FI102916B - Paineväliainekäyttöiseksi moottoriksi ja/tai paineväliainepumpuksi tar koitettu voimalaite - Google Patents

Description

, 102916

Paineväliainekäyttöiseksi moottoriksi ja/tai paineväliainepumpuksi tarkoitettu voimalaite

Keksinnön kohteena on paineväliainekäyttöiseksi moottoriksi ja/tai 5 paineväliainepumpuksi tarkoitettu voimalaite, jossa on muodoltaan rengasmainen sylinteritila ja ainakin kaksi toistensa suhteen liikkuvaa mäntää, jotka ovat olennaisesti sylinterihän kehän poikkipinnan muotoisia ja olennaisesti sen kokoisia, ja jossa voimalaitteessa ainakin yksi männistä on asennettu sylinterihän suhteen sen akselin ympäri pyörivästi niin, että mäntä voi liikkua sy-10 linteritilassa sen kehän suunnassa, ja mainitun männän kanssa sylinterihän akselin ympäri pyöriväksi kytketty voimansiirtoakseli sekä kanavat paineväliai-neen johtamiseksi mäntien välisiin tiloihin ja vastaavasti niistä pois.

Yleisesti tunnetaan useita erilaisia paineväliainekäyttöön tarkoitettuja voimalaitteita kuten paineväliaineilla toimivia moottoreita ja vastaavasti paine-15 väliainepumppuja. Paineväliainekäyttöisiä moottoreita on olemassa erilaisia mäntä-, hammasratas- sekä siipirakenteisia. Vastaavasti paineväliainepump-puja on mäntä-, ruuvi-, hammasratas- ja siipirakenteisia. Useissa tapauksissa samaa voimalaitetta voidaan käyttää sekä moottorina että pumppuna, jolloin samassa laitteessa voivat olla esimerkiksi hydraulipumppu ja siihen kytketty 20 hydraulimoottori täsmälleen samanlaiset.

Mäntärakenteiset voimalaitteet ovat yleensä varsin monimutkaisia sekä rakenteeltaan että valmistukseltaan ja siten niissä on paljon kuluvia osia ja tiivisteitä. Niiden valmistus on varsin kallista ja huolto aiheuttaa melkoisesti käyttökustannuksia. Ruuvityyppisissä ratkaisuissa vastaavasti ruuvin meka-25 nismin valmistus on kallista ja hankalaa. Siipi- ja hammaspyörämoottorit ja -pumput ovat suhteellisen edullisia valmistaa, mutta siipityyppisten voimalaitteiden hyötysuhde on joka suhteessa huono ja niiden toiminta hyvin epätarkkaa.

Tunnetuilla ratkaisuilla on ongelmana vielä se, että, kun niitä käytetään jonkin toimilaitteen käyttämisessä, on toimilaitteen ohjaaminen tarkasti 30 ennalta määrättyyn asemaan varsin vaikeaa ja esimerkiksi tietyn edestakaisen työliikkeen tarkka ohjaaminen vaatii ylimääräisiä anturointeja ja ohjausjärjestelmiä, mikä tekee niiden käytöstä hankalan ja kalliin.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan paineväliainekäyttöön tarkoitettu voimalaite, joka on yksinkertainen ja helppo toteuttaa ja jolla 35 pystytään haluttaessa saamaan aikaan tarkka liike askelmoottorin tapaan.

2 102916

Keksinnön mukaiselle voimalaitteelle on ominaista, että voimalaitteessa on lu-kituselimet ainakin yhden männän lukitsemiseksi liikkumattomasti tai sen liikkeen hidastamiseksi sylinteritilan akselin suhteen siten, että samanaikaisesti ainakin yksi mäntä ja sen kanssa pyörivä voimansiirtoakseli voivat pyöriä sy-5 linteritilan suhteen sen akselin ympäri.

Keksinnön olennainen ajatus on, että siinä on pyörimisakselin ympäri oleva rengasmainen suljettu sylinteritila ja ainakin kaksi akselin ympäri pyöri-västi asetettua ja rengasmaisen tilan poikkileikkauksen muotoista mäntää, jotka on kytketty liikkumaan mainitun akselin ympäri pyörivillä liikkeillä siten, että 10 ainakin yksi männistä on kerrallaan kytkettävissä liikkumattomaksi mainitun akselin suhteen tai sen liikettä voidaan jarruttaa tai hidastaa. Vielä keksinnön olennainen ajatus on, että siinä on kanavat, joiden kautta paineväliaine voi virrata kahden männän väliseen sylinteritilan osaan tai siitä pois tarpeen mukaan. Tällöin syöttämällä paineväliainetta yhteen mäntien väliseen tilaan toi-15 sen männistä ollessa kytketty liikkumattomaksi tai sen liikettä hidastettaessa toinen mäntä liikkuu paineväliaineen vaikutuksesta ja aikaansaa siihen suoraan tai välillisesti kytketyn akselin pyörimisen sylinteritilan suhteen. Vastaavasti pyöritettäessä yhtä akselia se liikuttaa siihen kytkettyä mäntää ja yhden männän ollessa kytketty liikkumattomaksi tai sen liikettä jarrutettaessa pakot-20 taa painenesteen virtaamaan ulos mäntien välisestä tilasta.

Keksinnön etuna on, että käytettäessä ympyränmuotoisessa sylinte-ritilassa peräkkäin olevia mäntiä, jotka tarpeen mukaan on kytkettävissä liikkumattomiksi ja vastaavasti pyöriviksi sylinteritilan akselin suhteen voidaan saada aikaan olennaisesti jatkuva pyörimisliike sylinteritilan suhteen samaan 25 suuntaan. Vastaavasti, mikäli yhtä tai useampaa mäntää käytetään niin, että ne ovat samanaikaisesti liikkumattomasti kytkettyjä, voidaan rakennetta käyttää halutun suuruisen kääntökulman aikaansaamiseen, jolloin toiminta on as-kelmoottorityyppistä. Vielä keksinnön etuna on, että tällä rakenteella käytettäessä sopivan tarkkoja välyksiä mäntien ja sylinteritilan muiden pintojen välillä, 30 ei rakenteessa tarvita olennaisesti tiivisteitä, vaan se toimii hyvällä hyötysuhteella ilman olennaisesti kuluvia osia. Näin laitteen valmistuskustannukset ja käyttökustannukset saadaan varsin edullisiksi samalla, kun saadaan aikaan monipuolinen toiminta.

Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa • 35 kuviot 1a - 1c esittävät kaavamaisesti keksinnön mukaisen voima- 3 102916 laitteen toimintaperiaatteen erästä toteutusmuotoa, kuvio 2 esittää kaavamaisesti kuvion 1 mukaisen voimalaitteen erästä sovellutusmuotoa ns. räjäytyskuvana, kuvio 3 esittää kaavamaisesti kuvion 2 mukaista keksinnön sovellu-5 tusmuotoa osittain sen akselin suunnassa leikattuna, kuviot 4a - 4c esittävät kaavamaisesti erästä toista keksinnön mukaisen voimalaitteen toteutusmuotoa periaatteellisesti, kuvio 5 esittää kaavamaisesti kuvion 4 mukaisen voimalaitteen erästä sovellutusmuotoa ns. räjäytyskuvana, 10 kuvio 6 esittää kaavamaisesti kuvion 5 mukaista keksinnön sovellu tusmuotoa osittain sen akselin suunnassa leikattuna ja kuviot 7a ja 7b esittävät eräitä keksinnön toteutusmuotoja kaavamaisesti ja periaatteellisesti.

Kuviossa 1a - 1c on kaavamaisesti esitetty keksinnön mukaisen voi-15 malaitteen perusrakenne kaaviollisesti esitettynä. Kuvioissa on esitetty voima-laite, jossa on rengasmainen suljettu sylinteritila 1. Sylinterihän 1 keskellä sen kanssa samanakselisesti on akseli, jonka muodostavat kaksi keskenään sa-manakselisesti pyörivää voimansiirtoakselia 2 ja 3. Edelleen sylinteritilassa on kaksi sylinterinhän poikkileikkauksen muotoista mäntää 4 ja 5, jotka on kumpi-20 kin kytketty omaan voimansiirtoakseliinsa 2 ja vastaavasti 3 niiden suhteen pyörimättömästi. Tällöin voimansiirtoakseli 2 ja mäntä 4 voivat pyöriä sylinteri-tilan 1 suhteen voimansiirtoakselista 3 ja männästä 5 riippumattomasti ja päinvastoin lukuun ottamatta tilannetta, jossa männät kohtaavat toisensa pyörimisliikkeen aikana. Periaatteessa voimansiirtoakselit 2 ja 3 ulottuvat sylinterihän 1 25 ulkopuolelle ja käytännössä laitteen sylinterihän muodostamiseen tarvittavien päätylaippojen läpi niin, että akseleiden kautta voidaan siirtää tehoa joko voimalaitteeseen eli kyseiseen akseliin liittyvään mäntään päin tai mäntään vaikuttavan paineväliaineen paineen aikaansaaman voiman siirtämiseksi ulos. Kuvioissa 1a - 1c ei päätylaippoja ole esitetty asian havainnollistamisen yksin-30 kertaistamiseksi.

Voimansiirtoakselin 2 läpi kulkee kanava 6, jonka ulostuloaukko 6a on männän 4 kuviossa näkyvällä oikealla sivulla eli yhteydessä siihen osaan sylinteritilaal, joka on merkitty merkillä V1. Vastaavalla tavalla voimansiirtoakselin 3 ei näkyvässä päässä on kanava, joka johtaa männän 5 mäntää 4 vas-35 taavalle pinnalle niin, että sieltä on yhteys siihen osaan rengasmaista sylinteri- 4 102916 tilaa 1, joka kuvioissa on merkitty merkillä V2.

Käytettäessä voimalaitetta hydraulimoottorina lukitaan esimerkiksi mäntä 4 pyörimättömästi paikalleen, jonka jälkeen syötetään paineväliainetta kanavan 6 kautta mäntien 4 ja 5 väliin sylinteritilan osaan V1. Kun samanai-5 kaisesti kanava männän 5 kautta voimansiirtoakselin 3 läpi on auki, saa pai-neväliaineen paine tilassa V1 männän 5 siirtymään nuolen A osoittamaan suuntaan ja samalla paineväliaine tilasta V2 poistuu männän 5 kanavan kautta ulos. Kun mäntä 5 on siirtynyt kuvion 1b osoittamaan asemaan tai jopa täysin kiinni mäntään 4, lukitaan mäntä 5 pyörimättömästi paikalleen ja paineväliai-10 neen syöttö kytketään toisin päin. Kuvion 1c kuvaamassa tilanteessa on paineväliainetta syötetty voimansiirtoakselin 3 läpi männän 5 aukon 7a kautta mäntien 5 ja 4 väliseen tilaan V2. Tässä tilanteessa paineväliaine työntää mäntää 4 rengasmaisessa sylinteritilassa eteenpäin pyörittäen siten voiman-siirtoakselia 2 samalla, kun paineväliaine purkautuu männän 4 aukon 6a voi-15 mansiirtoakselissa 2 olevaan paineväliainekanavaan 6 ja sitä kautta pois. Tällä tavalla vaihtamalla painenesteen syöttöä ja mäntien lukitusta vuorotellen saadaan aikaan mäntien pyörivä liike sylinteritilassa 1. Tämä pyörivä liike puolestaan voidaan ottaa talteen voimansiirtoakseleiden 2 ja 3 päistä ja siirtää niiden kautta käytettävälle laitteelle. Vastaavasti kytkemällä akselit sopivasti luki-20 tuselimille erilliseen runkoon saadaan sylinteritilaa 1 ympäröivä vaippa 8 pyörimään ja siten voidaan ottaa voima talteen sen pyörinnästä. Vastaavalla tavalla saadaan aikaan pyörivä liike, vaikka toista mäntää ei täysin lukittaisikaan pyörimättömäksi, vaan sen pyörimisliikettä pelkästään hidastettaisiin esimerkiksi jarrulla tai muulla sen liikettä jarruttavalla ratkaisulla.

25 Edellä esitettyä toimintaa voidaan tietenkin käyttää käänteisesti, jol loin mekaanisesti pyöritetään voimansiirtoakselia 2 tai 3 ja siten siihen kiinnitettyä mäntää. Tällöin mäntä työntää edellään paineväliaineen ulos paineväli-ainekanavasta samalla, kun toiseen väliin virtaa toisesta kanavasta painee-tonta väliainetta ja siten keksinnön mukainen voimalaite toimii pumppuna.

30 Kuviossa 2 puolestaan on esitetty keksinnön mukaisen voimalaitteen erästä sovellutusmuotoa räjäytyskuvana. Kuviossa näkyy, kuinka voimansiir-toakselit 2 ja 3 on kytketty mäntiin 4 ja 5 vastaavasti niin, että männät 4 ja 5 voivat asettua toisen männän akselin kohdalle. Jotta voimansiirtoakselit säilyttäisivät suuntansa ja pysyisivät asemassaan vaikuttavista voimista huoli-35 matta, on niiden väliin asennettu tukiakseli 9, joka on sopivalla tavalla lääke- \ .

5 102916 roitu voimansiirtoakseleiden 2 ja 3 päihin. Laakerointi voi olla joko liukulaake-rointi tai jollain muulla tunnetulla laakerointitavalla toteutettu. Kuviossa näkyy edelleen päätylaipat 10, joiden avulla vaipan 8 sisälle saadaan muodostetuksi rengasmainen sylinteritila 1 voimansiirtoakseleiden 2 ja 3 ympärille. Kuviossa 5 näkyy edelleen voimansiirtoakseleiden 2 ja 3 päihin päätylaippojen 10 ulkopuolelle asennetut vapaakytkimet 11 ja 12. Tällaiset vapaakytkimet ovat toiminnaltaan sellaisia, että niissä on sisäkehä ja ulkokehä sekä niiden välissä olevat lukituselimet. Vapaakytkin toimii siten, että sisäkehä ja ulkokehä voivat pyöriä toistensa suhteen vapaasti yhteen suuntaan, mutta niiden pyöriminen 10 vastakkaiseen suuntaan estyy lukituselinten ansiosta. Tällaiset vapaakytkimet ja niiden rakenne sinänsä ovat yleisesti täysin tunnettuja ja ne ovat vapaasti myynnissä, joten niiden rakennetta ja yksityiskohtia ei ole tässä suhteessa aiheellista sen tarkemmin käsitellä.

Tässä keksinnön toteutusmuodossa vapaakytkimet 11 ja 12 on tar-15 koitus kytkeä voimansiirtoakseleille 2 ja 3 niin, että vapaakytkinten sisäkehät ovat voimansiirtoakseleiden 2 ja 3 suhteen esimerkiksi kuvioissa näkyvillä kiilaurilla 13 ja niihin työnnettävillä kiiloilla 14 kytketty keskenään pyörimättömäs-ti. Edelleen vapaakytkimet 11 ja 12 kytketään voimansiirtoakseleille 2 ja 3 niin, että samalla akselilla olevien vapaakytkinten vapaat pyörimissuunnat ovat 20 keskenään vastakkaiset. Edelleen ne on akseleiden kesken kytketty niin, että kummallakin voimansiirtoakselilla 2 ja 3 olevien päätylaippojen 10 puoleisten vapaakytkinten 11 vapaat pyörimissuunnat ovat keskenään samansuuntaiset kuten kuviossa olevat vapaakytkinten kohdalla merkityt katkoviivanuolet osoittavat. Vapaakytkinten 11 ulkokehä puolestaan on kytketty päätylaippojen 25 10 suhteen pyörimättömästi ja ulompien vapaakytkinten 12 ulkokehät on kyt ketty erillisten kiinnittimien 15 suhteen pyörimättömästi. Periaatteessa kiinnittimet 15 voivat olla osa yhtenäistä runkoa tai ne voivat olla kiinnitetyt samaan runkoon tai alustaan toistensa suhteen liikkumattomasti. Joissakin toteutus-muodoissa voidaan voimansiirtoakselit myös sopivan vaihteiston tai vastaavan 30 avulla kytkeä vuorotellen pyörittämään jotain laitetta tai akselia. Kuviossa näkyy edelleen paineväliaineliittimet 16, joiden läpi paineväliainetta voidaan syöttää kanavien 6 ja 7 kautta sylinterillään 1 ja siitä pois. Kuviossa on myös esitetty leikkauksena männän 4 ja akselin 2 mukainen leikkaus linjaa A - A pitkin osoittamaan, kuinka kanava 6 ja aukko 6a ovat kytkeytyneet toisiinsa pai-35 neväliaineen johtamiseksi sylinteritilaan 1 ja siitä pois.

e 102916

Kuviossa 3 on kaavamaisesti esitetty kuvion 2 mukainen keksinnön toteutusmuoto kokoonpantuna ja osittain leikattuna sivusta katsoen. Kuten kuviosta ilmenee, muodostavat vaippa 8 sekä päätykappaleet 10 umpinaisen telan, johon muodostuu rengasmainen sylinteritila voimansiirtoakseleiden 2 ja 5 3 ympärille. Voimansiirtoakseleilla 2 ja 3 olevat vapaakytkimet 11 ja 12 on asennettu kuviossa esitetyllä tavalla niin, että vapaakytkimet 12 ovat kiinni kiinnittimissä 15 ja vapaakytkimet 11 ovat kiinni päätylaipoissa 10. Vapaakyt-kimien pitämiseksi sopivalla etäisyydellä toisistaan niiden välissä voi olla erilliset välirenkaat 17, vaikkakin konstruktio on mahdollista toteuttaa toisellakin talo valla. Kuviossa näkyy edelleen kiila 14, joka kytkee voimansiirtoakselin 3 va-paakytkimiin 11 ja 12 laitteen siinä päässä. Vastaavanlainen kiila on tietenkin voimansiirtoakselin 2 puoleisessa päässä, vaikkakaan sitä ei kuviossa näy.

Kuten kuviosta ilmenee, on mäntä 5 koko sylinteritilan 1 poikkipinnan muotoinen ja kokoinen ja siten sulkee sylinteritilan 1 kohdaltaan. Mäntä 5 on 15 tässä toteutusmuodossa kiinnitetty voimansiirtoakseliin 3 kiinnityspulteilla 18, jotka menevät männän 5 vaipan 8 puoleisesta pinnasta läpi ja ulottuvat voimansiirtoakseliin 3. Voimansiirtoakselista 3 puolestaan tulee kanava 7 sen läpi ja männästä 5 puolestaan aukosta 7a ulottuu kanava säteissuunnassa kanavaan 7 niin, että muodostuu yhtenäinen kanava paineväliainetta varten. Kos-20 ka kiinnityspultit 18 sijaitsevat keskellä mäntää 5, tiivistää männän 5 pultinrei-kien molemmin puolin oleva ulkopinta sen vaipan 8 suhteen. Vastaavalla tavalla on toinen, ei kuviossa näkyvä mäntä 4 ja akseli 2 kytketty toisiinsa ja kytketty toimimaan vastaavalla tavalla. Paitsi pulttikiinnityksellä voidaan männät kiinnittää akseleihinsa myös monilla muilla sinänsä tunnetuilla kiinnitystavoilla 25 kunhan mäntien ja akseleiden välinen liitos on tukeva ja välykset eri pintojen välillä ovat riittävän pienet tai sopivalla tiivisteellä tiivistettävissä.

Syötettäessä paineväliainetta tässä toteutusmuodossa sylinteritilaan 1 mäntien 4 ja 5 väliin, aiheuttaa se sen, että toinen männistä lukkiutuu va-paakytkimen 11 avulla pyörimättömästi päätylaipan 10 suhteen ja toinen vas-30 taavasti kiinnittimen 15 suhteen. Tämän seurauksena pyörii koko kokonaisuus eli vaippa, päätylaipat ja toinen männistä kiinnittimen 15 suhteen, jolloin vaipan 8 tai päätylaippojen 10 kautta voidaan ottaa pyörimisliikkeen voima ulos jollekin sopivalla toimilaitteelle. Vastaavasti, kun paineväliaineen syöttö siirretään toiseen mäntien väliin, kytkeytyvät männät vastaavasti toisin päin niin, 35 että edellisessä vaiheessa päätylaippaan pyörimättömästi kytkeytynyt mäntä 7 102916 kytkeytyykin pyörimättömästi omanpuoleiseensa kiinnittimeen ja toinen mäntä vastaavasti kytkeytyy kiinnittimen sijasta päätylaippaan. Tämän seurauksena paineväliaineen syötön vaikutuksesta vaippa 8, päätylaipat 10 ja toinen mäntä pyörivät jälleen samaan suuntaan kiinnittimien 15 suhteen. Tässä toteutus-5 muodossa toimivat vapaakytkimet 11 ja 12 lukituseliminä, joiden avulla akselit voidaan lukita tämän käyttötarpeen mukaisesti pyörimättömästi sylinteritilan muodostavien vaipan ja päätylaippojen suhteen niin, että saadaan aikaan jatkuva pyörimisliike.

Kuvioissa 4a' - 4c on puolestaan esitetty eräs keksinnön toinen to-10 teutusmuoto. Tässä toteutusmuodossa on toinen mäntä 4 kytketty kiinteästi vaippaan 8 ja vain toinen mäntä 5 on kytketty akselin ympäri pyörivästi. Kuvioissa on sinänsä käytetty aikaisempia kuvioita vastaavia numeroita samoista osista sekaannuksen välttämiseksi.

Tässä toteutusmuodossa mäntä 5 on kytketty kiinteästi vaipan 8 15 kanssa yhtenäiseksi kappaleeksi ja vain mäntä 4 pyörii akselin 2 kanssa. Pyöriminen tapahtuu niin, että syötettäessä paineväliainetta kanavan 6 kautta tilaan V1 pyörii mäntä 4 akselin ympäri eteenpäin samalla, kun pyörimisliike välittyy kuviota 1-3 vastaavalla tavalla vapaakytkinten kautta eteenpäin. Kun paineväliainetta sitten syötetään tilaan V2 akselissa 3 olevan kanavan kautta, 20 siirtyy mäntä 5 pois päin männästä 4 akselin ympäri tapahtuvalla pyörimisliikkeellä samalla, kun se pyörittää vaippaa 8 mukanaan. Tällöin vastaavasti vaippaan ja sen päätylaippaan kytketty akseli 3 siirtää pyörimisliikkeen eteenpäin aiemmin esitetyllä periaatteella.

Kuviossa 5 on vastaavasti esitetty kuviota 4 vastaavan toteutusmuo-25 don käytännöllinen sovellutusmuoto ns. räjäytyskuvana. Tässä toteutusmuodossa on voimalaitteessa erillinen apuakseli 19, jonka ympäri pyörivästi koko voimalaite on asennettu. Apuakseli 19 kulkee akseleiden 2 ja 3 läpi niin, että ne pystyvät pyörimään apuakselin 19 ympäri. Edelleen apuakselin 19 päistä sisäänpäin ulottuvat kanavat 7 ja 6, joissa tosin vain kanava 7 on kuviossa nä-30 kyvissä. Mäntään 4 on muodostettu nyt aukot 6a ja 7a sen vastakkaisille puolille sekä vastaavasti akselin 2 läpi ulottuvat suunnilleen säteen suuntaiset kanavat paineväliainetta varten. Kanavien päiden kohdalla apuakselissa 19 on paineväliaineurat 2a ja 3a, jotka ovat tarkoitettu vastaamaan männän 4 akselissa 2 olevia vastaavia kanavia niin, että painenestettä saadaan syötetyksi 35 kanavien 7 ja 6 kautta männän 4 jommallekummalle puolelle valinnan mu- 8 102916 kaan.

Edelleen kuviossa näkyy apulaipat 20 sekä apuvaippa 21, jotka muodostavat yhtenäisen kotelon vaipan 8 ympärille voimansiirron aikaansaamiseksi. Tässä ratkaisussa vapaakytkimet 11 on kytketty sylinteritilan 1 vaipan 5 8 päätylaippojen 10 sijaan apulaippoihin 20, jolloin niiden toiminta vastaa kuvi oiden 1-3 tilanteessa selitettyä muuten, mutta akselilta 2 ja vastaavasti 3 voima siirretään apulaippoihin 20 niin, että apulaippojen 20 ja apuvaipan 21 muodostama kokonaisuus pyörii männän 4 tai männän 5 ja vaipan 8 pyöriessä apuakselin 19 ympäri kiinnittimien 15 suhteen.

10 Kuviossa 6 on kaavamaisesti esitetty kuviossa 5 esitetyn voimalait teen sivukuva osittain akselin suunnassa leikattuna. Kuten kuviosta näkyy, muodostavat apuvaippa 21 ja apulaipat 20 kotelon vaipan 8 ja päätylaippojen 10 ympärille. Mäntä 4 on kytketty akseliin 2, joka pyörii apuakselin 19 ympärillä. Kanava 6 ulottuu apuakselin 19 muodostetun paineväliaineuran 2a kautta 15 kanava-aukkoon 6a johtavaan akselisuuntaiselle kanavalle, jolloin paineväliai-ne voi virrata kanavaa 6 pitkin uraan 2a ja siitä edelleen aukosta 6a sylinteritilan 1 osaan V1. Vastaavalla tavalla on männän 4 toiselle pinnalle muodostettu tulevaksi aukko 7a, joka on yhteydessä paineväliaineuraan 3a niin, että apu-akselin 19 toisessa päässä olevan kanavan 7 läpi voidaan paineväliainetta 20 syöttää puolestaan aukosta 7a sylinteritilan 1 osaan V2. Niinpä vuorotellen kummankin männän pyörimisliike apuakselin 19 ympäri saa aikaan sen, että apulaippojen 20 ja apuvaipan 21 muodostama sylinteri pyörii haluttuun suuntaan.

Erillisen apuvaipan 21 ja apulaippojen 20 sijaan voidaan käyttää rat-25 kaisua, jossa toinen apulaipoista on kiinteästi samaa kappaletta apuvaipan 21 kanssa. Samoin voidaan käyttää kahta sylinterinpuolikasta, jotka molemmat sisältävät yhden apulaipan 20 ja siitä sylinterimäisesti erottuvan vaippamaisen osan niin, että kahden tällaisen kappaleen ollessa liitettynä vaippamaisista osistaan keskenään yhteen, ne muodostavat yhtenäisen sylinterin. Edelleen 30 umpinaisen apuvaipan 21 sijaan voidaan käyttää yhtä tai useampaa etäisyyden päässä sylinterin kehällä toisissaan olevaa kiinnitintä, jotka kytkevät apulaipat 20 kiinni toisiinsa.

Kuvioissa 7a ja 7b on esitetty kaavamaisesti periaatteellisesti eräitä keksinnön mukaisen voimalaitteen toteutusmuotoja. Näissä on esitetty, kuinka 35 männät voidaan kytkeä siten, että samassa voimalaitteessa on useita mäntiä, 9 102916 jotka on kytketty esimerkiksi pyörimisakselin suhteen keskenään symmetrisesti. Niinpä molemmissa kuvioissa on kaksi paria mäntiä, joissa saman parin männät on kytketty keskenään pyörimisakselin suhteen symmetrisesti niin, että ne ovat tasapainossa. Kuviossa 7a on sovellettu kuvioiden 1-3 mukaista 5 keksinnön toteutusmuotoa, jossa kaikki männät pyörivät sylinteritilan vaipan suhteen, ja kuviossa 7b puolestaan on sovellettu kuvioiden 4-6 mukaista keksinnön toteutusmuotoa, jossa puolet männistä pyörii erillisen akselin ympäri ja puolet männistä on vastaavasti kytketty liikkumattomasti sylinteritilan vaipan 8 suhteen.

10 Mäntiä voi tämän periaatteen mukaan olla keskenään useita mäntiä sisältävissä ryhmissä, jolloin luontaisin toteutusmuoto on sellainen, että voimalaitteessa on kaksi ryhmää mäntiä niin, että kummankin ryhmän männät ovat pyörimisakselin suhteen symmetrisesti kuvioiden 7a ja 7b esittämän periaatteen mukaisesti. Tällaisessa tapauksessa useita mäntiä käytettäessä saa-15 daan aikaan kokoon nähden voimakas ja samalla tarkka moottori tai pumppu, jota voidaan käyttää askelmoottorina tai annostelupumppuna yksinkertaisesti ja helposti. Paineväliaineiden johtaminen mäntien välisiin tiloihin voidaan tietenkin näissä tapauksissa toteuttaa aiemmin esitetyillä tavoilla tai jollakin muuten sinänsä tunnetulla tavalla.

20 Keksintöä toteutettaessa se on tehtävissä useilla eri tavoilla. Lait teessa ei tarvita välttämättä kahta erillistä päätylaippaa, vaan toinen päätylaip-pa ja vaippa voivat olla yhtä yhtenäistä kappaletta. Männät ovat edullisesti akselin suuntaiselta poikkileikkaukseltaan sellaiset, että niiden sivut ovat pyörimisakselista lähtevien säteiden suuntaiset, vaikka muunlaisia poikkileikkauksia 25 voidaan käyttää. Samoin männät voivat olla kooltaan eri kokoiset.

Kahden männän sijaan on mahdollista tietenkin käyttää kolmea tai useampaa mäntää, mikäli niin halutaan. Näissä toteutusmuodoissa kuitenkin tarvitaan joissain tapauksissa keskenään sisäkkäisiä akseleita pyörimisliikkeen välittämiseksi. Vastaavasti, jos samalle akselille on kiinnitetty useita mäntiä, 30 saadaan aikaan yhtä monikertainen voima. Mikäli mäntiä on parillinen määrä, kytketään ne edullisesti pyörimisakselin suhteen kahteen ryhmään ryhmittäin symmetrisesti.

Vapaakytkinten sijaan voidaan käyttää erilaisia muunlaisia lukitsemi-selimiä, kuten erilaisia kytkimiä, jarruja tai salparakenteita. Samoin paineväli-35 ainetta syötettäessä voidaan käyttää erilaisia ajastimia syötön säätämiseksi, 10 102916 jolloin saadaan aikaan varsin tasainen liike ja tarkka askellus. Näissä toteutusmuodoissa voidaan joutua käyttämään erillistä ohjausta lukituselinten käyttämiseksi niin, että voimalaite toimii halutulla tavalla moottorina tai pumppuna.

5 Vapaakytkimiä käytettäessä ne toimivat samalla mäntien akseleiden laakereina, mutta muunlaisia lukituselimiä käytettäessä laakerointi on mahdollisesti toteutettava toisella tavalla. Vaikka joissakin käyttötarkoituksissa iiuku-laakerointi saattaa olla riittävä, voidaan mäntien akseleille asentaa myös muunlaiset tavanomaiset laakerit.

10 Kuvioiden 4-6 mukaista apuakseliratkaisua voidaan käyttää myös kuvioiden 1-3 ratkaisujen yhteydessä.

Paineväliaineena keksinnön mukaisen voimalaitteen käytön yhteydessä voidaan käyttää erilaisia kaasuja tai kaasuseoksia kuten ilmaa sekä erilaisia painenesteitä kuten öljyä, vettä tms.

15 Kanavat paineväliaineiden johtamiseksi mäntien välisiin tiloihin ja niistä pois voidaan muodostaa kulkemaan joko akselien kautta, akselien ja mäntien kautta, sylinteritilan seinät muodostavien päätylaippojen tai laipan kautta jne. sinänsä tunnetuilla tavoilla.

Keksinnön mukainen voimalaite voi toimia annospumppuna tai as- 20 kelmoottorina, koska sen liike asemasta toiseen voidaan rajata. Halutun suuruisen liikkeen aikaansaamiseksi voidaan akselin pyörimisliike välittää erilaisilla välitysmekanismeilla tai liikkeen rajoitus voidaan toteuttaa käyttämällä useampaa mäntää, joiden avulla halutunkokoinen kääntökulma ja siten liikemäärä tai paineväliainemäärä saadaan säädetyksi.

25 Kuvioissa 5-6 esitetyn ulkopuolisen sylinterin sijaan on tietenkin mahdollista ottaa voima ulos erillisellä sivuakselilla tai muuten tunnettuja voi-mansiirtosovellutuksia käyttäen.

• T

Claims (13)

1Π 9 Q1 f\

1. Paineväliainekäyttöiseksi moottoriksi ja/tai paineväliainepumpuksi tarkoitettu voimalaite, jossa on muodoltaan rengasmainen sylinteritila (1) ja ai- 5 nakin kaksi toistensa suhteen liikkuvaa mäntää (4, 5), jotka ovat olennaisesti sylinteritilan (1) kehän poikkipinnan muotoisia ja olennaisesti sen kokoisia, ja jossa voimalaitteessa ainakin yksi männistä (4, 5) on asennettu sylinteritilan (1) suhteen sen akselin ympäri pyörivästi niin, että mäntä (4, 5) voi liikkua sy-linteritilassa (1) sen kehän suunnassa, ja mainitun männän kanssa sylinteriti- 10 lan (1) akselin ympäri pyöriväksi kytketty voimansiirtoakseli (2, 3) sekä kanavat (6, 7) paineväliaineen johtamiseksi mäntien (4, 5) välisiin tiloihin ja vastaavasti niistä pois, tunnettu siitä, että voimalaitteessa on lukituselimet ainakin yhden männän lukitsemiseksi liikkumattomasti tai sen liikkeen hidastamiseksi sylinteritilan (1) akselin suhteen siten, että samanaikaisesti ainakin yksi mäntä ja 15 sen kanssa pyörivä voimansiirtoakseli voivat pyöriä sylinteritilan (1) suhteen sen akselin ympäri.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimalaite, tunnettu siitä, että siinä on ainakin kaksi mäntää (4, 5), jotka on asennettu sylinteritilan (1) suhteen sen akselin ympäri pyörivästi ja että männät (4, 5) on kytketty vuoro- 20 telien toiseen sylinteritilan (1) akselin kanssa samanakselisesti pyörivästi asennetuista voimansiirtoakseleista (2, 3) niin, että kukin mäntä voi liikkua viereiseen mäntään kytketyn voimansiirtoakselin (3) suhteen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen voimalaite, tunnettu siitä, että kunkin voimansiirtoakselin (2, 3) läpi johtaa kanava (6, 7) vastaavan män- 25 nän (4, 5) toiselle pinnalle siten, että kaikissa männissä on kanavan ulostulo-aukko (6a, 7a) sylinteritilan (1) kehän suunnassa samalla puolella mäntää.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimalaite, tunnettu siitä, että ainakin yksi männistä (5) on asennettu liikkumattomasti sylinteritilan (1) vaipan (8) suhteen.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen voimalaite, tunnettu siitä, että mäntä (5) ja vaippa (8) on kytketty sylinteritilan (1) akselin kanssa samanakselisesti pyörivään voimansiirtoakseliin (3).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen voimalaite, tunnettu siitä, että ainakin yhden voimansiirtoakselin (2, 3) läpi johtaa kanava (6, 7) sylinteri-; 35 tilan (1) vaipan (8) suhteen liikkuvan männän (4) toiselle pinnalle siten, että \ , 12 102916 männässä (4) on yhden kanavan (6, 7) ulostuloaukko (6a, 7a) sylinteritilan (1) kehän suunnassa molemmilla puolilla mäntää (4).

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimalaite, tunnettu siitä, että siinä on parillinen määrä mäntiä (4, 5), jotka on kytketty vai- 5 kuttamaan toiseen kahdesta voimansiirtoakselista (2, 3) niin, että joka toinen mäntä (4) on kytketty vaikuttamaan yhteen voimansiirtoakseliin (2) ja joka toinen mäntä (5) toiseen voimansiirtoakseliin (3) ja yhteen voimansiirtoakseliin kytketyt männät voivat liikkua toisen voimansiirtoakselin suhteen.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen voimalaite, tunnettu siitä, 10 että siinä on useita mäntiä kytketty vaikuttamaan kumpaankin voimansiirtoakseliin (2, 3) niin, että samaan voimansiirtoakseliin (2; 3) vaikuttamaan kytketyt männät ovat sylinteritilan (1) pyörimisakselin suhteen olennaisesti symmetrisesti.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimalaite, t u n -15 n e 11 u siitä, että lukituselimet ovat vapaakytkimiä (11, 12), jotka sallivat voimansiirtoakselin (2, 3) pyöriä sylinteritilan (1) akselin ympäri yhteen suuntaan, mutta lukitsevat voimansiirtoakselin (2, 3) ja siten vastaavasti siihen kytketyn männän (4, 5)liikkumattomasti sylinteritilan (1) akselin suhteen toisessa suunnassa.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 9 mukainen voimalaite, t u n n e t- t u siitä, että lukituselimet ovat jarruelimiä männän (4, 5)liikkeen hidastamiseksi.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimalaite, tunnettu siitä, että sylinteritila (1) on muodostettu erillisestä vaipasta (8) ja ai- 25 nakin yhdestä vaipan (8) sivuun asennetusta päätylaipasta (10).

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimalaite, tunnettu siitä, että siinä on erillinen apuakseli (19), joka on asennettu kulkemaan voimansiirtoakseleiden (2, 3) läpi niin, että voimansiirtoakselit (2, 3) voivat pyöriä sen ympäri. : 30 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen voimalaite, t u n n e 11 u siitä, ‘ että kanavat (6, 7) painenesteen johtamiseksi mäntien (4, 5) välisiin tiloihin ja vastaavasti niistä pois on muodostettu kulkemaan apuakselin (19) kautta.

13 102916