ITFR20090014A1 - Topologia e funzionamento di una macchina volumetrica rotante con paletta fissa, radiale e concentrica rispetto all'asse di rotazione e con assoluta assenza di particolari meccanici soggetti a variazione di moto. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’ invenzione avente per TITOLO :

TOPOLOGIA E FUNZIONAMENTO DI UNA MACCHINA VOLUMETRICA ROTANTE CON PALETTA FISSA , RADIALE E CONCENTRICA RISPETTO ALL’ASSE DI ROTAZIONE E CON ASSOLUTA ASSENZA DI PARTICOLARI MECCANICI SOGGETTI A VARIAZIONI DI MOTO .

L’invenzione si colloca nel campo delle macchine volumetriche , sia esse intese come pompe o come motori , in particolare si tratta di una macchina volumetrica rotante . Dalle mie ricerche , il trovato che più si avvicina all’invenzione qui presente è descritto in http://www.turbivo.com ( armo 2002 ) , ne precedentemente a tale data ne attualmente mi risulta che siano esistite applicazioni su larga scala di macchine simili , il motivo di ciò risiede a mio parere nella valvola di commutazione che , all 'aumentare del numero dei giri deve essere azionata in tempi molto ristretti quindi deve essere sottoposta a forti accelerazioni e decelerazioni per poter compiere i suoi movimenti

Nella presente invenzione , tutti gli organi della macchina ruotano , a regime , a velocità costante in ogni istante ottenendo così un ciclo di funzionamento perfettamente fluido .

Passiamo quindi alla descrizione della macchina con riferimento alla Fig. 1 , risulta essere composta essenzialmente dalle seguenti parti :

( RT ) Rotore : cilindro sul quale sono presenti la pala e le fresature di equilibratura

( S T ) Statore : parte fissa della macchina in cui sono ricavati a) i condotti di aspirazione e scarico ( nel disegno sono stati indicati con “A” ed “S “ anche se la macchina è perfettamente reversibile ) ;

b) le luci LI e L2 : sono due feritoie diametralmente opposte larghe quanto la larghezza della pala “ LP ” e di altezza “h” ;

c) le sedi per gli alloggiamenti delle parti descritte di seguito :

( CP1 , CP2 ) Commutatori di passaggio pala , hanno le seguenti funzioni ;

a) mantenere separare le camere di aspirazione e

scarico ;

b) permettere il passaggio della pala durante durante la rotazione del rotore .

( DF1 , DF2 ) Distributori di flusso :

hanno il compito di commutare il flusso dall’aspirazione A verso le luci LI oppure L2 e da queste ultime , verso lo scarico S .

CPx e DFx ( x = l, 2 ) ruotano su quattro assi paralleli all’asse di rotazione di RT ad una velocità angolare pari a “ n / 2 “ dove “ n “ è la velocità angolare di RT , mantenendo sempre la stessa fase rispetto ad RT come indicato in Fig. 1 , inoltre se RT ruota in senso orario CPx e DFx ruotano in senso antiorario e viceversa .

Il distributore DF1 è costituito da due metà di altezza h / 2

( CI , C3 ) aventi la stessa sezione ma con C3 sfasata di un angolo - ( 90 d e )<0>rispetto a CI , il segno meno sta ad indicare che l’angolo è inteso in senso orario , CI collega il canale di aspirazione A ad LI mentre C3 collega LI al canale di scarico S come indicato in Fig. 1 . Analogamente abbiamo per DF2, C2 e C4 come indicato in Fig. 1 . La superficie compresa nell’angolo (90 d ) indicato in CI di Fig. 1 e quella speculare , può essere piana o rientrante verso il centro , nel caso in cui sia necessario aumentare la sezione di passaggio per il flusso .

I commutatori di pala CPx invece hanno una geometria più complessa , le superfici comprese nell’angolo di 90° indicato nella fig.2E si possono facilmente ottenere lavorando un cilindro di raggio R3 su una macchina utensile che sarà una fresa oscillante come indicato in Fig. 3 , avente una struttura simile alla macchina oggetto della presente invenzione , come indicato in Fig.3 sono sufficienti due ingranaggi , uno con ZI denti l’altro con Z2 = 2 * ZI , il pezzo da lavorare è solidale all’asse dell’ingranaggio con Z2 denti , mentre l’utensile di diametro LP con raggio di curvatura della punta pari ad RI è solidale all’ingranaggio con ZI denti , potendosi spostare su di una retta ortogonale all’asse di ZI . Per ottenere la superficie richiesta, basterà muovere di un angolo sufficientemente ampio i due ingranaggi in modo da lavorare tutta la superficie , mentre l 'estremità dell’utensile verrà portata gradualmente da una distanza R2 dal centro di ZI , ad una distanza RI ( sempre dal centro di Zi ) , durante la fase di lavorazione per tutta l’altezza h .

La macchina per la lavorazione dei commutatori di pala deve avere quattro azionamenti ( indicati in Fig.3 ) :

1) movimento oscillante degli ingranaggi con

rapporto Z2 / ZI - 2

2) movimento di avanzamento lungo una retta ortogonale all’asse di ZI

3) movimento lungo una retta parallela all’asse di rotazione degli ingranaggi Z

4) rotazione dell’utensile per la fresatura

RI - R2 ( Fig. 2A ) deve essere uguale ad R3 - R4 ( Fig. 2E ) che è la misura dell’altezza della pala ( hP in Fig. 2A ) .

Passiamo quindi alla descrizione del funzionamento della macchina ; partiamo dalla condizione indicata in Fig. 1 dove abbiamo la pala in corrispondenza della luce LI , queste posizioni ( insieme a quella diametralmente opposta , pala che chiude L2 ) sono gli unici punti morti del ciclo , al di fuori di queste due posizioni se PA è la pressione del collettore di aspirazione e PS la pressione nel collettore di scarico avremo sulla pala una forza

E quindi sull’albero una coppia

Analizzando in dettaglio le varie fasi possiamo osservare che , se la pala si muove da LI verso L2 attraverso CP1 il fluido fluisce da A attraverso CI , LI spingendo la pala ( o venendo aspirato da essa a seconda del segno della coppia C ) e contemporaneamente il fluido nei lato opposto della pala viene spinto attraverso L2 , C4 in S , questo passaggio è indicato nelle Fig. 2A fino a Fig. 2D ed è reso possibile grazie al fatto che CP2 in questa fase mantiene separate le camere di aspirazione e scarico . Come evidenziato nella Fig. 2B , quando la pala attraversa CP 1 in virtù della particolare lavorazione della superficie di CP1 descritta precedentemente , viene mantenuta la minima distanza consentita dalle tolleranze adottate nelle lavorazioni tra l’estremità della pala e CP1 in modo da mantenere al minimo i trafilamenti . Quando la pala supera L2 , CP1 mantiene la separazione fra A ed S mentre CP2 apre permettendo il passaggio del flusso da A attraverso C2 , L2 e quindi , dall’altro lato della pala , attraverso LI , C3 verso S . E’ da tenere presente che i condotti di A ed S in DF1 e DF2 sono sempre separati in quanto si trovano su due piani differenti .

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1 ) Macchina volumetrica rotante a paletta radiale , costituita da un rotore RT sulla superficie del quale è montato o ricavato da un unico pezzo , parallelamente all’asse o in modo elicoidale , un setto di separazione ( pala ) che ruota all’interno di uno statore ST . Il rotore ad ogni giro , sposta il volume di fluido compreso nella corona cilindrica tra RT ed ST , dall’ingresso , all’uscita della macchina , con l’aiuto di altri organi rotanti CP1 , CP2 , DF1 e DF2 che ruotano ad una velocità pari alla metà in modulo e nel senso contrario della velocità di RT , detti organi hanno la disposizione geometrica indicata in Fig. 1 e possono essere azionati da qualsiasi sistema meccanico , elettrico , pneumatico , idraulico o da una combinazione di essi purché sia capace di garantire la velocità suddetta e le fasi rispetto ad RT indicate nel disegno di Fi.l .
2. 2) Tutte le parti costituenti la macchina secondo la rivendicazione 1 durante il funzionamento a regime , sono sottoposte esclusivamente a moti rotatori costanti .
3. 3) La macchina secondo la rivendicazione 1 per la sua particolare simmetria e specularità è perfettamente reversibile , sia nel senso che : applicando una coppia sull’asse di RT il fluido può essere portato da un lato all’altro della stessa invertendo il segno della coppia applicata , e sia nel senso che : forzando il fluido ad attraversare la macchina , essa sviluppa una coppia positiva o negativa a seconda della direzione del flusso .
4. 4) La macchina secondo la rivendicazione 1 è in grado di funzionare senza lubrificazione nel volume di lavoro in quanto all’interno dello stesso tutte le parti ruotano senza contatto essendo mantenute le minime distanze consentite dalle tolleranze di lavorazione .
5. 5) I commutatori per il passaggio pala CP1 , CP2 della macchina secondo la rivendicazione 1 hanno la doppia funzione di permettere il passaggio della stessa e mantenere la separazione delle camere di aspirazione “ A “ e scarico “ S “ durante il passaggio .
6. 6) Con lo scopo di garantire le necessarie tollerante nella lavorazione delle superfici dei commutatori CP1 , CP2 considerata la complessità delle stesse , resta definita in linea di principio la macchina utensile descritta in Fig.3 .
7. 7) I commutatori CP1 , CP2 secondo la rivendicazione 5 hanno la forma descritta in Fig.2E e deve essere R3 - R4 = RI - R2 = hP . RI , R2 ed hP sono indicati in Fig.2A . 8 ) 1 commutatori di passaggio flusso DF 1 e DF2 della macchina secondo la rivendicazione 1 hanno la funzione di convogliare il flusso all’interno della macchina in modo che siano sempre soddisfatte le condizioni per generare una coppia sull’asse di RT oppure per trasportare il fluido dall’ingresso all’uscita a seconda dell’utilìzzo . 9 ) I commutatori DF1 , DF2 secondo la rivendicazione 8 hanno la forma indicata in Fig. 1 ( vedi CI , C2 , C3 e C4 ) , gli angoli evidenziati ( “ d “ ed “ e “ ) sono legati alla geometria dello statore ed alla larghezza delle luci LI , L2 . 10) L’angolo di fase -(90+d+e) fra C3 e CI e fra C4 e C2 dei commutatori secondo la rivendicazione 9 può essere controllato attraverso un sistema meccanico , elettrico , pneumatico o una combinazione di essi in modo da ottimizzare il rendimento della macchina dando la possibilità di annullare le differenze di pressione allo scarico .