ITBO970380A1 - Dispositivo di conversione di moto rettilineo alternato in moto rotato rio e viceversa. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

DISPOSITIVO DI CONVERSIONE DI MOTO RETTILI-NEO ALTERNATO IN MOTO ROTATORIO E VICEVER-SA.

II presente trovato concerne un dispositivo per la conversione di un moto rettilineo alternato in un moto rotatorio e viceversa.

La conversione di un moto rettilineo alternato in un moto rotatorio o viceversa viene realizzata utilizzando un manovellismo di spinta costituito da un'asta sagomata, denominata biella, una cui estremità é incernierata ad un pistone, vincolato a muoversi di moto rettilineo, all'interno di un rispettivo cilindro, o ad un organo scorrevole su guide, il cosiddetto testa a crocè, mentre l'altra estremità é incernierata ad una manovella facente parte di un albero a gomiti ruotante intorno ad un asse.

Questo dispositivo é utilizzato, ad esempio, nei motori a combustione interna, nei motori a vapore, o nei motori idraulici, per convertire un moto rettilineo alternato di pistoni, o stantuffi, in un moto di rotazione di un albero motore, nelle pompe e nei compressori a pistoni per convertire un moto di rotazione di un albero motore in un moto rettilineo alternato di pistoni e in tutti i casi in cui é necessario convertire un moto rettilineo alternato in un moto rotatorio, o viceversa.

Il manovellismo di spinta presenta alcuni inconvenienti che ne limitano il rendimento meccanico, causano vibrazioni durante il funzionamento e ne condizionano le prestazioni in genere.

Innanzitutto, la forza, di azione o reazione, trasmessa dalla biella al pistone, ad eccezione delle posizioni di punto morto del manovellismo, risulta inclinata rispetto alla direzione del moto del pistone o dello stantuffo, presentando pertanto una componente diretta perpendicolarmente a detta direzione che genera una resistenza di attrito tra la superficie del pistone e quella del cilindro, con conseguente perdita di energia e progressiva usura delle superfici a contatto.

Inoltre le sollecitazioni a cui sono sottoposte le parti del manovellismo risultano molto elevate, in particolare quando il manovellismo deve trasmettere una potenza elevata.

Infine, con velocità di funzionamento elevate, si sviluppano delle forze di inerzia e delle coppie di inerzia di direzione e intensità variabile, generate dalle masse in movimento, che provocano vibrazioni e sollecitazioni rilevanti sul manovellismo.

Queste forze e coppie di inerzia, in particolare queste ultime, risultano difficili da equilibrare, particolarmente nei motori e nelle pompe con numero di cilindri inferiore a sei, con conseguente aumento delle sollecitazioni meccaniche sulle loro parti.

Lo scopo del presente trovato é quello di eliminare gli inconvenienti sopra menzionati.

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sottoriportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano esempi di realizzazione puramente esemplificativi e non limitativi, in cui:

la figura 1 illustra un dispositivo per la conversione di un moto rettilineo alternato in un moto rotatorio e viceversa conformemente al presente trovato, in una vista prospettica con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

la figura 2 illustra il dispositivo di cui a figura 1 in una vista in elevazione con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

la figura 3 illustra il dispositivo di cui a figura 2 in una vista laterale da sinistra rispetto alla medesima figura 2;

la figura 4 illustra una variante del dispositivo di cui alle figure precedenti in una vista schematica in elevazione con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

la figura 5 illustra uno schema di una trasmissione ad ingranaggi per sincronizzare degli alberi rotanti facenti parte del dispositivo conformemente al presente trovato. Conformemente alle figure dei disegni allegati, con 1 é indicato un pistone, ad esempio di un motore a combustione interna, di una pompa o di un compressore, vincolato a muoversi di moto rettilineo in direzione parallela ad un asse E, ad esempio all'interno di un rispettivo cilindro, non raffigurato.

All'interno del pistone 1 é fissato un primo perno 10, o spinotto, al quale è girevolmente accoppiato, in un suo punto intermedio, un bilanciere 11 (nell'esempio realizzato mediante una coppia di piastre opposte 12). Il bilanciere 11 è sono inoltre girevolmente accoppiato, alle rispettive estremità, ad un secondo perno 2 e ad un terzo perno 3 fissati, rispettivamente, ad una prima estremità di una prima biella 4 e ad una prima estremità di una seconda biella 5. I perni 2, 3 e 10 presentano assi tra loro sostanzialmente paralleli.

Gli assi del secondo e terzo perno 2 e 3 sono sostanzialmente equidistanti dall'asse del primo perno 10. La prima e la seconda biella 4 e 5 risultano pertanto connesse al pistone 1 mediante vincoli del tipo a cerniera. Una seconda estremità della prima biella 4 é girevolmente accoppiata ad un primo perno 13 di manovella (figura 2) fissato ad una prima manovella 6 a disco facente parte di un primo albero 7 rotante intorno ad un asse A, mentre una seconda estremità della seconda biella 5 é girevolmente accoppiata ad un secondo perno 14 di manovella fissato ad una seconda manovella 8 a disco facente parte di un secondo albero 9 rotante intorno ad un asse B', parallelo a detto asse A. La prima e la seconda biella 4 e 5 sono quindi coilegate alle rispettive prima e seconda manovella 6 e 8 con vincoli del tipo a cerniera. Il collegamento tra le due bielle 4 e 5 e le rispettive manovelle 6 e 8 é realizzato in modo che il primo albero rotante 7 e il secondo albero rotante 9 siano obbligati a ruotare in versi opposti (vedi frecce F1 ed F2 delle figure 1 e 2), mentre il pistone 1 si muove di moto rettilineo alternato. Gli assi C e D del primo perno di manovella 13 e del secondo perno di manovella 14, rispettivamente, sono tra loro paralleli e paralleli agli assi A e B del primo albero rotante 7 e del secondò albero rotante 9, rispettivamente.

La distanza R1 dell'asse C del primo perno 13 di manovella . dall'asse A del primo albero rotante 7, cioè il raggio di manovella della prima manovella 6, é sostanzialmente uguale alla distanza R2 dell'asse D del secondo perno 14 di manovella dall'asse B del secondo albero rotante 9, cioè al raggio di manovella della seconda manovella 8.

Il primo perno 13 di manovella e il secondo perno 14 di manovella sono disposti in modo tale che, per qualsiasi posizione del pistone 1 , durante il moto del dispositivo secondo il trovato, le bielle 4 e 5 risultano inclinate in versi opposti, sostanzialmente dello stesso angolo, rispetto all'asse E.

Il primo albero rotante 7 e il secondo albero rotante 9 possono essere sincronizzati tra loro tramite mezzi di trasmissione del moto, ad esempio una trasmissione ad ingranaggi, con rapporto di trasmissione 1:1.

Vantaggiosamente, le bielle 4 e 5 presentano sostanzialmente le stesse dimensioni e massa; analogamente, la prima e la seconda manovella 6 e 8 presentano anch'esse sostanzialmente le stesse dimensioni e massa, come anche gli alberi 7 e 9.

Nella figura 4 é illustrata una seconda versione del dispositivo secondo il trovato che differisce dalla versione illustrata nelle figure da 1 a 3 per il fatto che la prima estremità della prima biella 4 é girevolmente accoppiata ad un primo perno 15, o spinotto, fissato all'interno del pistone 1 e la prima estremità della seconda biella 5 é fissata ad un secondo perno 16, o spinotto, fissato anch’esso all’interno del pistone 1. Gli assi dei perni 15 e 16 sono tra loro paralleli.

Nella figura 5 é illustrata in modo schematico una trasmissione ad ingranaggi per sincronizzare tra loro il primo albero rotante 7 e il secondo albero rotante 9. La trasmissione ad ingranaggi comprende una prima ruota dentata 17 a dentatura esterna, calettata sul primo albero rotante 7, una corona dentata 18 con una dentatura esterna che ingrana con la suddetta prima ruota dentata 17 ed una dentatura interna che ingrana con una seconda ruota dentata 19, calettata su detto secondo albero rotante 9. Il numero di denti della prima ruota dentata 17, della dentatura esterna e della dentatura interna della corona dentata 18 e della seconda ruota dentata 19 sono scelti in modo che il rapporto di trasmissione tra il primo albero rotante 7 e il secondo albero rotante 9 sia 1:1.

In entrambe le versioni, imprimendo al pistone 1 una spinta in direzione parallela all'asse E, la prima e seconda biella 4 e 5 pongono in rotazione le rispettive priame seconda manovella 6 e 8, e quindi gli alberi 7 e 9, in versi opposti, in modo che le forze d'inerzia generate dalla rotazione degli alberi 7 e 9 si equilibrino sostanzialmente a vicenda. Inoltre, poiché le bielle 4 e 5 risultano in qualsiasi momento inclinate in versi opposti, sostanzialmente dello stesso angolo, rispetto all'asse E, le componenti delle sollecitazioni trasmesse dalle bielle 4 e 5 al pistone 1 in direzione perpendicolare all'asse E sono sostanzialmente uguali ed opposte, equilibrandosi a vicende. Inoltre, le sollecitazioni alle quali é sottoposta ciascuna biella 4, 5 e la rispettiva manovella 6, 8 sono notevolmente inferiori, a parità di potenza trasmessa, rispetto ai manovellismi convenzionali.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Inoltre, tutti i dettagli possono essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la conversione di un moto rettilineo alternato in un moto rotatorio e viceversa, comprendentè un elemento traslante (1) vincolato a muoversi di moto rettilineo in una direzione predeterminata (E), un primo elemento rotante (6, 7) vincolato a muoversi di moto rotatorio intorno ad un asse (A), detto elemento traslante (1) essendo collegato a detto primo elemento rotante (6, 7) tramite un primo elemento a biella (4), avente una prima estremità girevolmente accoppiata a detto elemento traslante (1), e una seconda estremità girevolmente accoppiata a detto primo elemento rotante (6, 7), caratterizzato dal fatto di comprendere un ulteriore e secondo elemento rotante (8, 9) collegato a detto elemento traslante (1) tramite un ulteriore secondo elemento a biella (5), avente una prima estremità girevolmente accoppiata a detto elemento traslante (1), e una seconda estremità girevolmente accoppiata a detto secondo elemento rotante (8, 9).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto secondo elemento rotante (8, 9) presenta un verso di rotazione opposto al verso di rotazione di detto primo elemento rotante (6, 7).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto secondo elemento rotante (8, 9) presenta il proprio asse di rotazione (B) parallelo a detto asse (A).
4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detto primo elemento rotante (6, 7) comprende un primo elemento a manovella (6).
5. 5. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detto secondo elemento rotante (8, 9) comprende un secondo elemento a manovella (8).
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta prima estremità di detto primo elemento a biella (4) e detta prima estremità di detto secondo elemento a biella (5) sono girevolmente accoppiate ad un elemento a bilanciere (11) a sua volta girevolmente accoppiato a detto elemento traslante (1).
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto primo elemento a biella (4) e detto secondo elemento a biella (5) presentano dimensioni e massa sostanzialmente uguali.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto primo elemento rotante (6, 7) e detto secondo elemento rotante (8, 9) presentano dimensioni e massa sostanzialmente uguali.
9. 9. Dispositivo secondo le rivendicazioni 4 e 5, caratterizzato dal fatto che detto primo elemento a manovella (6) e detto secondo elemento a manovella (8) presentano dimensioni e massa sostanzialmente uguali.
10. 10. Dispositivo secondo le rivendicazioni 4 e 5, caratterizzato dal fatto che detto primo elemento a manovella (6) presenta un raggio di manovella (R1) sostanzialmente uguale al raggio di manovella (R2) di detto secondo elemento a manovella (8).
11. 11. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, per qualsiasi posizione di detto elemento traslante (1), detto primo elemento a biella (4) forma con detta direzione predeterminata (E) un angolo sostanzialmente uguale all'angolo formato da detto secondo elemento a biella (5) con detta direzione (E).
12. 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto primo elemento rotante (6, 7) e detto secondo elemento rotante (8, 9) sono connessi tra loro tramite mezzi di trasmissione del moto con rapporto di trasmissione 1:1.
13. 13. Dispositivo secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di trasmissione del moto comprendono una trasmissione ad ingranaggi.
14. 14. Dispositivo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detta trasmissione a ingranaggi comprende una prima ruota dentata (17) calettata su un primo albero (7) facente parte di detto primo elemento rotante (6, 7), una corona dentata (18) presentante una dentatura esterna ingranantesi con detta prima ruota dentata (17) e una dentatura interna ingranantesi con una seconda ruota dentata (19) calettata su un secondo albero (9) facente parte di detto secondo elemento rotante (8, 9).
15. 15. Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti e secondo quanto descritto ed illustrato con riferimento alle figure degli uniti disegni e per gli accennati scopi.