des äußeren Anschlussrings 10 ausgeschieden werden (vgl. 1). Der Mediumströmungsweg gemäß der Offenbarung kann dem Arbeitsmedium ermöglichen, alle Einlässe und Auslässe in der Vielzahl von Nocken 36 zu versorgen, ohne mehrere externe Anschlüsse zu benötigen. Zudem kann diese Art von Mediumströmungsweg eine umkehrbare Rotation des Rotors 50 ohne Entfernung und Neupositionierung des Motors 100 ermöglichen.
In 11 ist ein Abschnitt einer exemplarischen Kammer 38 dargestellt. Das in die Arbeitskammer 38a über den Einlass 34a eindringende Arbeitsmedium kann auf den vom inneren Rotor 50 vorragenden Flügel 40 einwirken und damit den inneren Rotor 50 wie vom Pfeil angezeigt in Rotation versetzen. Nach der Rotation des inneren Rotors 50 kann das Arbeitsmedium aus der Kammer 38a über den Auslass 35a austreten. In einem Aspekt kann eine Arbeitskammer einen Einlass und einen Auslass umfassen. In einigen Aspekten kann eine Arbeitskammer ein Arbeitsmedium über einen Einlass aufnehmen und das Arbeitsmedium über einen Auslass ausscheiden, der im nächsten benachbarten Nocken in Rotationsrichtung des inneren Rotors 50 angeordnet sein kann. In verschiedenen Aspekten kann eine Arbeitskammer ein Arbeitsmedium über einen Einlass aufnehmen und das Arbeitsmedium über einen Auslass ausscheiden, der im nächsten benachbarten Nocken in Rotationsrichtung im Uhrzeigersinn des inneren Rotors 50 angeordnet sein kann.
Jede Kammer kann eine gleiche Menge an Drehmoment, das auf die Flügel 40 wirkt, produzieren. Die Vielzahl von Nocken, welche die Einlässe 34 und Auslässe 35 umfassen, können an jedem der Vielzahl von Flügeln 40 einen Drehmomentarm erzeugen. In einem Aspekt kann das den Motor 100 in Rotation versetzende Drehmoment mit der Anzahl der Nocken 36 multipliziert werden. In verschiedenen Aspekten benötigt der Drehmotor 100 möglicherweise keine Seitenlast und keinen sekundären Mutternschrauber. In einigen Aspekten kann die gesamte Eingangsenergie in eine kontinuierliche Rotation umgesetzt und damit eine schnellere und stärkere Rotationskraft als bei einem herkömmlichen Hydraulikmotor erreicht werden.
Die zahlreichen Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der detaillierten Spezifikation hervor, und in diesem Sinne sollen die angehängten Patentansprüche sämtliche solche Merkmale und Vorteile der Erfindung abdecken, welche unter das Prinzip und den Geltungsumfang der Erfindung fallen. Da für einschlägig bewanderte Fachleute zahlreiche Modifikationen und Variationen erkennbar sind, soll die Erfindung nicht auf die exakte Konstruktion und den exakten Betrieb wie illustriert und beschrieben eingeschränkt werden, und dementsprechend können auch sämtliche geeigneten Modifikationen und Äquivalente herangezogen werden, die in den Geltungsbereich der Erfindung fallen.

Claims

Drehmotor, umfassend: eine Vielzahl von Flügeln, wobei wenigstens einer der Flügel zwei Teilflügel umfasst; ein inneres Rotierelement zur Unterbringung der Vielzahl von Flügeln; ein Nockenelement zur wenigstens teilweisen Umschließung des inneren Rotierelements und der Vielzahl von Flügeln; eine Vielzahl von Kammern, wobei wenigstens eine der Kammern wenigstens teilweise von einer Innenfläche des Nockenelements und einer Außenfläche des inneren Rotierelements umschlossen ist; und wenigstens eine Endplatte, um die Vielzahl von Flügeln, das innere Rotierelement, das Nockenelement und die Vielzahl von Kammern wenigstens teilweise abzudecken.
Drehmotor nach Anspruch 1, der ferner wenigstens ein elastisches Element umfasst.
Drehmotor nach Anspruch 2, wobei das elastische Element innerhalb des Flügels, der die Teilflügel aufweist, platziert ist.
Drehmotor nach Anspruch 3, wobei jeder Teilflügel des Flügels einen Versatzschlitz umfasst.
Drehmotor nach Anspruch 4, wobei eine Oberfläche des Versatzschlitzes in jedem der Teilflügel in Kontakt mit einem Ende des elastischen Elements ist.
Drehmotor nach Anspruch 5, wobei das elastische Element dazu konfiguriert ist, wenigstens einen der Teilflügel gegen die Endplatte zu drücken, um eine Dichtung zwischen dem Teilflü gel und der Endplatte herzustellen.
Drehmotor nach Anspruch 1, wobei eine Seite wenigstens eines Teilflügels abgerundet ist.
Drehmotor nach Anspruch 7, wobei die abgerundete Seite einen Kontakt mit einer inneren außenumfänglichen Oberfläche des Nockenelements bildet.
Drehmotor nach Anspruch 1, wobei das innere Rotierelement eine Vielzahl von Flügelschlitzen umfasst, wobei jeder der Flügelschlitze einen Flügel aufnimmt.
Drehmotor nach Anspruch 9, wobei jeder der Flügelschlitze ein Expansionselement zur Verstärkung einer nach außen wirkenden Zentrifugalkraft umfasst, die auf den Flügel im Flügelschlitz während der Rotation des inneren Rotierelements wirkt.
Drehmotor nach Anspruch 9, wobei jeder Flügel in einem entsprechenden Flügelschlitz in einer Richtung senkrecht zu einer zentralen Rotationsachse des inneren Rotierelements positioniert ist.
Drehmotor nach Anspruch 1, wobei eine Anzahl der Flügel wenigstens Acht beträgt.
Drehmotor nach Anspruch 2, wobei das elastische Element eine Feder umfasst.
Drehmotor nach Anspruch 10, wobei das Expansionselement eine Feder umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Drehmotors, umfassend: Herstellen einer Vielzahl von Flügeln, wobei wenigstens einer der Flügel zwei Teilflügel umfasst; Platzieren der Vielzahl von Flügeln in einer äußeren außenumfänglichen Oberfläche eines inneren Rotierelements; Wenigstens teilweises Umschließen der Vielzahl von Flügeln und des inneren Rotierelements mit einem Nockenelement; Wenigstens teilweises Umschließen des Nockenelements mit einem äußeren Anschlusselement, das einen Einlassanschluss und einen Auslassanschluss umfasst; und Abdecken und Abdichten der Seiten des äußeren Anschlusselements, des Nockenelements und des inneren Rotierelements.
Verfahren zur Herstellung eines Drehmotors nach Anspruch 15, ferner umfassend: Herstellen eines Versatzschlitzes in jedem der Teilflügel; Platzieren eines elastischen Elements in dem Flügel, der die Teilflügel aufweist; und Herstellen eines Kontakts zwischen einer Innenfläche des Versatzschlitzes in jedem der Teilflügel mit einem Ende des elastischen Elements.
Verfahren zur Herstellung eines Drehmotors nach Anspruch 15, ferner umfassend: Konfigurieren wenigstens einer Endplatte zur wenigstens teilweisen Abdeckung der Seiten der Flügel; und Herstellen einer Dichtung zwischen wenigstens einem der Flügel und der Endplatte.
Verfahren zur Herstellung eines Drehmotors nach Anspruch 17, ferner umfassend: Konfigurieren des elastischen Elements, so dass dieses wenigstens ein Ende der Teilflügel gegen die Endplatte drückt, um eine Dichtung zwischen dem Ende der Teilflügel und der Endplatte herzustellen.
Verfahren zur Herstellung eines Drehmotors nach Anspruch 15, ferner umfassend: Platzieren jedes der Flügel in einem entsprechenden Flügelschlitz des inneren Rotierelements in einer Richtung senkrecht zu einer zentralen Rotationsachse des inneren Rotierelements.
Vorrichtung, umfassend: Eine Vielzahl drehmomenterzeugender Mittel, wobei wenigstens eines der drehmomenterzeugenden Mittel in zwei Unterteile geteilt ist; Rotationsmittel zur Unterbringung der Vielzahl drehmomenterzeugender Mittel; elastische Mittel, um wenigstens ein Ende der Unterteile auswärts zu drücken, wobei das elastische Mittel innerhalb der drehmomenterzeugenden Mittel mit zwei Unterteilen platziert ist; Mittel zur Zuführung eines Arbeitsfluids zum Rotationsmittel; Mittel zum wenigstens teilweisen Abdecken der Mittel zur Zuführung des Arbeitsfluids; und Mittel zum Abdecken und Abdichten der Mittel zur Zuführung des Arbeitsfluids und des Rotationsmittels.
Drehmotor nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen äußeren Anschlussring zur wenigstens teilweisen Abdeckung des Nockenelements.
Drehmotor nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Antrieb, der dazu konfiguriert ist, durch das Nockenelement hindurch zu gehen.
Drehmotor nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Seite der Teilflügel dazu konfiguriert ist, während der Rotation des inneren Rotierelements einen Kontakt mit einer inneren außenumfänglichen Oberfläche des Nockenelements aufrecht zu erhalten.
Drehmotor nach Anspruch 2, wobei das elastische Element eine Schraubenfeder umfasst.
Drehmotor nach Anspruch 2, wobei das elastische Element eine Blattfeder umfasst.
Drehmotor nach Anspruch 1, wobei jeder der Flügel zwei Teilflügel und ein elastisches Element umfasst.
Drehmotor nach Anspruch 1, wobei der Drehmotor zwei Endplatten umfasst.
Drehmotor nach Anspruch 7, wobei die abgerundete Seite der Teilflügel dazu konfiguriert ist, während der Rotation des inneren Rotierelements einen Kontakt mit der Innenoberfläche des Nockenelements herzustellen.
Drehmotor nach Anspruch 1, wobei der Flügel mit zwei Teilflügeln ein geteilter Flügel ist.
Drehmotor nach Anspruch 1, wobei die zwei Teilflügel dazu konfiguriert sind, in Bezug zueinander verschoben zu werden, während sie wenigstens teilweise in Kontakt miteinander bleiben.
Drehmotor nach Anspruch 1, wobei eine Seite wenigstens eines Teilflügels eine abgewinkelte Form aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Drehmotors nach Anspruch 15, ferner umfassend: Konfigurieren wenigstens einer Seite der Teilflügel zur Aufrechterhaltung eines Kontakts mit einer inneren außenumfänglichen Oberfläche des Nockenelements während der Rotation um eine zentrale Rotationsachse des inneren Rotierelements.
Verfahren zur Herstellung eines Drehmotors nach Anspruch 15, das ferner Folgendes umfasst: Konfigurieren der zwei Teilflügel, so dass diese in Bezug zueinander verschoben werden, während sie wenigstens teilweise in Kontakt miteinander bleiben.
Verfahren zur Herstellung eines Drehmotors nach Anspruch 15, ferner umfassend: Konfigurieren jedes der Flügel, so dass diese je zwei Teilflügel aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Drehmotors nach Anspruch 15, wobei der Flügel mit den zwei Teilflügeln ein geteilter Flügel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei wenigstens eines der Unterteile einen Versatzschlitz umfasst und wobei ein Ende des elastischen Mittels in Kontakt mit dem Versatzschlitz ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Unterteile dazu konfiguriert sind, in Bezug zueinander verschoben zu werden, während sie wenigstens teilweise in Kontakt miteinander bleiben.
Vorrichtung nach Anspruch 20, ferner umfassend: einen Antrieb, der dazu konfiguriert ist, durch das Rotationsmittel hindurch zu gehen.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei wenigstens eine Seite der Unterteile abgerundet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das elastische Mittel dazu konfiguriert ist, die Unterteile in entgegengesetzte Richtungen mit Bezug zueinander zu drücken.