FI85906C - Toroidmotor/pump. - Google Patents

Description

85906

RengasmootCor1/-pumppu Toroidmotor/pump 5 Keksinnön kohteena on rengasmoottori tai -pumppu, joka käsittää: kammion, joka määrittää rengaskanavan; kiekkoroottorin, joka on kierty-västi kannatettu mainitussa kammiossa; useita siipiä, jotka on kannatettu akseleilla, jotka akselit on säteettäisesti asennettu mainitulle roottorille ja jotka siivet kykenevät sulkemaan tiiviisti rengas-10 kanavan; kiertovivut, jotka on kiinnitetty siipiakseleihin ja jotka moottorin tai pumpun pyöriessä ovat kannatettuna parin kaartuvia levyjä välissä; mainittuun rengaskanavaan sisältyvän kapean osan, jonka läpi siivet suljetussa asennossa pystyvät kulkemaan; tulo- ja poistoportin paineväliainetta varten ja sijoitettuna mainitun kammion osastoon, 15 jossa siivet ovat kiertyviä toiseen asemaan.

Tällainen laite on esitetty brittiläisessä patentissa GB 269 617, jossa edelleen on osoitettu, että siipien kiertymisliikkeeseen akselin ympäri, joka on säteittäinen roottorin pyörimisakselin suhteen, vaikuttaa 20 kaartuva levy, jonka kanssa siipien sisäpuoliset akselit on yhteistoi-minnallisesti yhdistetty kiertovipujen kautta. Tämä kaartuva levy koostuu sylinterimäisestä laitteesta, jossa on kaartuva kehäura, joka sijaitsee koaksiaalisesti mainitun käyttöakselin sisällä ja jota mainittu rengasmainen tilakammio tai sen osa kannattaa, siipien ollessa yhteis-25 toiminnallisesti kytketty kaartuvaan levyyn. Tällä laitteella on se vika, että kaartuva levy vastaavan kiertovivun kanssa käytettynä, kuten on esitetty kuviossa 1 viitenumeroilla 26 ja 28, jumiutuu helposti, koska kiertovivun vipu on liian pieni. Tämä aiheuttaa tiivistysongel-mia, jotka johtavat paineenmenetykseen, minkä takia moottorin teho 30 vähenee merkittävästi. Siinä käytetään suhteellisen suurta määrää siipiä, s.o. kuutta, millä kuitenkin on se haitta, että rakenteesta tulee liian monimutkainen. Hakijan tietämän mukaan tämäntyyppistä rengasmoot-toria/-pumppua ei ole koskaan käytetty käytännössä. Myöhemmissä julkaisuissa, kuten DE-PS 1 209 908:ssa ja brittiläisissä GB 269 617 ja 16 35 144:ssa esitetään kaartuva-levy-rakenteen parannuksia, muttei kuiten kaan saavuteta tasaista sujuvaa kiertovivun liikettä, niin että yllä mainittuja perusongelmia ei täysin voitettu. Tunnetuilla konstruktion- 2 85906 la esiintyy edelleen se ongelma, että rengasmoottori/pumppu voi pyöriä vain yhteen suuntaan.

Tämän keksinnön kohteena on tarjota rengasmoottori/-pumppu, jossa on 5 parannettu kaartuva-levy-mekanismi ja kiertovivut, joissa on pitkä vipu, jolla siipien kiertoliikkeet jatkuvat asteittaisesti ja vaikeuksitta, eikä siis mitään tiivistysongelmia esiinny. Keksinnön toisena kohteena on tasapainottaa siipiin vaikuttavat voimat laakereiden avulla niin, että taataan lisääntynyt kestoikä. Edelleen keksinnön kohteena on 10 tarjota edellä mainitun tyyppinen rengasmoottori/-pumppu, jossa kääntämällä tulo- ja poisto-osat päinvastaisesti kiertoliike voidaan kääntää päinvastaiseen suuntaan. Keksinnön yhtenä kohteena on antaa rengasmoot-torille/-pumpulle symmetrinen rakenne, jolla saavutetaan sekä voimien symmetrinen jako ja siten pehmeä toiminta että pidentynyt kestoikä.

15

Edellä mainittu keksinnön mukainen rengasmoottori/-pumppu on tunnettu siitä, että kiekkoroottori ulottuu mainittuun rengaskanavaan, jonka rengaskanavan kapea osa on kiekkoroottorin poikkileikkauksen muotoinen, että mainitut kaarevat levyt on sijoitettu välimatkan päähän toisistaan 20 ja määrittävät sylinterinokan, jossa on ensimmäinen kaareva rata ja toinen kaareva rata, joita pitkin kiertovivut kuljetetaan muotosuljet-tuna; että mainittuihin kiertovipuihin sisältyy keskusnostin ja kaksi sivunostinta, jotka on muotoiltu siten, että kiertovivut kykenevät liikkumaan muotostabiilisti tilojen läpi kiekkoroottorissa, että maini-25 tut sivunostimet on kytketty mainittuun toiseen rataan siipien kääntä-"" miseksi mainitussa rengaskanavassa.

Järjestämällä komplementtisesti järjestetyt aksiaalisesti kaartuva levypari ja erikoisesti muotoiltu kiertovipu, jollainen on yksityiskoh-30 taisemmin kuvattu piirrosten kuviossa 3, kiertovivut, jotka liikkuvat roottorikiekon tasossa eivät missään liikkeensä aikana jumiudu ja ovat aina kaartuvan radan ohjaamia. Periaatteessa voidaan valita mikä tahan-sa lukumäärä siipiä, mutta edullisimmin valitaan vähin määrä kulumisen . ja kitkan minimoimiseksi. Käytännössä pidetään parhaimpana käyttää 35 kolmea siipeä, joilla haluttu vaikutus on saavutettavissa siipien vähimmäislukumäärällä.

• · ♦ · 3 85906

Eräässä erityisessä sovellutusmuodossa konstruktio on siten tehty, että siivet kiertovivun kanssa eivät kierry yli koko 90° siipien sulkuasen-nosta asentoon, jossa siivet makaavat kiekkoroottorin tasossa. Riittää käyttää maksimikiertymiskulmaa, joka on useita asteita pienempi kuin on 5 käytännössä mahdollista, mikä arvo sopivimmin on n. 5°. Jos arvo asteina on liian suuri, tulee rakenteesta vaikeampi, kun taas vähemmillä asteilla vaikutus on mitätön.

On havaittu, että n. 5° kulma on sopiva arvo, koska ilman olennaisia 10 muutoksia konstruktiossa siipien kierron kokonaiskulma voi olla vähemmän arvolla, joka on kaksinkertainen 5°:een verrattuna. Tällä on sellainen vaikutus, että kaarteesta tehdään tasaisempi, samalla kun edelleen roottorikiekkoon voidaan järjestää kaksi lisäseinämää, jolloin roottorilevyssä oleva aukko voidaan tehdä pienemmäksi, millä on se etu, 15 että supistus voidaan siten tehdä lyhyemmäksi ja siis kiertoaika voidaan tehdä pitemmäksi. Viimeksi mainittu helpottaa edelleen tasaista toimintaa ja vähentää mahdollisuutta, että kiertovivut jumiutuvat.

Siivet on varustettu lisäkeskuslaakerilla, joka liittyy siiven keskelle 20 ja on kytketty kiekkoroottoriin. Tällä konstruktiolla siipiin vaikuttava maksimivoima sulkuasennossa jakautuu siipeen. Edelleen siivet ovat varustetut rengasmaisilla kehäliitoksilla, jotka varmistavat sylinteri-kammiotilan kestävän tiivistävän tilan yli vyöhykkeen, jossa siivet ovat liikkumattomasti sulkuasennossa.

25

Rengasmoottori toimii sen periaatteen mukaan, että kun paineväliaine kytketään sylinterikammioon siipien ollessa sulkuasennossa, voima suuntautuu siipiin aiheuttaen kiekkoroottorin pyörimisen, on oltava erottava osasto tulo- ja poistoporttien välillä. Ympyränmuotoisen ratansa 30 tietyllä hetkellä täytyy siiven kiertyä ilman siipeen kohdistuvaa painetta.

Jatkaakseen jaksottaista liikettä täytyy siiven jälleen palata alkuperäiseen asentoon ja kulkea läpi supistetun erotustilan. Siipien täytyy 35 siis suorittaa kiertoliike toisaalta sulkuasennosta, jossa ne ovat kohtisuorassa asennossa kiekkoroottorin tason suhteen toisaalta avat- 4 85906 tuun asentoon, jossa niiden on maattava kiekkoroottorin tasossa ohit-taakseen supistetun alueen. Tällaisessa järjestelmässä voidaan käyttää paineväliainetta, joka voi olla nestettä yhtä hyvin kuin kaasua ja jossa makro- yhtä hyvin kuin mikroliikkeetkin ovat mahdollisia.

5

On itsestään selvää, että siipien jaksottainen liike riippuu kulloisestakin rakenteesta, mutta kuten on osoitettu kuviossa 3 edullisessa so-vellutusmuodossa jako on seuraava: 150° lepoasentoa, jossa siipi sulkee sylinteritilan, 70° kiertymistä, jossa siipi kiertyy sulkuasennosta 10 asentoon, jossa se voi kulkea supistuksen läpi, lepoasento 70°, siipi kulkee läpi supistetun osan, kierto 70°, jossa siipi palaa sulkuasentoon ja aloittaa siis 150° toimintatilan.

Keksinnön rakenne tekee mahdolliseksi siipien kiertoliikkeen tasaisen 15 toiminnan aksiaalisesti kaartuvan komplementtilevyparin avulla yhdessä kiertovivun kanssa, jossa on useita nokkia niin, että iskut estetään ja moottorin kestoiän odotusarvo kasvaa. Edelleen tiivistysongelmat vähenevät voimakkaasti näiden sujuvien kiertoliikkeiden vuoksi.

20 Keksintöä kuvataan nyt seuraavien piirrosten avulla, joista kuvio 1 on päälikuvanto moottorista/pumpusta ilman sylinterikoteloa, kuvio 2 on leikkaus A-B kuviosta 1, 25 kuvio 3 on 360° pitkittäisleikkaus tasoon levitettynä, mikä kuvaa siipien asentoa eri vaiheissa, kuvio 4 on 360° pitkittäisleikkaus levitettynä pitkin kaartuvaa levyä 30 kiertovipujen kanssa, jossa kaartuva kaksoislevy on näkyvissä samoin kuin kiertovipujen asennot, : : 35 kuvio 5 on perspektiivikuva, joka esittää keksinnön mukaista pump- pua/moottoria osiin hajoitettuna.

5 85906

Seuraavassa eri kuvioiden selityksessä samat viitenumerot viittaavat samoihin osiin. Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukainen rengasmoot-tori. Kolme siipeä 6,7 ja 8, jotka ovat kiertyvästi tuettu kiekkoroot-toriin 3, on kiinnitetty akseliin 33. Siivet ovat varustettu kannatus-5 laakereilla 15,16,17, ovat kiertyviä siipiakselien 21,22,23 ympäri ja kiinnitetty kiekkoroottoriin 3 liitostappien avulla 18,19,20 (ks. kuvio 3). Siivet on varustettu rengasmaisilla tiivistysjousilla 9,10,11. Kuviossa 1 on esitetty keskuskehällä kiertovivut 12,13,14 kaksoisnokki-neen, jotka kulkevat yli kaartuvien levyjen 26 ja 27. Siipien alla ovat 10 aksiaaliset tiivistysrenkaat 24 ja 32 (piirretty yhdelle siivelle kuviossa 2). Lisäksi on esitetty rengastiiviste 25.

Rengasmaisissa sylinteripuoliskoissa 1,2 on laakerit 4 ja 5 varustettuna öljysuluilla 30 ja 31. Edelleen yhdelle siivelle, kuvion 2 ala-15 osassa on esitetty rengastiivisteet 28 ja 29 sekä lehtijouset 34 ja 35 (supistuksen tiivistämiseksi). Paineväliaineen tulo- ja poisto-osilla on viitenumerot 36 ja 37 kuviossa 3. Kuviossa 3 on erityisesti esitetty siipien kierto siipiakselin 21,22 ja 23 ympäri, kun siivet ovat ohittamassa sylinterikammion 1,2 supistettua osaa B. Kuviossa 3 ylhäällä on 20 edelleen esitetty tässä suoritusmuodossa siipien jaksottaisten liikkeiden jako 360° aikana.

Kuvion 3 oikeanpuoleisessa osassa on siipi esitetty ylhäältäpäin nähtynä, kun taas vasemmalla ja keskellä se on piirretty leikattuna. Siipi 8 25 tiivistysjousineen 11 on vasemmanpuoleisessa osassa ohittanut 70° kier-tymisalueen ja on nyt asennossa, jossa sylinterikammio on suljettuna. Siipien aukossa kiekkoroottorissa olevan kahden seinämän konstruktion vuoksi voidaan supistus tehdä lyhyemmäksi ja sen vuoksi siipien kiertyminen pidemmäksi. Supistusosassa B siipi 7 on kiertynyt, ja pistekatko-30 viivan avulla, joka kulkee siiven akselin 22 lävitse, osoitetaan, että siivellä on vielä pieni kulma, joka on noin 5°, kiekkoroottorin keski-—‘ viivan suhteen. Tämä kulma on nähtävissä myös vasemman puoleisessa siivessä kuviossa 3 vasemman puoleisessa osassa. Siipi ei siis kierry kokonaista 90° sulkuasentoon nähden.

35 6 85906

Kuviossa 4 on edelleen esitetty kiertovipujen 12,13,14 liike kaartuvien levyjen 26 ja 27 yli. Kolme kiertovipua on esitetty asemissa, jotka vastaavat kuvion 3 siipien asentoja, mutta suurennetussa mittakaavassa. On itsestään selvää, että isompaa moottoria varten kiertovipu voidaan 5 toteuttaa myös kolmella rullalla.

Ylä- ja alaosaan vedetyt viivat esittävät kaartuvien levyjen kaksois-uurretun muodon oikeanpuoleisen osan vastatessa tilannetta, jossa siipi sulkee sylinterin. On selvää, että kaartuvat levyt 26 ja 27 ovat komp-10 lementtiset s.o. syvennyksiä vastaavat korotukset. Kiertovivut ovat aina suljettuna kaartuvan levyn kaarien väliin. Johtuen siitä seikasta, että siiven ei tarvitse kiertyä täyttä 90° voidaan kiertymisliikerata valita jonkin verran pidemmäksi ja supistettu alue jonkin verran pie-nemmäks i.

15 Käytännössä yhden putkista 36 ja 3 tai 37 avulla tuodaan sisään paine-väliaine, kuten höyry, mutta myös paineilma tai neste, joka voi jälleen poistua toisten väylien kautta. Jos 36 valitaan tulopuoleksi siipeen 8, ks. kuvio 3, vaikuttaa paine, jonka vaikutuksesta se, tilanteessa, 20 jossa sylinterikammio on suljettu, liikkuu vasemmalle 150° seisahdus-vyöhykkeen yli, kuten on esitetty kuviossa 3, jossa kiertovivut liikkuvat kaartuvan levyn radalla minkään voimien ollessa vaikuttamatta kier-tovipuihin. 70° kääntöradalla, kuten on esitetty kuviossa 3, kaartuva levy pyöräyttää kiertovipua ja siipi 6 kiepsahtaa ja liikkuu litteässä 25 asennossa supistuksen lävitse. On saman tekevää, tuodaanko paineväliai-ne 36:n tai 37:n kautta, koska kiertovipujen käyttämä siipijärjestelmä voi toimia molempiin suuntiin.

Keksinnön mukainen rengasmoottori/pumppu mahdollistaa aina kiertovipu-30 jen tasaisen liikkeen, missä nämä vähintään kerran jaksottaisen liikkeen aikana siirtyvät yhdeltä kaartuvalta radalta toiselle.

Kaaviollisesti esitetty pisteviivalla piirretty kiertovipu A kuviossa 4 esittää siirtymistä toiselta kaarelta toiselle.

35 7 85906

Moottoria/pumppua testattiin ilmamoottorina ja sillä näyttää olevan parannettu suorituskyky muihin ilmamoottoreihin verrattuna, mikä on n. kaksinkertainen ilmaistuna yksiköissä m3 ilmaa/min.

5

Claims (6)

8 85906

1. Rengasmoottori tai -pumppu, joka käsittää: kammion <1,2), joka määrittää rengaskanavan; kiekkoroottorin (3), joka on kiertyvästi kanna- 5 tettu mainitussa kammiossa (1,2); useita siipiä (6,7,8), jotka on kannatettu akseleilla (21,22,23), jotka akselit on säteettäisesti asennettu mainitulle roottorille ja jotka siivet kykenevät sulkemaan tiiviisti rengaskanavan; kiertovivut (12,13,14), jotka on kiinnitetty siipiakse-leihin (21,22,23) ja jotka moottorin tai pumpun pyöriessä ovat kanna-10 tettuna parin kaartuvia levyjä (26,27) välissä; mainittuun rengas- kanavaan sisältyvän kapean osan (B), jonka läpi siivet (6,7,8) suljetussa asennossa pystyvät kulkemaan; tulo- ja poistoportin (36,37) pai-neväliainetta varten ja sijoitettuna mainitun kammion osastoon, jossa siivet (6,7,8) ovat kiertyviä toiseen asemaan, tunnettu siitä, 15 että kiekkoroottori (3) ulottuu mainittuun rengaskanavaan, jonka rengaskanavan kapea osa (B) on kiekkoroottorin poikkileikkauksen muotoinen, että mainitut kaarevat levyt (6,7) on sijoitettu välimatkan päähän toisistaan ja määrittävät sylinterinokan, jossa on ensimmäinen kaareva rata ja toinen kaareva rata (26a,26b;27a,27b), joita pitkin kiertovivut 20 (12,13,14) kuljetetaan muotosuljettuna; että mainittuihin kiertovipui- hin (12,13,14) sisältyy keskusnostin ja kaksi sivunostinta, jotka on muotoiltu siten, että kiertovivut kykenevät liikkumaan muotostabiilisti tilojen läpi kiekkoroottorissa, että mainitut sivunostimet on kytketty mainittuun toiseen rataan siipien kääntämiseksi mainitussa rengas-25 kanavassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen moottori/pumppu, tunnettu siitä, että kiertovipujen (12,13,14) jaksottaisen liikkeen ainakin yhdellä hetkellä nämä siirtyvät yhdeltä kaartuvalta radalta toiselle 30 kaartuvalle radalle.

*·-·; 3. Patenttivaatimusten 1-2 mukainen moottori/pumppu, tunnettu siitä, että supistus on siten konstruoitu, että siiven (6,7,8) läpikul-• _ kuasennossa se ei kierry täyttä 90°. 35 9 85906

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen moottori/pumppu, tunnettu siitä, että roottorikiekkoon (3) on järjestetty kaksi lisäseinämää niin, että roottorikiekossa (3) oleva aukko voidaan tehdä pienemmäksi.

5. Patenttivaatimusten 3-4 mukainen moottori/pumppu, tunnettu siitä, että siipi (6,7,8) kiertyy noin 85°.

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen moottori/pumppu, tunnettu siitä, että siivet (6,7,8) on varustettu keskuskannatinlaakereilla 10 (15,16,17), jotka on kiinnitetty kiekkoroottoriin (3) ja edelleen sii vet (6,7,8) on varustettu kehärengastiivisteillä. 10 85906