NO160540B - Kraftomsetningsmaskin med stempler som beveges i en dreiebevegelse i et sfaerisk hus. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en kraftomsetningsmaskin med et par av innbyrdes motstående, hver for seg dobbeltvirkende stempler som beveges i en dreiebevegelse i et sfærisk hus, hvor stemplene er stivt forbundet med hverandre via et felles navparti sentralt i det sfæriske hus og er anbragt på hver sin side av en sentralt anordnet, tversløpende skilleplate som lokalt gjennomløpes av stemplenes navparti og hvor stemplene ved diametralt motstående ender, dvs. asymmetrisk i forhold til hvert stempel, via hver sin dreietapp er svingbart lagret i det sfæriske hus om en første akse.

Fra NO patent 81 0691 er det kjent en kraftomsetningsmaskin av ovennevnte art. Det er foreslått to innbyrdes sammenhengende, motsatt rettete, kjeglestumpformete stempler som avrulles på motstående sider av en felles, stasjonær skilleplate sentralt i det sfæriske hus. Nærmere bestemt avgrenses det ved hjelp av hvert stempel og en glideplate (navparti) mellom stemplene, på motsatte sider av rulleanlegget mellom stemplet og skilleplaten par av vekselvis volumøkende og volumminkende arbeidskammere. Man er her avhengig av en glideplate som forbinder stemplene med hverandre og som er vippbar i en avtettende spalte i den stasjonære skilleplate .

Med den foreliggende oppfinnelse tar man sikte på en enklere og i praksis konstruksjonsmessig og bruksmessig lettere til-passbar løsning. Spesielt tar man sikte på en løsning hvor man unngår de nevnte avrullingsbevegelser for stemplene mot skilleplate henholdsvis den aksiale glidebevegelse for glideplaten som forbinder stemplene med hverandre, og hvor man istedenfor kan benytte en lettere kontrollerbar frem- og tilbakegående bevegelse for stemplene og samtidig en lettere avtettbar forbindelse mellom stemplene og skilleplaten.

Kraftomsetningsmaskinen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at hvert stempel har form av et kulesegment med motsatt rettete stempelflater som ytterst er avsluttet ved kulesegmentets eller stemplets sfæriske flate og som innerst er forbundet med hverandre via nevnte navparti med mellomliggende del-sylindriske navpartiflater som danner lagringsflater mot motsvarende del-sylindriske skilleveggflater, og at skilleplaten er svingbart lagret i det sfæriske hus om en andre akse som krysser den første akse i sentrum av det sfæriske hus, idet skilleplaten (40) ved innbyrdes motstående endeflater er utstyrt med sfæriske endeflater (46c,

47c) motsvarende til innerflaten i det sfæriske hus, mens skilleplaten (40) ved flatene vender mot stemplenes (36) felles navparti (37), er utstyrt med del-sylindrisk lagrings/tetningsflate (41a,41b) motsvarende til navpartiets (37) lagrings/tetningsflate (37a,37b).

Fra GB patenter 1 259 801 og 1 549 269 er det kjent løsnin-ger hvor hvert stempel har form av et kulesegment med motsatt rettete stempelflater som ytterst er avsluttet ved kulesegmentets eller stemplets sfæriske flate. Stemplene avgrenser direkte mellom seg to motsatt virkende arbeidskammere.

Ved ifølge oppfinnelsen å benytte en svingbart lagret skilleplate kan man rent konstruksjonsmessig skaffe en enklere og me-re effektivt samvirkende forbindelse mellom skilleplaten og stemplene. Spesielt kan man la skilleplaten delta i visse bevegelser sammen med stemplene og i andre bevegelser relativt til stemplene, slik at man kan oppnå volumendringen i de respektive arbeidskammere ved en sammensatt, tvangsstyrt, relativ bevegelse av stemplene og skilleplaten. Nærmere bestemt kan stempelflaten og skilleplatens motstående flate vippes mot og fra hverandre, samtidig som stemplene og skilleflaten beveger seg samlet på innbyrdes

tvangsstyrt måte i forhold til innerflaten i det sfæriske hus.

Ved ifølge oppfinnelsen å benytte stempler i form av kule-segmenter og en skilleplate som er vippbart forbundet med stemplene, kan man muliggjøre at stempelflåtene og motsvarende, motstående flater i skilleplaten utformes med varierende utforming etter behov, for derved å avpasse kompresjonsforholdene, åpning og lukking av innløps- og utløpsåpninger, eventuelle ventilåpn-inger, osv. på en etter forholdene gunstigst mulig måte. Eksempelvis kan de nevnte flater være plane eller ha motsvarende, mere eller mindre vilkårlige kurveforløp ved lokalt å øke eller minske tykkelsen på skilleplaten henholdsvis stemplene.

Ifølge oppfinnelsen vil det også være mulig å fastlegge arbeidskammernes størrelse, alt etter dimensjonene som fastlegges for skilleplaten henholdsvis stemplene henholdsvis etter hvilke vinkler man fastlegger mellom dreietappenes akse og stemplenes vippeakse.

Ifølge oppfinnelsen kan man over en dreiningsvinkel på 360° oppnå to påfølgende arbeidssykluser med hvert sitt innsugnings-og utblåsningstrinn. Ved en vinkel mellom ovennevnte akser på eksempelvis 35° kan man i hvert av maskinens fire arbeidskammere få en samlet (frem- og tilbakegående) vinkelbevegelse for hvert stempel på 140° (4 x 35°) og derved en total vinkelbevegelse for alle fire stempler på 560°. Det er en vesentlig fordel at hver arbeidssyklus kan fastlegges til 180° dreiningsvinkel, hvorav så å si den ene halve dreiningsvinkel (oppimot 90°) benyttes til innløpstrinnet, mens så å si den andre halve dreiningsvinkel (oppimot 90°) benyttes til utløpstrinnet. Herved kan man få en effektiv styring av innløpstrinnet i to av arbeidskammerne, mens man samtidig har tilsvarende effektiv styring av utløpstrinnet i de to øvrige arbeidskammere. Etter en arbeidssyklus på 180°

(dreining 180° i det sfæriske hus) med deri innbefattet, innbyrdes etterfølgende innløps- og utløpstrinn, oppnår man en tilsvarende ytterligere arbeidssyklus på 180° med tilsvarende inn-løps- og utløpstrinn. Om ønsket kan man fastlegge vinkelen mellom de nevnte to akser til høyere eller lavere vinkel enn den nevnte vinkel på 3 5°, for derved å endre volumet i hvert arbeidskammer tilsvarende for hvert arbeidstrinn.

Rent konstruksjonsmessig foretrekkes det at stemplene og deres felles navparti gjennomløpes av en veivaksel som via en tredje dreieakse er dreibart lagret i stemplene og som har dreie-og thrustlager i hvert sitt stempel, idet veivakselen på i og for seg kjent måte er stivt forbundet med de nevnte dreietapper.

Herved kan man på effektiv måte få lagret stemplene med tilhørende navparti på en felles, gjennomløpende veivaksel med mulighet for effektiv gjennomstrømning av smøremiddel i lagrings-partiene mellom veivaksel og stemplene. Samtidig kan man på lettvint måte sikre en effektiv tetning mellom smøremiddelpassasjen og de respektive arbeidskammere i det sfæriske hus.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etter-følgende beskrivelse under henvisning til de medfølgende tegning-er, hvori: Fig. 1 viser et vertikalsnitt av maskinen ifølge oppfinnelsen, med stemplene vist i den ene ytterstilling og med snittet lagt sentralt gjennom stemplenes felles veivaksel. Fig. 2 viser delvis i snitt og delvis i sideriss maskinen med samme stempelstilling som vist i fig. 1, men vist i et snitt vinkelrett på snittet i fig. 1. Fig. 3 viser tilsvarende som i fig. 2 maskinen delvis i snitt og delvis i sideriss etter 45° dreining av veivakselen ut fra den i fig. 2 viste stilling. Fig. 4 viser et snitt lagt sentralt gjennom stemplenes felles veivaksel med stemplene vist i samme vinkelstilling som vist i fig. 3.

På tegningene er det vist en kraftomsetningsmaskin som i det foreliggende utførelseseksempel er illustrert i form av en pumpe for pumping av gassformet henholdsvis væskeformet pumpe-medium. Alternativt kan maskinen anvendes som motor drevet av gassformet henholdsvis væskeformet trykkmedium. Uten at det er angitt eksempler på det heri kan samme maskin - med diverse tilleggsutstyr - også tilpasses for bruk som forbrenningsmotor.

Det er vist et sfærisk hus 10 som er sammensatt av to i hovedsaken like deler 10a og 10b. Delene 10a,10b er skjøtet sammen via motsvarende flenspartier 11 og tilhørende festebolter 12, slik at det innvendig i huset avgrenses et kuleformet hulrom 13.

Hver husdel 10a og 10b er utstyrt med et hylseformet lager-parti 14 ved enden motsatt flenspartiet 11. I lagerpartiet 14 er det i fig. 1 vist et par kombinerte dreie- og thrustlagere 15,16 hvori det er dreibart lagret en dreietapp 17a henholdsvis 17b som inngår i en veivaksel 18. Veivakselen 18 gjennomløper huset 10 med tilhørende lagerpartier 14. Veivakselens 18 hovedparti 18a er i fast forbindelse med dreietappene 17a og 17b. I det viste ut-førelseseksempel er dreietappene og veivakselens 18 hovedparti 18a fremstilt i ett stykke. I overgangen mellom dreietappen og veivakselens hovedparti 18a er det et krageparti 19 som danner tetning mot lagerpartiet 14 via en pakning 20. Veivakselens 18 hovedparti 18a er utstyrt med et midtre, sylindrisk stilkparti 21 med en minste diameter dl og et par påfølgende, motsattliggende navpartier 22 med midlere diameter d2 samt et ytterligere par på-følgende, motsattliggende kuleskalkpartier 23 med største diameter d3.

Veivakselen 18 er dreibart lagret om en første dreieakse x-x gjennom senter av dreietappene 17a, 17b og senter av huset 10, mens veivakselens hovedparti 18b har en hovedakse y-y som i det viste utførelseseksempel danner en vinkel på 35° med aksen x-x. Veivakselens 18 hovedparti 18a er dreibart lagret i en stempelkonstruksjon 24 med en innvendig seksjonsvis avtrappet boring 25 som opptar hovedpartiet 18a med en viss pasning og med mellomliggende lagerforinger 26,27. Ved 28 og 29 er det vist tetninger mellom det respektive kuleskalkparti 23 og stempelkonstruksjonen 24 og ved 30 og 31 er det vist tetninger mellom stem-pelkonstruks jonens 24 sfæriske endeflate 32 og husets 10 innvend-ige sfæriske flate 33 henholdsvis navpartiets 22 sfæriske innerflate 34. Det er vist en gjennomgående passasje 35 via dreietappen 17a, navpartiet 22, kuleskalkpartiet 23 og det ringformete mellomrom mellom veivakselens hoveddel 18a og boringen 25 i stem-pelkonstruks jonen samt kuleskalkpartiet, navpartiet og dreietappen 17a ved veivakselens motsatte ende.

Stempelkonstruksjonen 24 består av to motstående stempler 36 samt et mellomliggende, felles navparti 37, som utgjør en sammenhengende enhet. Nærmere bestemt er stempelkonstruksjonen 24 fremstillet i to halvdeler (delt langs aksen y-y og vinkelrett på tegningens plan i fig. 1) som er festet sammen med skrubolter eller liknende løsbare festemidler på ikke nærmere vist måte. Herved kan stempelkonstruksjonen monteres på plass utenpå veivakselen på lettvint måte.

Hvert stempel 3 6 er utstyrt med to motstående stempelflater 36a,36b som på tegningen er vist i form av plane flater vinkelrett på tegningens plan i fig. 1. Det mellomliggende navparti 37 er utstyrt med motsvarende innbyrdes motstående sylindriske tetningsflater 37a og 37b. Navpartiet 37 har en kortere utstrekning på tvers av tegningens plan i fig. 1 enn stemplene 36 og er ved endene utstyrt med radiale tetningsflater som støter aksialt an mot motsvarende radiale tetningsflater i motstående navpartier 38 og 39 i en skilleplate 40 (se fig.2). Av fig. 1 fremgår det at stempelkonstruksjonens navparti er anbragt i en gjennomgående spalte i skilleplaten 40 med tetningsdannende anlegg via tet-ningsf låtene 37a og 37b mot konkave tetningsflater 41a,41b i spalten som er utspart sentralt i skilleplaten 40.

Skilleplaten 40 er ved omkretskanten utstyrt med to motstående svingetapper 42,43 som er svingbart lagret i tilhørende lagerbøssinger 44,45 i motsvarende utsparinger i de innbyrdes sammenstøtende flenspartier om en akse z-z. Skilleplaten er utstyrt med to motstående kulesegmentformete skivepartier 4 6,47 som er forbundet med hverandre via de nevnte navpartier 38,39 (se fig. 2). Av monteringsmessige grunner er skilleplaten 40 delt i to deler parallelt med tegningens plan i fig. 1 (ikke nærmere vist på tegningen).

I fig. 1 er det vist stemplene 36 i deres respektive ene ytterstilling hvor det dannes et arbeidskammer 48a henholdsvis 49a med maksimalt volum på motstående sider av skilleplaten 40 mellom stempelflaten 36b og skilleplateflaten 47a henholdsvis 46b. Tilsvarende dannes det et arbeidskammer (48b henholdsvis 49b som nærmere vist i fig. 3) med minimalt volum på motstående sider av skilleplaten 40 mellom stempelflaten 36a og skilleplateflaten 47b henholdsvis 46a.

I fig. 2 er det med strekete linjer 50a antydet den ene av to innløpsåpninger (som er anbragt innbyrdes diametralt motstående) i husets 10 sfæriske innerflate like ved skjøten mellom de to husdeler 10a og 10b. Tilsvarende er det med strekete linjer 50b antydet den ene av to utløpsåpninger som er anordnet i husets 10 sfæriske innerflate like ved skjøten mellom de to husdeler 10a og 10b. I fig. 2 er det antydet den ene innløpsåpning 50a og den ene utløpsåpning 50b anordnet på hver sin side av skilleplatens 40 svingetapp 42, i det ene parti av huset 10 som er utelatt i fig. 2, mens tilsvarende åpninger 50b og 50a er anbragt på motsvarende måte på hver sin side av den andre svingetapp 43 i den i fig. 2 bakre vegg av huset 10. I den viste stilling i fig. 2 er samtlige fire åpninger tildekket av skilleplatens 40 sfæriske endeflater 46c (47c). Ved utsvingning av skilleplaten 40 fra den i fig. 2 viste stilling - forårsaket av en dreining i dreieret-ningen som vist med en pil Pl av veivakselen 18 med tilhørende stempler 36 og navparti 37 om aksen x-x og en tilsvarende vipping i vipperetningen som vist med en pil P2 av skilleplaten 40 om dens akse z-z - vil hver av åpningene 50a henholdsvis 50b settes i forbindelse med hvert sitt arbeidskammer henholdsvis 48a,48b, 49a,49b.

I fig. 3 er det vist stemplene 3 6 og skilleplaten 40 i en mellomstilling mellom to ytterstillinger, dvs. etter dreining av stemplene 36 90° om aksen x-x og en tilsvarende tvangsmessig om-vipping av skilleplaten 40 35° om aksen z-z. I den i fig. 3 viste mellomstilling er det antydet et frilagt areal 51 henholdsvis 52 (som antydet med kryss-skrafering) mellom skilleplatens 40 sfæriske endeflate 47c (46c) og det respektive stempels 36 sfæriske endeflate 3 6c. Det vil fremgå av fig. 3 at arealene 51 og 52 vil styres av bevegelsen av skilleplaten 40 og det respektive stempel 36 i fellesskap. Fra den i fig. 2 til den i fig. 3 viste stilling vil arbeidskammeret 48a (49a) avta i volum, mens arbeidskammeret 48b (49b) vil øke i volum.

Fra den i fig 3 til stemplenes andre ytterstilling vil skilleplaten 40 vippe tilbake mot skilleplatens utgangsstilling som vist i fig. 2, ved vipping i vipperetningen som vist med en pil P3. Ved denne tilbakevipping av skilleplaten vil arbeidskammeret 48a (49a) forsette å avta i volum mot et minimum (tilsvarende som indikert i fig. 2 for arbeidskammeret 48b), mens tilsvarende arbeidskammeret 48b (49b) vil fortsette å øke i volum mot et maksimum, etter dreining av stempelkonstruksjonen 180° fra utgangsstillingen som vist i fig. 1 og 2. Deretter vil kammeret 48a (49a) i en ny motsvarende syklus øke i volum mens kammeret 48b (49b) tilsvarende avtar i volum mens stempelkonstruksjonen gjennomløper de siste 180° av en dreining på 360° tilbake til utgangsstillingen i fig. 1 og 2. Under denne 360° dreining har hvert arbeidskammer 48a,48b,49a,49b foretatt en fullt avsluttet arbeids-syklus med innløp og utløp (henholdsvis utløp og innløp) av arbeidsmedium, dvs. fire motsvarende volumer parvis i tur og orden. I fig. 4 er det vist to rørstusser 53 og 54 som kommuni-serer med hver sin tilhørende innløpsåpning henholdsvis utløps-åpning i huset 10 på ikke nærmere vist måte via veggpartiet ved husdelenes 10a,10b flenspartier 11. To ytterligere rørstusser er motsvarende anbragt på diametralt motstående veggpartier i huset i tilknytning til de to øvrige åpninger (innløpsåpningen henholdsvis utløpsåpningen).

I det viste utførelseseksempel er det vist oppfinnelsen i form av en pumpe for pumping av gassformet eller væskeformet arbeidsmedium. Men utførelsen kan like gjerne anvendes i form av en motor som drives av et gassformet eller væskeformet arbeidsmedium (trykkmedium). Selv om det ikke er vist eksempler på det heri kan samme konstruksjon - med diverse ikke vist tilleggsutstyr - også anvendes i form av en forbrenningsmotor.

Claims (6)

1. Kraftomsetningsmaskin med et par av innbyrdes motstående, hver for seg dobbeltvirkende stempler (36) som beveges i en dreiebevegelse i et sfærisk hus (10), hvor stemplene er stivt forbundet med hverandre via et felles navparti (37) sentralt i det sfæriske hus og er anbragt på hver sin side av en sentralt anordnet, tversløpende skilleplate (40) som lokalt gjennomløpes av stemplenes navparti (37) og hvor stemplene ved diametralt motstående ender, dvs. asymmetrisk i forhold til hvert stempel, via hver sin dreietapp (17a,17b) er svingbart lagret i det sfæriske hus om en første akse (x-x), karakterisert ved at hvert stempel (36), som på i og for seg kjent måte har form av et kulesegment med motsatt rettete stempelflater (36a,-36b) som ytterst er avsluttet ved kulesegmentets eller stemplets (36) sfæriske flate (36c) og som innerst er forbundet med hverandre via nevnte navparti (37) med mellomliggende del-sylindriske navpartiflater (37a,37b) som danner lagringsflater mot motsvarende del-sylindriske skilleveggflater (41a,41b), og at skilleplaten (40) er svingbart lagret i det sfæriske hus om en andre akse (z-z) som krysser den første akse (x-x) i sentrum av det sfæriske hus, idet skilleplaten (40) ved innbyrdes motstående endeflater er utstyrt med sfæriske endeflater (46c, 47c) motsvarende til innerflaten i det sfæriske hus, mens skilleplaten (40) ved flatene som vender mot stemplenes (36) felles navparti (37), er utstyrt med del-sylindrisk lagrings/tetningsflate (41a,41b) motsvarende til navpartiets (37) lagrings/tetningsflate (37a,37b).

2. Maskin i samsvar med krav 1, karakterisert ved at stemplene (36) og deres felles navparti (37) gjennom-løpes av en veivaksel (18) som via en tredje dreieakse (y-y) er dreibart lagret i stemplene og som har dreie- og thrustlager (26, 27) i hvert sitt stempel, idet veivakselen (18) på i og for seg kjent måte er stivt forbundet med de nevnte dreietapper (17a,17b).

3. Maskin i samsvar med krav 2, karakterisert ved at veivakselen (18) og tilhørende dreietapper (17a,17b) er fremstillet i ett stykke, mens stemplene (36) og navpartiet (37) er fremstillet av to (eller flere) i lengderetningen oppdelte seksjoner.

4. Maskin i samsvar med krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at skilleplatens (40) sfæriske endeflater (46c,47c) i stemplets respektive ytterstillinger, med minimalt henholdsvis maksimalt arbeidskammer-volum, tildekker en inntaksåpning (50a) henholdsvis en utløpsåpning (50b)i det sfæriske hus (10) på hver sin side av en svingetapp (42,43) ved hver av skilleplatens motstående ender, og at skilleplatens (40) sfæriske endeflater (46c,47c) styrer forbindelsen mellom innløpsåpningene (50a) og et respektivt til-hørende, volumøkende arbeidskammer henholdsvis styrer forbindelsen mellom utløpsåpningene (50b) og et respektivt tilhørende volumminkende arbeidskammer.

5. Maskin i samsvar med krav 4, karakterisert ved at skilleplatens (40) sfæriske ytterflate (46c,47c) har størst bredde i midtområdet ved skilleplatens svingetapp (42,43) og har gradvis avtakende bredde regnet fra svingetappen mot hver av den sfæriske ytterflates motstående ender, idet skilleplaten (40) omfatter to skivepartier (46,47) som er forbundet med hverandre via overgangspartier (38,39) som aksialt flukter med stemplenes navparti (37) på motsatte sider av dette.

6. Maskin i samsvar med krav 4 eller 5, karakterisert ved at innløpsåpningene (50a) og utløpsåpningene (50b) anbring-es slik og dimensjoneres slik at deres areal kan tildekkes henholdsvis avdekkes i fellesskap av skilleplatens sfæriske endeflate (46c,47c) og et tilhørende stempels (36) sfæriske endeflate (36c).