NL8400246A - Torusmotor/pomp. - Google Patents

Description

jgllliP......

* * 0 4

Torusmotor/pomp.

De uitvinding heeft betrekking op een torusmotor/pomp omvattende een toruscilinderhuis voorzien van een schijfrotor waarin schoepen zijn gelagerd die de cilinder kunnen afsluiten, waarbij op de assen van de schoepen tuimelaars zijn bevestigd, die samenwerken met een kurven-5 schijf tijdens de rotatie van de motor, welk toruscilinderhuis een vernauwd gedeelte bezit dat de vorm heeft van de schijf en waartussen de schoepen in gesloten toestand in het vlak van de schoep kunnen draaien, waarbij een in- en uitlaat voor een drukmedium in het gedeelte waar de schoepen verdraaien aanwezig zijn.

10 Een dergelijke inrichting is algemeen bekend uit het Britse octrooi- schrift 269.617, waarin verder wordt aangegeven dat de wentelende beweging van de schoepen om een as die radiaal staat ten opzichte van de ro-tatieas van de rotor tot stand wordt gebracht door een kurvenschijf. waarmee de inwendige assen van de schoepen via de tuimelaars werkzaam 15 zijn verbonden. Deze kurvenschijf bestaat uit een cilindrisch orgaan met over de ontrek een kurvengroef, die coaxiaal binnen genoemde aandrijfas ligt en door genoemde ringvormige kamer of een deel daarvan wordt gesteund terwijl de schoepen werkzaam met de kurvenschijf zijn verbonden. Deze inrichting heeft het bezwaar dat de aldaar toegepaste 20 kurvenschijf met bijbehorende tuimelaar, zoals in figuur 1 door refe-rentiecijfers 26 en 38 aangegeven, gemakkelijk vastloopt doordat de hefboom van de tuimelaar te klein is. Hierdoor ontstaan afdichtingspro-blemen die tot drukverlies leiden en het rendement van de motor aanzienlijk doen verslechteren. -Met het oog hierop past men een betrekke-25 lijk groot aantal schoepen toe, namelijk zes, hetgeen weer het bezwaar heeft dat de konstruktie te gekompliceerd wordt. Voor zover aanvrager bekend is een dergelijk type torusmotor/pomp dan ook nooit in de praktijk toegepast. In latere publikaties namelijk het Duitse octrooi-schrift 1.209.908 en de Britse octrooischriften 269.617 en 16.144 zijn 30 verbeteringen van de konstruktie van de kurvenschijf voorgesteld, maar daarmede werd nog geen vloeiende beweging van de tuimelaars verkregen zodat de boven geschetste essentiële problemen niet geheel werden over-1 wonnen. Bij de bekende konstrukties bestaat bovendien de beperking dat * de torusmotor/pomp slechts in ëén richting kan roteren.

y 35 De onderhavige uitvinding heeft ten doel te voorzien in een verbe- 8400246 4 ' ^ - 2 - terde torusmotor/pomp met verbeterd kurvenschijfmechanisme en tuimelaars met lange hefboom waardoor de draaibewegingen van de schoepen geleidelijk en zonder moeilijkheden kunnen verlopen en aldus geen afdichtings-problemen optreden. Een ander doel van de uitvinding is de op de schoe-5 pen in af dichtende .· :stand uitgeoefende krachten zodanig door middel van steunlagers te verdelen dat daardoor een verlengde levensduur wordt verzekerd. Het is een verder doel van de uitvinding te voorzien in een torusmotor/pomp van het voomoemde type waarbij door verwisseling van de invoer- en afvoerleiding de draairichting kan worden omgekeerd. Het is 10 een ander doel van de uitvinding de torusmotor/pomp een symmetrische opbouw· te geven waardoor tevens een symmetrische verdeling van krachten en aldus een soepele werking en verlengde levensduur worden bereikt.

Aldus is de in de aanhef aangeduide torusmotor/pomp volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt dat tussen de toruscilinderhelften en de 15 schijfrotor twee komplementair uitgevoerde dubbele axiale kurvenschij-ven, als nader gedefinieerd in figuren 2/4van de tekeningen, zijn aangebracht waartussen de tuimelaars lopen, welke laatste de algemene vorm van een centrale nok met twee zij nokken bezitten, en wel zodanig gevormd dat de tuimelaars door de schijfrotor heen bewogen kunnen worden. 20 Door bovengenoemde, uitvoeringsvorm wordt bereikt dat de draaibewe- ging van de schoepen vloeiend verloopt terwijl tevens zonodig de rotatie kan worden omgekeerd. Hierbij zijn de tuimelaars zodanig uitgevoerd dat zij steeds op een bepaald moment van de ene kurvenbaan op de andere kurvenbaan kunnen worden overgenomen. Door te voorzien in een 25 komplementair uitgevoerde dubbele axiale kurvenschijf en speciaal gevormde tuimelaar, zoals in meer bijzonderheden geïllustreerd in figuur 3 van de tekeningen, zullen de tuimelaars die door het vlak van de ro-torschijf heen bewegen op geen enkel punt van hun beweging worden geblokkeerd en steeds door een kurvenbaan worden gestuurd.

30 In principe kan men elk aantal schoepen kiezen maar bij voorkeur worden er zo weinig mogelijk gekozen om de wrijving en slijtage minimaal te maken. In de praktijk wordt de voorkeur gegeven aan drie schoepen, waarmede men hetzelfde effekt met een minimum aantal schoe-i pen kan verkrijgen. In de nu volgende beschrijving wordt steeds uitge- ® 35 gaan van de motor/pomp met drie schoepen. In een bijzondere uitvoerings- Ér . vorm is de konstruktie zodanig dat de schoepen met tuimelaar niet de gehele 90° draaien van de afdichtende stand van de schoepen naar de in 8400246 - i" - 3 - het vlak van de schijfrotor liggende schoepen. Volstaan kan worden met lager een maximale draaihoek die een aantal graden als praktisch mogelijk is kan zijn, welke waarde bij voorkeur ongeveer 5° is. Bij een te groot aantal graden zal de konstruktie moeilijkheden vertonen terwijl bij enkele 5 graden het effekt daarvan minder waarneembaar is. Gebleken is dat onge-

O

veer 5 een zeer geschikte waarde is, aangezien daardoor wordt bereikt dat zonder ingrijpende konstruktieveranderingen de totale draaihoek van

O

de schoepen tweemaal 5 minder kan zijn. Men bereikt daardoor dat de kurve vloeiender wordt en verder in de rotorschijf twee extra wanden 10 kunnen worden aangebracht waardoor de opening in de rotorschijf kleiner kan worden gemaakt, hetgeen het voordeel heeft dat daardoor de vernauwing korter wordt en aldus de verdraaiingstijd langer kan worden. Dit laatste vergemakkelijkt weer een soepele uitvoering en vermindert de neiging dat de tuimelaars kunnen vastlopen.

15 De schoepen zijn voorzien van een extra centrale steunlager die in het midden van de schoep aangrijpt en bevestigd is in de schijfrotor.

Door deze konstruktie wordt de maximale kracht die op de schoepen wordt uitgeoefend in de afdichtstand over de schoep verdeeld. Voorts zijn bij voorkeur de schoepen aan de omtrek voorzien van afdichtringen die zorg-20 dragen voor een blijvende afdichting van de cilinderhuisruimte over het trajekt dat de schoepen in de afdichtstand stilstaan.

De torusmotor werkt op het principe dat bij aansluiting van een drukmedium in het cilinderhuis in de afdichtstand van de schoepen een kracht op de schoepen wordt uitgeoefend waardoor de schijfrotor gaat 25 draaien; waarbij een scheidingsgedeelte aanwezig moet zijn tussen de 'inlaat en uitlaat. Op een bepaald tijdstip van zijn cirkelbaan moet de schoep worden gedraaid zonder druk op de schoep. Voor het voortzetten van de periodieke beweging moet de schoep weer naar zijn oorspronkelijke toestand terugkomen en aldus door de vernauwde scheidingsruimte passe-30 ren. De schoepen moeten aldus een draaibeweging uitvoeren van enerzijds de afdichtstand waarbij zij loodrecht op het vlak van de schijfrotor staan tot de geopende stand waarbij zij in het vlak van de schijfrotor O moeten liggen om het vernauwde gedeelte te passeren. Bij een dergelijk 1 systeem kan men een drukmedium toepassen dat zowel een gas als een w 35 vloeistof kan zijn en waarbij zowel macro- als microtoepassingen moge- w. lijk zijn. De periodieke beweging van de schoepen is uiteraard afhanke lijk van de bepaalde konstruktie, maar zoals in figuur 3 aangeduid is 8400246 - 4 - in een gunstige uitvoeringsvorm de verdeling: 150° stilstand, hierbij dicht de schoep de cilinderruimte af, 70° draaiing, hierbij draait de • schoep van de afdichtstand in de stand dat hij door de vernauwing kan passeren, stilstand 70°, hierbij passeert de schoep door het vernauwde 5 gedeelte, draaiing 70°, waarbij de schoep weer terugdraait naar zijn afdichtstand en aldus weer begint aan de 150° werkzame slag.

Met de konstruktie van de uitvinding is het mogelijk de draaibewe-ging van de schoepen met behulp van de dubbele komplementaire axiale kurvenschijf in kombinatie met de meernokkige tuimelaar vloeiend te la-10 ten verlopen waardoor stoten worden voorkomen en de levensduur van de motor toeneemt. Voorts worden onder deze vloeiende draaibewegingen de afdichtingsproblemen sterk verminderd.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de volgende tekeningen waarin 15 figuur 1 een aanzicht van de motor/pomp weergeeft zonder toruscilin- derhuis, figuur 2 een doorsnede A-B volgens figuur 1 weergeeft, terwijl figuur 3 een 360° langsdoorsnede van de schij firotor in uitgeslagen toestand is, welke de standen van de schoepen in de verschillende sta-20 dia weergeeft, terwijl figuur 4 een 360° langsdoorsnede in uitgeslagen toestand langs de .kurvenschijf met tuimelaars is, waarin de dubbele kurvenschijf zichtbaar is alsmede de standen van de tuimelaars.

In de nu volgende beschrijving van de verschillende figuren verwij-" 25 zen dezelfde verwijzingscijfers naar dezelfde onderdelen.

In de figuren wordt een torusmotor volgens de uitvinding aangegeven. Drie schoepen (6, 7. en 8) die draaibaar zijn gelagerd in de schijfrotor (3) is bevestigd op as 33. De schoepen zijn voorzien van steunlagers (15, 16, 17), draaibaar om de schoepenassen (21/ 22, 23) en bevestigd 30 aan de schijfrotor (3) door middel van bevestigingsstiften (18, 19, 20; zie figuur 3). De schoepen zijn voorzien van dichtingsveerringen (9, 10, 11). In figuur 1 zijn in de middelste cirkel de tuimelaars (12, 13, 14) met dubbele nokken weergegeven die over de kurvenschijven 26 en 27 lo-pen. Onder de schoepen bevinden zich axiale dichtringen 24 en 32 (voor 35 één schoep getekend in figuur 2). Voorts is. een dichtring 25 aanwezig.

|, In de toruscilinderhelften (1, 2) bevinden zich de lagers 4 en 5 voorin zien van oliekeringen 30 en 31. Voorts zijn voor één schoep zoals aan 8400246 ï 3 - 5 - de onderkant van figuur 2 met 28 en 29 afdichtringen en met 34 en 35 bladveren (voor afdichting van de vernauwing) aangegeven. De inlaat en uitlaat van het drukmedium zijn met 36 en 37 in figuur 3 aangegeven. In figuur 3 wordt in het bijzonder de draaiing van de schoepen om de schoe-5 genassen 21, 22 en 23 aangegeven bij het passeren van de schoepen door het vernauwde gedeelte B van het cilinderhuis (1, 2). In figuur 3 wordt verder aan de bovenzijde de verdeling van de periodieke bewegingen van de'«schoepen in deze Uitvoeringsvorm over 360° aangegeven.

In het rechterdeel van figuur 3 wordt de schoep in bovenaanzicht weer-10 gegeven, terwijl in het linker en centrale gedeelte een doorsnede is getekend. De schoep 8 met dichtingsvering 11 is aan de linkerzijde het draaiingstrajekt van 70° gepasseerd en bevindt zich in de toestand dat het cilinderhuis wordt afgedicht. Door de konstruktie van twee wanden in de opening van de schoepen in de schijf rotor kan de vernauwing korter 15 worden en zodoende de verdraaiing van de schoepen langer. In het ver nauwde deel (B) is schoep 7 gedraaid, waarbij aan de hand van de streep- -stippellijn door de schoepenas 22 is aangegeven dat de schoep nog steeds een kleine hoek maakt met de hartlijn van de rotorschijf, welke circa 5° is. Deze hoek ziet men ook terug in de linkerschoep getekend in fi-20 guur 3, aan de linkerzijde. Aldus draait de schoep niet de volle 90° ten opzichte van de afdichtstand.

In figuur 4 wordt de beweging van de tuimelaars (12, 13, 14) over de kurvenschijven 26 en 27 nader geïllustreerd. De drie tuimelaars worden . in de getekende stand aangegeven die overeenstemt met figuur 3 met de 25 stand van de schoepen, alleen op vergrote schaal. De getrokken lijnen aan de boven- en onderkant geven de dubbele verdiepte vorm van de kurvenschijven weer, waarbij het rechte gedeelte overeenkomt met de toestand dat de schoep de cilinder afdicht. Het is duidelijk dat de kurvenschijven 26 en 27 konplementair zijn, dat wil zeggen dat tegenover ver-30 diepingen verhogingen staan. De tuimelaars liggen steeds gesloten tussen de kurven van de kurvenschijf. Door het feit dat de schoep niet volledig 90° behoeft te draaien kan het draaiingstrajekt iets langer worden O gekozen en het vernauwde trajekt iets kleiner.

In bedrijf wordt door één van de leidingen 36 of 37 een drukmedium 35 ingevoerd, zoals stoom maar ook perslucht of een vloeistof, welke door 1 de andere leidingen weer kan ontwijken. Indien 36 als invoerleiding jf wordt gekozen dan wordt op schoep 8, zie figuur 3, een druk uitgeoefend 8400246 - 6 - * 1 waardoor deze, in de toestand dat het cilinderhuis wordt af gedicht, naar links beweegt over een stilstandstrajekt van 150°, in figuur 3 aangegeven, waarbij de tuimelaars zich in het trajekt van de kurvenschijf bewegen waarbij geen krachten op de tuimelaars worden uitgeoefend. In het 5 70° stilstandstrajekt, zoals in figuur 3 weergegeven, wordt de bijbe horende tuimelaar door de kurvenschijf in rotatie gebracht en wordt schoep 6 gekanteld en in een platte toestand door het vernauwde gedeelte bewogen. Het is irrelevant of het drukmedium via 36 of 37 wordt ingevoerd aangezien het bewegingsmechanisme van de schoepen aangedreven 10 door de tuimelaars in beide richtingen kan plaatsvinden.

Met de torusmotor/pomp van de uitvinding is steeds een vloeiende beweging van de tuimelaars mogelijk waarbij 'deze op ten minste één moment in de periodieke beweging van de ene kurvenbaan op de andere worden overgenomen. De schematisch aangegeven gestippelde tuimelaar Ά in . 15 figuur 4 geeft de overgang van de ene naar de andere kurve weer.

0 1 8400246

Claims (6)

1. Torusmotor/pomp omvattende een toruscilinderhuis voorzien van een schijfrotor waarin schoepen zijn gelagerd die de cilinder kunnen afsluiten, waarbij op de as van de schoepen tuimelaars zijn bevestigd die samenwerken met een kurvenschijf tijdens rotatie van de motor/pomp, welk 5 toruscilinderhuis een vernauwd gedeelte bezit dat de vorm heeft van de schijfrotor en waartussen de schijf met schoepen in gesloten toestand doorheen kan draaien,waarbij voorts een in- en uitlaat voor een druk-medium in een gedeelte waar de schoepen kunnen verdraaien aanwezig zijn, met het kenmerk, dat tussen de toruscilinderhuishelften en de schijfrotor 10 twee komplementair uitgevoerde dubbele axiale kurvenschijven, zoals in de figuren gedefinieerd, zijn aangebracht, waartussen tuimelaars lopen, welke laatste zodanig zijn uitgevoerd dat zij een centrale nok met twee zijnokken bezitten zodanig gevormd dat zij door de schijfrotor heen bewogen kunnen worden.

2. Motor/pomp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat op ten minste één moment in de periodieke beweging van de tuimelaars deze van de ene kurvenbaan op de andere kurvenbaan worden overgenomen.

3. Motor/pomp volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de vernauwing zodanig is geconstrueerd dat in de doorgangsstand van een schoep deze 20 niet voor de volle 90° is gedraaid.

4. Motor/pomp volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat in de rotorschijf twee extra wanden zijn aangebracht waardoor de opening in de rotorschijf kleiner kan worden gemaakt.

5. Motor/pomp volgens conclusies 3-4, met het kenmerk, dat de schoep 25 over circa 85° kan draaien.

6. Motor/pomp volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de schoepen zijn voorzien van centrale steunlagers die in de schijfrotor zijn bevestigd, terwijl voorts de schoepen zijn voorzien van omtrekafdichtringen. I 8400246