FI58538C - Motor och/eller pump - Google Patents

Description

rfc1 KUULUTUSJULKAISU r q r 7 o ^ (11) UTLÄCGN»NGSSKRIFT 5 85 38 5¾¾ C (45) Γ ! ! t i ’ - ~ - -1 ^ ^ (SI) Kv.lk?/tnc.CI.^ P 01 C 1/04 SUOMI—FINLAND (21) 663/7*+ (22) Hakamlipllvt —AiwtMcnlnpdai 06.03.7*+ (23) AlkupeM—GIM|h«tadag 06.03.7*+

(41) Tullut lulkMni — BlWIt cff«it>lg 13.09.7 U

HtmttU I· rekisterihallitus (44) NShtMtaip^ |. «uuLiuitaUun pvm.-

Fatenfe· och registerstyrelsen v ' AiwMcm irtltcd oeh utUkrtftwi puMkmnd 31.10.80 (32)(33)(31) ^««y «uolk.u.-Ufirt prlorlt* 12.03.73

Itävalta-Österrike(AT) A 2177/73 (71)(72) Klaus Keplinger, Mullerstrasse 30, Innsbruck, Friedrich Egger, Mullerstrasse 30, Innsbruck, Itävalta-Österrike(AT) (7*0 Oy Kolster Ab (5U) Moottori ja/tai pumppu - Motor och/eller pump Tämän keksinnön kohteena on kiertomäntämoottori tai -pumppu, jossa on tuloja lähtöaukoilla varustettu pesä, jossa on roottori, joka muodostuu kahdesta katkaistun kartion muotoisesta pyörimiskappaleesta ja niiden väliin järjestetyistä kahdesta roottorinakselilta säteittäisesti suuntautuvaa, diamet-raalisesti toisiinsa nähden kiinnitetystä siivestä, jolloin toinen pyörimiskappale on varustettu pesästä esiintyöntyväliä käyttöakselin muodostavalla sylinterimäisel-lä jatkeella, ja jossa moottorissa tai pumpussa on roottorinakselin suhteen vinossa oleva, jäykästi pesään kiinnitettyyn laakerin tappiin kiertyvästi järjestetty pyörimislevy, jossa on säteittäiset aukot siiville, joka levy on molempien katkaistun kartion muotoisten pyörimiskappaleiden vaippapinnoissa kiinni ja jota levyä ohjataan pesässä olevalla ympyränmuotoisella uralla.

Tällaiset moottorit tai pumput ovat jo tunnettuja erilaisista julkaisuista, mutta ne eivät ole tähän mennessä käytännössä onnistuneet.

Niinpä on olemassa esimerkiksi moottoreita ja pumppuja, mitkä muodostuvat kahdesta pääosasta, paikoillaanolevasta pesästä ja pyörivästä sisäosasta, mikä 58538 muodostuu akselista ja tähän kiinnitetyistä siivistä. Akselin suhteen vinossa oleva levy tunkeutuu siipien läpi, minkä johdosta syntyy eri kokoisia muuttuvia kammioita. Näillä tunnetuilla systeemeillä on yleensä se haitta, että siivet on kiinnitetty akseliin vain yhdeltä sivulta, kun taas siipien muut kolme sivua ovat vapaina ja paine-erojen esiintyessä yksityisissä kammioissa tai johtuen erilaisista asennoista pyörimislevyssä ovat ne alttiina vaihteleville kuormituksille. Lisäksi syntyy systeemien mainitun kaksiosaisuuden johdosta hyvin suuria tiivis-tysprobleemeja pyörivien siipien ja paikallaanolevan pesän välille, mitkä tuskin ovat teknillisesti ratkaistavissa.

Edellämainittujen haittojen poistamiseksi kehitettiin monimutkaisia systeemejä, jollainen on tunnettu esimerkiksi USA-patenttijulkaisusta 2 908 22k.

Tässä kuvataan moottori tai pumppu, missä on molempien pääosien lisäksi kaksi pallokerrokseksi tehtyä pyörimiskappaletta, mitkä on liitetty siipien avulla toisiinsa ja kiinnitetty yhdessä pääakselille. Pyörimislevy on tehty molemmin puolin pallomaiseksi ja järjestetty pääakselin suhteen vinossa olevan lisäakselin päähän, minkä vinous on säädettävä. Koska keskenään vinossa olevat pyörimisosat, nimittäin pyörimiskappale ja pyörimislevy tarttuvat toisiinsa, ei keskeinen laakerointi ole mahdollinen. Laakerointi voi siksi tapahtua vain pesän ulkopuolelta. Siten ovat pyörimislevyn ja sen akselin massat moottorin massaan verrattuna suhteellisen suuret, ja pyörimislevyn jatkuvasti muuttuvan kulmanopeuden johdosta esiintyvä epätasapaino suurenee siten nopeasti, mikä vaikuttaa hyvin epäedullisesti systeemin epätasapainoon ja ulkolaakerin rasituksiin.

Lisäksi on USA-patentti julkaisussa 2 908 22*+ kuvatussa systeemissä neljä ...... .. o ... .

siipeä, järjestettynä 90 valein toistensa suhteen. Vinossa olevan pyörimislevyn takia pyörimisen aikana esiintyvän kulmamuutoksen tasausta ei ole suunniteltu. Tämänkaltainen kompressorina toimiva kone tunnetaan myös DE-patenttijulkaisusta 650 278. Laakeritappi, jolle tiivistyslevy on kiertyvästä sovitettu, on tällöin vinossa roottoriakseliin nähden niin, ettei sitä voida käyttää roottorin molempien pyörimiskappaleiden laakerointiin. Molemmat pyörimiskappaleet on siksi ulkolaake-roitu vain staattoripesään, mistä korkeampien kierroslukujen yhteydessä aiheutuu voiteluvaikeuksia. Sen lisäksi on siipiin ja tiivistyslevyyn eli pyörimislevyyn vaikuttavia kallistusmomentteja vastaan toimittava kiertotietä staattoripesän kautta.

Lisäksi tunnetaan vielä vastaavanlaisia kiertomäntäkoneita seuraavista US-patenttijulkaisuista 295 859, 359 906, 700 557 ja 991 576. Niissä ei kuitenkaan ole pesään kiinnitettyjä laakeritappeja, vaan kulloinkin yksi molempiin pyörimiskappa-leisiin kiinteästi yhdistetty ulostulo- tai käyttöakseli , joka läpäisee staattori- 3 58538 pesän vast, koostuu kahdesta puoli akselista. Näissä sovellutusmuodoissa ei pyöriini sk app ale iden sisälaakerointia voida suorittaa ja myös pyörimis levyn sisälaake-rointi on mahdotonta, sillä levy kulkee vain staattoripesän rengasurassa.US-patenttijulkaisussa 790 26h on esitetty lisäksi kiertomäntäkoneen, jossa käyttö- tai ulostuloakseli läpäisee staattorin pesän vinosti roottorin akseliin nähden, ja tiivistyslevy eli pyörimislevy on sovitettu kiinteästi vinolle akselille. Roottorin pyörimiskappaleet on laakeroitu kumpikin omalle, tiivistyslevyn toisistaan erottamalle akselinosalleen. Voimavirtaus kahden pyörivän rakenneosan (roottori ja tiivistyslevy) kautta, joiden kiertoakselit kallistuvat toisiaan kohti, saa aikaan pysyvän muutoksen käyttöakselin kulmanopeuteen, mikä vaikuttaa epäedullisesti kestävyyteen ja laakerointiin.

Keksinnön mukaisen laitteen tarkoituksena on siksi kehittää edelleen mainitunlaista kiertomäntämoottoria tai -pumppua niin, että pyörimiskappaleiden ja tiivistyslevyn eli pyörimislevyf1 laakerointiin tarvitaan vähemmän rakenneosia.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista, että laakerin tappi on järjestetty pesään koaksiaalisesti roottorinakselille, johon laakerin tappiin on laakeroitu molemmat roottorin pyörimiskappaleet ja että laakerin tapin pinnalla on ympäri kulkeva ura pyörimislevyn sisäreunan ohjaamista varten.

Keksinnön mukaisen kiertokoneen rakenne tekee mahdolliseksi pyörimiskappaleiden ja tiivistyslevyn eli pyörimislevyn sisälaakeroinnin yhteen ainoaan laakeri-tappiin mahdollisimman helposti, minkä seurauksena saavutetaan seuraavat edut: a) molempien pyörimiskappaleiden luotettava ja varma kiinnitys pyörimistasoihinsa, ja siten myös poistoakselin luotettava ohjaus, b) roottoriakseli ei vastusta käytössä siipiin ja tiivistyslaattaan vaikuttavia kippimoraentteja, c) kaikki tiivistysongelmat ovat hallittavissa, koska laakerointi on optimaalinen, vääntö- ja häiriövapaa ja edullisessa sovellutusmuodossa kaikki liikkeet tapahtuvat kehäradoilla, ja d) riittävä laakereiden voitelu, koska pyörimiskappaleiden kiertonopeudet roottori-akselilla ovat pienemmät kuin tunnettujen sovellutusmuotojen mukaisessa ulkolaake-roinnissa staattoripesään.

Käyttö väli aine voidaan, kuten jo US-patentti julkaisusta 991 576 tunnetaan, syöttää ja poistaa kulloinkin pesän peitelevyssä olevan aukon ja pyörimiskappalees-sa olevan aukon kautta. Käyttöväliaineen poisto voi kuitenkin myös tapahtua pesän vaipassa olevien aukkojen kautta.

Seuraavassa selitetään keksintöä lähemmin useilla suoritasesimerkeillä viittaamalla piirustuksiin, joskaan se ei ole rajoitettu näihin mahdollisuuksiin.

^ 58538

Oheisissa patenttivaatimuksissa käytetyt viittausmerkit eivät merkitse minkäänlaisia rajoituksia, vaan ne palvelevat ainoastaan mainittujen osien helpotettua löytämistä piirustusten kuvioista.

Kuvio 1 esittää yleiskuvaa keksinnön mukaisen moottorin tai pumpun eräästä s uori t us muodos ta, kuvio 2 esittää leikkausta keksinnön mukaisesta moottorista tai pumpusta sen pääakselia pitkin kuvion 3c mukaisessa asennossa, kuviot 3a-3d esittävät liikkeen vaiheita levitetyn kuvan muodossa, kuvio U esittää moottorin kaaviollista leikkausta tai päälikuvaa kuvion 3a mukaisen pyörimislevyn suhteen pystyprojektiossa (kuvio Ua) , sivuprojektiossa (kuvio l+b) ja vaakaprojektiossa (kuvio ke), kuvio 5 esittää roottorin ja pyörimislevyn läpitunkeutumisen yksityiskohtaa, ja kuviot 6 ja 7 esittävät lisäsuoritusesimerkkiä kuvion 2 mukaisessa leikkauksessa.

Ontto pyörähdyskappale 1 on edullisesti tehty ontoksi sylinteriksi ja se suljetaan alemmalla päätylaatalla 2 ja ylemmällä päätylaatalla 3. Keksinnön mukaan voidaan käyttää nyös kaikkia muita pyörähdys symmetrisiä onttoja kappaleita.

Onton kappaleen 1 pääakseli A on samalla myös roottorin pääakseli. Tämän pääakselin A suhteen on kulmassa Λ pyörimislevyn U akseli B. Pyörimislevy k on laakeroitu pyörivästi pääakseliin A akselin B suhteen samankeskeiseen rengasuraan 5 ja onton kappaleen 1 kaksiosaiseen vaippaan 6 toiseen akselin B suhteen samankeskeiseen rengasuraan J, minkä johdosta akselin B asento ja molempien akselien asento toistensa suhteen on kiinteä. Tällöin leikkaavat molemmat akselit A ja B toistensa onton kappaleen 1 keskipisteessä 8, ja samalla tämä on myös pyörimislevyn U keskipiste.

Roottori muodostuu kahdesta pyörimiskappaleesta, mitkä on järjestetty symmetrisesti keskipisteen 8 kautta kohtisuoraan pääakselin A suhteen kulkevan tason suhteen. Pyöriiniskappaleet 9 ja 10 yhdistetään parilla erotusseiniä 11, mitkä on vastakkaisilla puolilla.

Erotusseinät 11 on järjestetty yhdensuuntaisesti pääakselin suhteen radiaali-sesti ulospäin tästä ja ne yhdistävät yksityiset riippumattomasti pyörivät pyörimis-kappaleet 9 ja 10 yhdeksi yksiköksi siten, että pyörimiskappaleet 9 ja 10, erotus-seinät 11, pääakseli A ja onton kappaleen vaippa 6 muodostavat kaksi suljettua tilaa.

Esitetyissä suoritusesimerkeissä on roottorin pyörimiskappaleet 9 ja 10 tehty kaksoiskartion katkokartioiden muotoon. Katkokartion 5 58538 13 vaipan kaltevuuskulma £ katkokartion 1U peruspintaan verrattuna vastaa tällöin molempien akselien A ja B välistä kulmaa <*» siten, että pyörimislevy 1* on yhdensuuntaisesti katkokartion vaipan suhteen.

Pyörivä levy h on laakeroitu pyörivästi rengasuriin 5 ja 7 ja siinä on radiaaliset raot 15 erotusseinää 11 varten. Se on erotusseinien 11 avulla liitetty lujasti pyÖrimiskappaleisiin 9 ja 10, ja seuraa pakkoliikkeisenä roottorin kaikkia pyörimisliikkeitä, jolloin k atk ok art i o vaippa 13 vierii pyörimislevyn 1* päällä. Pyöri mi s levyllä 1* jaetaan ontto runkokappale kahteen suljettuun tilaan. Tunkeutumalla erotusseinien 11 ja onton rungon 1 muodostamien tilojen läpi, syntyvät kammiot 12, joiden tilavuus on muutettavissa roottoria pyörittämällä. Roottoria pyöritettäessä vaeltavat pyörimislevyn ^ kosketusviivat 16 erotusseiniä pitkin.

Kammioiden sopivan tiivistyksen aikaansaamiseksi erotusseinän 11 ja pyörimislevyn 1+ kosketuskohdassa on siinä tunnetulla tavalla tiivistystela 17. Pyörimislevyn radiaaliset raot 15 ovat tiivistystelojen vastaanottamista varten varustetut koverilla, pyöreinä sivuseinillä, minkä johdosta tiivistystela 17 on laakeroitu radiaaliseen rakoon kääntyvästi ja varmistettu erotusseinän suunnassa tapahtuvaa siirtymistä vastaan.

Itse tiivistysteloissa on myös pitkittäisrako 18, minkä läpi erotusseinät 11 on liukuvasti johdettu. Roottorin pyöriessä siirtyvät nyt pyörimislevyyn k kääntyvästi laakeroidut tiivistystelat yhdensuuntaisesti kosketusviivan suhteen 16 ja kääntyvät samalla radiaalisessa raossa olevassa laakeroinnissaan edestakaisin, minkä johdosta saadaan joka asennossa hyvä tiiviys.

Keksinnön lisäsuoritusesimerkissä (kuvio 6) käytetään onttoa kappaletta, missä on pallomainen sisätila 20. Tässä suoritusmuodossa on pääakselilla pallomainen laajennus 21 onton kappaleen keskipisteessä. Siten yksinkertaistetaan tiivistys-probleeman ratkaisua olennaisesti.

Käyttöväliaineen tuomiseksi onton kappaleen kammioon ja poistamiseksi sieltä on tulo- ja poistoaukot 22 (kuviot 2 ja 7)» mitkä on järjestetty edullisesti alempaan ja/tai ylempään päätylaattaan 2 ja/tai 3. On ilman muuta selvää, että aukot 22 voidaan asettaa onton kappaleen vaippaan 6.

Pyöriiniskappaleiden 9 tai 10 ja päätylaattojen 2 tai 3 välisiksi tiivisteiksi ovat esim. sokkelotiivisteet 23 sopivia.

Kuviot 3a-d esittävät liikkeen yksityisiä vaiheita onton kappaleen sisä-seinämää pitkin levitetyn kuvan muodossa. Pyörivä levy U seuraa tässä näennäisesti kosinikäyrää, roottorin erotusseinät 11 näkyvät pystysuorina esteinä ja pyörimis-kappaleet 9 ja 10 vaakasuorina palkkeina. Asteluvut viittaavat kuvioiden la-c merkintöihin.

6 58538

Keksinnön mukaista konetta voidaan käyttää sekä voimakoneena että myös työkoneena. Erittäin edulliseksi on osoittautunut, pyörimislevyn symmetrisen rakenteen johdosta, mahdollinen käyttö samanaikaisena tvfi- · , yo ja voimakoneena.