FI115068B - Kiertomäntämoottori - Google Patents

Description

5 115068

Kiertomäntämoottori Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen kiertomäntämoottori.

Patenttijulkaisusta FI 93483 tunnetun kiertomäntämoottorin voimansiir-tomekanismi on työtahdissa erilainen kuin jatkotahdissa ja voimansiir-tolaitteen toiminta vaihtelee siten, että voimansiirtolaitteena olevan vääntösauvan tehokkaampi vääntö kohdistuu akseliin joka toisella män-10 nänsykäyksellä ja akselille saadaan peräkkäiset vääntösykäykset vähintään kahden moottorilohkon yhteentahdistuksella.

Voimansiirtolaitteen toimintamekanismin vaihtelu aiheuttaa toistensa suhteen liikkuvien osien nopeaa kulumista, toimintahäiriöitä ja käyt-15 töenergian haaskausta. Männän vipuvarsirakenteen kierähdystukipisteen paikka on epävakaa, mikä heikentää männän vääntävän rakenteen kieräh-dysliikkeen vakautta ja aiheuttaa liikkuvan männän kulmanopeuden vaihtelua kesken sykäysliikettä.

20 Keksinnön tarkoituksena on poistaa nämä epäkohdat ja parantaa kiertomäntämoottorin kestävyyttä, varmatoimisuutta ja kokonaishyötysuhdetta. Edelleen keksinnön tarkoituksena on saada aikaan kiertomäntämoottori, jonka voimansiirtomekanismi antaa tietynsuuruisen ja tietynsuuntaisen .· välityksen kiertomännän ja akselin välille.

25 t*;| Tämä tarkoitus voidaan keksinnön mukaisesti saavuttaa järjestämällä '··'* vuorosykäyksin liikutettavan kiertomännän kulmien sykäysliikkeet vä- * littömästi peräkkäisille toistensa kanssa symmetrisille radoille si- i ten, että muodostetulla kiertoradan osuudella männänkulman kulmanopeus ί 30 on muuttumaton liikutettaessa mäntää tasaisella kierrosnopeudella.

Keksinnön mukaisen kiertomäntämoottorin mäntään on yhdistetty kulmikas ··* voimansiirtokehä, jonka kärkikulmien liikerata noudattaa männänkulmien ", liikerataa ja voimansiirtoakseli on kiinnitetty laakeroidusti sylin- * f teripesän puolittajan jatkeella olevaan kiinnityskohtaan siten, että J· · t * » 35 akselissa olevan lieriöpyörän kehä ulottuu voimansiirtokehään.

t

Kiertomäntämoottorin voimansiirtolaitteessa voi olla pyörivä akseli, joka on erisuuntainen männän keskiakselin kanssa.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle kiertomäntämoottorille 2 115068 on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa.

Seuraavassa kuvataan keksintöä lähemmin viittaamalla oheisiin piirus-5 tuksiin, joissa : kuva 1 esittää erästä sovellutusta keksinnön mukaisen kiertomäntä- moottorin männän ensimmäisestä vuorosykäyksestä, joka on saatu aikaan väliaineen virtauspaineella, laajenemisella ja paisunnalla sylinteri-pesän ja männänseinämän välisissä tilavuudeltaan laajenevissa ontelo loissa, kuva 2 esittää erästä sovellutusta keksinnön mukaisen kiertomäntämoot-torin männän toisesta vuorosykäyksestä, kuva 3 esittää erästä sovellutusta keksinnön mukaisen kiertomäntämoot-torin männän kiertotukipisteiden ja sylinteripesän seinämien muodon 15 määrittelemisestä koordinaatein ja väliaineen virtausaukkojen ja -uri en sijoittamisesta sylinteripesään, männästä ja voimansiirtolaitteesta ensimmäisen sykäyksen alkukohdassa ja akselissa olevaa lieriöpyörää I koskettavan voimansiirtokehän muodon määrittelemisestä koordinaatein, ja 20 kuva 4 esittää erästä sovellutusta keksinnön mukaisen kiertomäntämoot-torin akselissa olevan lieriöpyörän kytkennästä, voimansiirtokehässä olevista kosketuskohdista lieriöpyörään, voimansiirtokehän yhdistämisestä mäntään ja nivelakselin kytkemisestä voimansiirtokehään.

25 Kuvissa on esitetty mäntä 1, sylinteripesän seinämäkehä 2, akseli 3, ’···* voimansiirtokehä 4, akselissa oleva kontaktikehä 5, yhdyskaula 6, voi- mansiirtokehän laippa 7, hammastus 8, voimansiirtokehän ulokkeet 9, •li(: männän tiivistelaakerit 10, nivelkytkin 11, nivelakseli 12 ja kannet 13 · 30 Ensimmäisesä vuorosykäyksessä mäntää 1 liikutetaan pisteessä P olevan kiertotukiakselin ympäri, männänkulmien liikerata on sylinteripesän seinämäkehässä 2 olevien seinämien mukainen ja sylinteripesässä on ,·>>_ kaksi laajenevaa ja kaksi supistuvaa kammiota. Väliaineen ulos- ja sisäänvirtaus on järjestetty sylinteripesän seinämissä olevien vent-• · 35 tiiliaukkojen ja -urien kautta.

: I Toisessa vuorosykäyksessä mäntää 1 liikutetaan pisteessä P1 olevan kiertotukiakselin ympäri ja männänkulmien liikerata on toisten sylinteripesän seinämäkehässä 2 olevien seinämien mukainen ja sylinteripesässä on kaksi laajenevaa ja kaksi supistuvaa kammiota.

115068

Molemmissa sykäyksissä männänkulmien liikeradat on keskitetty kierto-tukipisteeseen P tai P1 muodostamalla jokainen liikerata ympyränkaa-reksi ja muodostamalla männänkulmien kiertoradan käsittävä sylinteri-pesän seinämäkehä 2 siten, että sen poikkileikkauskuvion puoliskot 5 ovat keskiakselin suhteen toistensa kanssa symmetriset.

Voimansiirtokehä 4 ja akselissa oleva lieriöpyörä 5 on asetettu koskettamaan toisiinsa muodostamalla mäntään yhdistetyn voimansiirtoke-hän kulmien välisiin seinämiin lieriön sektorin muotoisia ulokepintoja 9 säteellä r, jonka pituus on sama kuin pituus männän 1 ja voimansiir-10 tokehän 4 kierähdystukipisteestä P tai P1 samaan kiertoradan puoliskoon kuuluvaan lieriöpyörää 5 sivuavaan ratakaareen. Akseli 3 on kiinnitetty laakeroidusti sylinteripesän 2 puolittajan jatkeella olevaan pisteeseen P2 siten, että akselissa olevan lieriöpyörän kehä 5 ulottuu seinämänosien A- AI ja AI- B kohdalle ja voimansiirtokehän 4 ulokkei-15 siin 9. Kosketuskehissä on hammastus 8. Voimansiirtokehän laippa 7 on on yhdistetty kiinteästi mäntään 1 yhdyskaulalla 6. Männän 1 ja voi-I mansiirtokehän 4 keskikohdat ovat samalla akselilla pisteessä P3 ja niiden yhdenpituiset lävistäjät ovat päällekkäin. Männän 1 liikkeiden vierintätuentana ovat sylinteripesän 2 seinämiin koskettavat tiivis-20 telaakerit 10 ja voimansiirtolaitteessa olevat laakerit. Kuvissa 1- 3 esitetyissä tilanteissa täyttyvät kammiot on merkitty avonuolella ja tyhjenevät kammiot on merkitty umpinuolella. Kuvassa 4 esitetyssä sovelluksessa on kaksi käyttöakselia, joista toinen 12 on erisuuntainen * "·· männän 1 keskiakselin P3 kanssa.

:: 25 : r Kuvien 1 ja 2 mukaisesti männän 1 kulmien kärkien liikeratana on sy- ;* *; linteripesän seinämäkehä 2 ja männän asento kussakin tilanteessa oh- jaa venttiillaukkojen ja -urien kautta painetta ja alipainetta sylin-teripesän kammioissa. Momentin välittyminen männän 1 ja akselin 3 vä- * ► 30 Iillä on järjestetty akselissa 3 olevan kontaktikehän 5 ja voimansiirtokehän 4 ulokkeiden kautta siten, että saapuvan liike-energian • i aiheuttama pintapaine liikuttaa sitä osaa, johon liike-energia johde- » ’ *' taan.

i k ’ · » 35 Kuvan 3 mukaisesti sylinteripesän seinämäkehän 2 muoto on ympyränkaa-rista A- AI, AI- B, B- Bl, Bl- C, C- Cl, Cl- D, D- Dl ja Dl- A muodos- ’ tettu kuvio. Väliaineen virtaus on järjestetty aukolla, joka on seinä- mässä pisteen Dl kohdalla ja urilla, jotka ovat seinämässä osuuksilla A- AI ja Cl- D, sekä toisella aukolla, joka on seinämässä pisteen Bl 4 115068 kohdalla ja urilla, jotka ovat seinämässä osuuksilla AI- B ja C- Cl. Akseli 3 on sylinteripesän seinämäkehän 2 puolittajan jatkeella olevassa pisteessä P2 laakeroidusti kiinnitettynä siten, että akselissa olevan lieriöpyörän kehä 5 ulottuu voimansiirtokehässä 4 oleville 5 ulokkeille 9, joita on muodostettu kullekin sivulle kaksi peräkkäin samalla säteellä r ja samoilla koordinaateilla kuin sylinteripesän seinämäkehän 2 osuudet A- AI ja AI- B.

Kuvan 4 mukaisesti akselissa 3 olevan lieriöpyörän kehä 5 koskettaa 10 mäntään 1 kiinteästi yhdistettyä voimansiirtokehää 4, jonka laipan 7 ja männän välillä on yhdyskaula 6. Voimansiirtokehään 4 on ristikko-nivelellä 11 yhdistetty nivelakseli 12.

Kuvan 3 sovelluksen mukainen neliömäisen männän kärkipisteiden liike-15 radan ja sylinteripesän seinämäkehän poikkileikkauksen esittävä kahdeksan kaariviivan rajaama kuvio, jonka puoliskot ovat keskiviivan suhteen symmetriset, muodostetaan seuraavasti:

Ensimmäisen vuorosykäyksen alkukohdaksi määrätään tilanne, jossa ne-20 liömäisen männän kulmat ovat sylinteripesän seinämän syvennysten A ja B sekä ulokkeiden C ja D kohdalla. Liikutettaessa mäntää pisteen P ympäri oikeaan 45 astetta männänkulmien liikeradat asettuvat seinämän-osille A- AI, B- Bl, C- Cl ja D- Dl.

*s , 25 Toisen vuorosykäyksen alkukohdan ollessa vaihe, jossa männän kulmat • ·

' * ovat sylinteripesän seinämän syvennysten Bl, Cl ja Dl sekä ulokkeen AI

kohdalla, liikutettaessa mäntää toinen vuorosykäys oikeaan 45 astetta pisteen P1 ympäri, männänkulmien liikeradat asettuvat seinämänosille I' AI- B, Bl- C, Cl- D ja Dl- A.

•. /' 30

Keksinnön mukaisen kiertomäntämoottorin sylinteripesän seinämänosat ;· A- AI ja AI- B ovat toistensa kanssa symmetriset ja niistä on muodos-

tettu kiertorataosuus, jonka kohdalla männänkulmien kulmanopeus on * muuttumaton. Vastaavasti sylinteripesän seinämänosat C- Cl ja Cl- D

35 ovat toistensa kanssa symmetriset. Mäntään kiinteästi yhdistetyn voi-mansiirtokehän kulmien kulmanopeus on mainitun osuuden kohdalla muut-·'. _ tumaton. Koska männän liikkeet ovat 45 asteen vuorosykäyksiä, kier- rosnopeus männän keskiakselilla on tasainen.

115068

Kuvan 3 mukaisessa sovelluksessa sylinteripesän seinämäkehän symmetria-akseli on sama suora kuin koordinaatiston y-akseli. Kiertotuki-I pisteiden koordinaatit ovat millimetreinä: P: -22,11/ 9,16, Pl: 22,11/ 9,16.

5 Piste P keskipisteenä muodostettavat 45 asteen ympyränkaaren muotoiset seinämäkehän osat ovat: A- AI, säteen pituus 65,40, pisteen A koordinaatit -50,00/ 68,32, pisteen AI koordinaatit 0,00/ 70,71; B- Bl, säteen pituus 93,27, pisteen B koordinaatit 50,00/ 68,32, pis-10 teen Bl koordinaatit 70,71/ 0,00; C- Cl, säteen pituus 82,87, pisteen C koordinaatit 50,00/ -31,68, pisteen Cl koordinaatit 0,00/ -70,71 ja D- Dl, säteen pituus 49,46, pisteen D koordinaatit -50,00/ -31,68, pisteen Dl koordinaatit -70,71/ 0,00.

15

Piste Pl keskipisteenä muodostettavat 45 asteen ympyränkaaren muotoiset seinämäkehän osat ovat AI- B, säteen pituus 65,40, Bl- C, säteen pituus 49,46, Cl- D, säteen pituus 82,87 ja Dl- A, säteen pituus 93,27.

20 Voimansiirtokehän seinämiin muodostetaan seinämäkehän osien A- AI ja AI- B muotoinen ulokepari; molempien osien säteen pituus on 65,40.

Mainitulla mitoituksella muodostettuun sylinteripesään sopii neliömäinen kiertomäntä, jonka lävistäjien pituus on 141,42 mm. Mäntään kiin-25 teästi yhdistetyn voimansiirtokehän lävistäjien pituus on sama kuin / männän lävistäjien pituus. On luonnollista, että keksinnön eri sovel- ; luksissa voidaan käyttää osien erilaisia mitoituksia ja esimerkiksi » * männän seinämien muoto voi olla erilainen kuin voimansiirtokehän sei-.. ; nämien muoto.

30

Keksinnöllisen ajatuksen mukaisesti mäntää 1 liikutetaan joko väli- ;· aineen, esimerkiksi höyryn, painevaikutuksella tai akselilta 3, 12 tai molemmilta saapuvalla liike-energialla, jolloin väliaine johdetaan ’ t tilavuudeltaan suureneviin sylinteripesän kammioihin kuvissa 1-3 esi- 35 tetyn tuloaukon ja seinämäuran kautta. Uran johdosta muodostuu sylin-*·<·* teriseinämään aukko, josta väliaine virtaa kulman ympäri.

Kuvan 1 mukaan kun paine tai akselilta 3 saapuva liike-energia liikuttaa mäntää 1 pisteessä P olevan akselin ympäri 45 asteen sykäyksen, 6 115068 väliaine täyttää tilavuudeltaan suurenevat kammiot ja tilavuudeltaan pienenevät kammiot tyhjenevät.

Kuvan 2 mukaan kun mäntää liikutetaan edelleen 45 asteen sykäys pis-5 teessä P1 olevan akselin ympäri, väliaine täyttää tilavuudeltaan suurenevat kammiot ja tilavuudeltaan pienenevät kammiot tyhjenevät.

Kiertomäntään 1 yhdistetty voimansiirtokehä 4 ja akselissa 3 oleva lie-10 riöpyörä 5 välittävät momenttia männän 1 ja akselin 3 välillä siten, että saapuvan liike-energian aiheuttama pintapaine seinämänulokkeen 9 ja pyörän kehän 5 välillä liikuttaa sitä osaa, johon liike-energia johdetaan.

Käyttöakselina voi olla pyörivä akseli 12, joka on erisuuntainen kuin 15 pisteessä P3 oleva männän 1 keskiakseli, ja jonka kiinnityskohta mäntään 1 on keskiakselin kohdalla.

Keksinnön puitteissa voidaan ajatella edellä kuvatusta poikkeaviakin ratkaisuja. Niinpä kiertomäntä ja siihen yhdistetty voimansiirtokehä 20 voivat olla kolmikulmaiset.

Keksinnön erään sovellutuksen mukaan kiertomäntämoottori käsittää ainakin kaksi moottorilohkoa.

25 Keksinnön eräässä sovellutusmuodossa sylinteripesän kansissa on vent- • " tiiliaukkoja ja voiteluaukkoja.

• · • « • i

Keksinnön eräässä sovellutusmuodossa voimansiirtokehän ja akselissa olevan kontaktikehän välillä on kitkavoimansiirto.

* » · i i >

Claims (8)

115068 X. Kiertomäntämoottori, joka käsittää: 5. kulmikkaan kiertomännän (1), jonka liikkeet on järjestetty kahden I eri akselin (P, Pl) ympäri vuorosykäyksin kiertyviksi, - voimansiirtolaitteen, jolla on järjestetty lineaarinen välitys männän (1) ja käyttöakselin (3, 12) välille, sekä 10 - sylinteripesän seinämäkehineen (2) ja kansineen (13), tunnettu männänkulman peräkkäisistä sykäysliikkeistä, joiden liikeradat ovat toistensa kanssa symmetriset kiertotukiakselien (P,

15 Pl) välisen etäisyyden puolittavan symmetriatason suhteen ja jotka ! ovat kulmanopeudeltaan samansuuruiset liikutettaessa mäntää (1) tasai sella kierrosnopeudella.

2. Rotationskolvmotor enligt patentkrav 1, kännetecknad av att hanan av kolwinklamas impulsrörelse har en form av en cirkelbäge.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiertomäntämoottori, tunnettu 20 siitä, että männänkulmien sykäysliikkeen liikerata on ympyränkaaren muotoinen.

3. Rotationskolvmotor enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att dess kraftöverföringsanordning omfattar en kraftöverforingscirkel (4) med lika mänga väggvinklar som : ·, kolven (1) har vinklar som riktar sig mot cylinderhusets väggcirkel (2). ;" ; 4. Rotationskolvmotor enligt nägot av patentkraven 1 -3, kännetecknad av att kraftöverföringscirkeln (4) har kopplats tili kolven (1) med väggvinklama lineärtmittemot varandra ' · · *' sa att vinkelhastigheter av kraftöverföringscirkeln (4) är identiska med vinkelhastigheter av den t f'; * rörliga kolven (1). • *

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kiertomäntämoottori, tunnettu siitä, että sen voimansiirtolaitteeseen kuuluu voi- • ’ 25 mansiirtokehä (4), jossa on yhtä monta seinämänkulmaa, kuin männässä '· (1) on sylinteripesän seinämäkehään (2) kohdistuvia kulmia. ·, · 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen kiertomäntämoottori, * tunnettu siitä, että voimansiirtokehä (4) on kytketty mäntään : 30 (1) seinämänkulmat lineaarisesti kohdakkain siten, että voimansiirto- kehän (4) kulmanopeudet ovat samat kuin liikkuvan männän (1) kulma-nopeudet.

4. I I I ( « f » t · * Ml',» I t 115068 1 .Rotationskolvmotor, som omfattar: -en kantig rotationskolv (1), rörelser av vilken kolv har anordnats att med omväxlande impulser vridas omkring tvä olika axlar (P, PI), -kraftöverföringsanordning, med hjälp av vilken har anordnats en lineär förmedling mellan kolven (1) och en drivaxel (3,12), samt - ett cylinderhus med sinä väggcirklar (2) och lock (13), kännetecknad av successiva impulsrörelser av en kolwinkel, banor av vilka impulsrörelser är symmetriska med varandra i forhallande till ett symmetriplan som halverar avständet mellan rotationsstödaxlama (P, PI) och vilka impulsrörelser har en lika stor vinkelhastighet da kolven (1) förflyttas med en jämn varvhastighet.

5. Rotationskolvmotor enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknad av att pä väggar av • - · kraftöverföringscirkeln (4) har bildats utspräng (9) och längden av en krökningsradie (r) hos • ^ utsprängens yttre yta, vars form är en sektor pä en cylinder, är samma som längden av en • ’ krökningsradie hos banan av de successiva impulsrörelser av kolvvinkeln pä de med varandra , : symmetriska banoma som hör tili samma rotationsbanhalva som sin rotationsstödpunkt (P, P1).

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen kiertomäntämoottori, I,· 35 tunnettu siitä, että voimansiirtokehän (4) seinämiin on muo- i(: dostettu ulokkeet (9), joiden lieriön sektorin muotoisen ulkopinnan kaartuvuussäteen (r) pituus on sama kuin männänkulman peräkkäisten κ·> sykäysliikkeiden liikeradan kaartuvuussäteen pituus niillä toistensa kanssa symmetrisillä radoilla, jotka kuuluvat samaan kiertoradan puo 115068 liskoon kiertotukipisteensä (P, Pl) kanssa.

6. Rotationskolvmotor enligt nägot av patentkraven 1 -5, kännetecknad av att dess • ’ ’ kraftöverföringsanordning omfattar ett cylinderhjul i axeln (3), vilket cylinderhjul har lagrat fasts • t' ; vid en fastpunkt (P2) pä förlängningen av symmetriplanet i cylinderhusets väggcirkel (2) sä att en kontaktcirkel (5) är i kontakt med ätminstone ett utspräng (9) i kraftöverföringscirkeln (4). 115068 ίο

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen kiertomäntämoottori, tunnettu siitä, että sen voimansiirtolaitteeseen kuuluu ak-5 selissa (3) oleva lieriöpyörä, joka on kiinnitetty laakeroidusti sy-linteripesän seinämäkehän (2) symmetriatason jatkeella olevaan kiinnityskohtaan (P2) siten, että kontaktikehä (5) koskettaa ainakin yhtä voimansiirtokehän (4) uloketta (9).

7. Rotationskolvmotor enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att dess kraftöverföringsanordning uppvisar en axel (12) som är olikriktad med en mittaxel (P3) i kolven (1).

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kiertomäntämoottori, tunnettu siitä, että sen voimansiirtolaitteeseen kuuluu akseli (12), joka on erisuuntainen männän (1) keskiakselin (P3) kanssa.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen kiertomäntämoottori, 15 tunnettu siitä, että akseli (12) on nivelkytkimellä (11) kyt-' ketty yhteen voimansiirtokehän (4) kanssa. i i * f « < · » t % t • · 4 t I I

8. Rotationskolvmotor enligt nägot av patentkraven 1-7, kännetecknad av att axeln (12) har med en kardankoppling (11) kopplats ihop med kraftöverforingscirkeln (4). t * * » · < 1 · i ' * * I I : » < » > ) t t I I i > I » »