SE504306C2 - Rotationsmotor - Google Patents

Description

å 504 306 Rotationsmotorer med en fyrkantig rotor är kända exempelvis från patentpublikationerna GB l,433,457, US 3,359,954 och US 3,242,912. I motorer som är kända från dessa publikationer är motorutgångsaxelns svängningslagerpunkt anpassad till kammarblockets mitt, vilka anordningar förorsakar drivkraftsförluster särskilt i begynnelsefasen av arbetstakten på grund av kontakttrycket av ojämnt lastade rotorer mot kammarväggarna. Utgångsaxel-rotationskraften ger fullständigt vridmoment endast över en begränsad delvinkel av rotorns arbetstakt.

Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en rotationsmotor som är :i stånd att övervinna nackdelarna hos konventionella rotationsmotorer. Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en rotationsmotor som uppnår en högre grad av effektivitet, reducering av friktionsförluster hos en rotationsmotor och eliminerande av funktionella stör- ningar av delar, vilka rör sig under arbetstakten.

Uppfinningens ändamål uppnås genom en rotationsmotor som är kännetecknad av det som anges i de bifogade patentkraven.

I rotationsmotorn enligt uppfinningen har rotorn en fast form, motorrotorns rörelser sker växelvis kring två olika lagerpunkterl och rotorledstångsmekanismen, vilken roterar utgångsaxeln under arbetstakten, utnyttjar en lång- hävstångsprincip av icke ledbara, styva stänger' på grund av placering av motorutgångsaxelns svängningslagerpunkt, varvid då hävarmens distala ända sträcker sig från den nämnda lager- punkten till båda sidorna om 'kammarblockmittpunkten så, att den distala ändan hos hävarmen, vilken överför den av rotorn utövade rotationskraften, kommer att befinna sig på större avstånd från rotorrörelsens lagerpunkt än från kammarblock- mittpunkten. I rotationsmotorn enligt uppfinningen är kraft- överföringsmekanismen en del av hävarmskonstruktionen hos den icke ledbara rotorförbindelsestångmekanismen, vilken med sitt stora armförhållande tjänar till förstärkning av kraften, vilken överförs av rotorrörelsen till utgångsaxelns rotations- rörelse. Motorns huvuddrivkrafts effekt överförs därmed till utgångsaxelns rörelse under hela arbetstakten med fullständigt 504 306 vridmoment via rotorförbindelsestångmekanismens hävstångs- verkan. Denna ansats ger en hög grad av effektivitet.

Motorrotorrörelsen från arbetstakten startposition till nästa arbetstakts startposition är en tvåkretssekvens som innefattar två sekvensfaser, varvid sekvensen kan åstadkommas med hjälp av elektromagnetiska krafter när rotornsavstånd från kammarväggarna ökar och minskar cykliskt.

Genom användande av tätningsmetoder som konventionellt används i rotationsmotorer och rutinmässigt tryck i hålrummen mellan kammarblockväggarna kan motorn drivas med ett kompri- merat medium, varvid rotorns positioner styr trycket och vakuumet i. kammarnas hålrum. Motorn kan xitformas så. att den drivs på tryck som genereras genom förbränning av bränsle i motorn. Kombination av två motorblock som drivs med två alternerande arbetstakter som är synkroniserade av en axel ger ett konstant vridmoment under utgångsaxelns hela varv. Kammar- väggarnas konturer bestäms av rotorhörnens spår. Väggkonturen kan utformas så att den styr och understöder rotorns rörelser.

Under sekundärtakten förflyttas rotationsrörelsens lagerpunkt till andra sidan från kammarblockmitten i förhållande till lagerpunktpositionen under arbetstakten.

Denna lagerpunkt används såsom svängningslagerpunkt för en hälpaxel. Från hjälpaxeln överförs den dynamiska energin medelst ett synkroniseringsdon till utgångsaxeln och omvänt från utgångsaxeln till hjälpaxeln och därifrån vidare via rotorns utsprång på insidan med avseende att öka rotorns rörelse under sekundärtakten. Under sekundärtakten erhålls rotordrivkraften från trycket hos det komprimerade mediet eller elektromagnetiska krafter.

I ett föredragsamt utförande på uppfinningen är det använda kraftöverföringsdonet en förbindelsestång, vilkens ända är fastlàst på den roterade axeln under arbetstakten. För sådan fastlàsning är axeln försedd med ett nyckelhål av fast form, exempelvis ett koniskt avsmalnande hål, i vilket förbindelsestångens axel kan glida under andra faser utom arbetstakten. Vid sin fasta ända kan förbindelsestângen vara fastsatt på rotorn medelst exempelvis ett svängningsstift eller en kulled. Glidandet av stångaxeln i hålen under andra 504 306 faser utom arbetstakten sker med obetydlig friktion och kan om nödvändigt exempelvis glättas genom användande av lager. Då innefattar mekanismen som roterar axeln förbindelsestången, hörnen av rotorn, på vilken förbindelsestången är fastsatt och möjligtvis rotorns utsprång på insidan.

I det följande ska uppfinningen förklaras mera i detalj med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka figur 1 är en schematisk illustration av ett utförande av kammaren hos en tvàkammar-rotationsmotor enligt uppfinningen och dessutom illustrerar rotorns position vid arbetstaktens början och, med streckade linjer, positionen vid sekundärtaktens början, figur 2 är en sidovy på den parallella förbindelsen av två kammarblock, figur 3 är sektionen II-II hos diagrammet i fig. 2 och motorn under arbetstakten, och figur 4 är sektion III-III hos diagrammet i fig. 2 och motorn under sekundärtakten.

Enligt diagrammen innefattar motorn en fyrkantig rotor l, ett kammarblock 2, ändplattor 3 hos kammerblocket, en motorutgàngsaxel 4, en hjälpaxel 5, förbindelsestänger 6, en rotor 7 och en stator 8 hos en elektrisk motor, rotorutsprång 9 på insidan och ett synkroniseringsdon 10. Rotorn har en fast form. Den fyrkantiga rotorns hörn A, B, C och D stöder sig mot kammarblockets inre väggytor. Förbindelsestängerna 6 är förbundna mellan axeln och rotorhörnen med svängningsleder vid rotorns inre hörn.

Med avseende på utförandet som visas i fig. 1 erhålls diagrammet, vilket representerar den fyrkantiga rotorns tvär- sektion och kammarblockets inre väggar, på följande sätt: Inom en känd fyrkant ABCD bestäms en punkt P2, vilken då används som svängningspunkt, kring vilken fyrkanten roteras från en begynnelseposition. över en första fasvinkel, vilken bestäms så, att spåret som dras av det längst bort från den nämnda svängningspunkten P2 liggande hörnet B är ett 45°- segment av cirkeln. Sedan definieras en annan punkt P3 som huvudsakligen används som en ny svängningspunkt, kring vilken fyrkantens rotation kan fortsätta under en senare fasperiod så 504 306 att det av det nu längst bort från den nämnda nya svängnings- punkten P3 liggande hörnet dragna spåret beskriver ett annat 45°-segment av cirkeln och på så sätt bringas fyrkanten efter utförandet av den senare rotationen till en position som är identisk med utgångspositionen.

I ett praktiskt utförande är fyrkantens ABCD sidolängd 91,5 mm och fyrkantens mittpunkts P avstånd från en punkt P1 på fyrkantens vertikala mittlinje är 16,5 mm. Med punkterna P och Pl såsom mittpunkter dras två sig skärande cirkulära bågar med 22,5 mm radie, varigenom de nämnda bågarnas skärningspunkter kommer att vara P2 och P3. Om nödvändigt kan dimensionerna ändras med en gemensam faktor.

Med avseende på fig. l ritar rotorhörnpunkternas spår under arbetstakten och den därefter följande sekundärtakten ett diagram, vilket definieras av åtta bågar och har sina halvor symmetriskt kring fyrkantens vertikala mittlinje.

Med avseende på fig. 2 är kammarblocket 2 som upptar rotorn 1 stängt vid sina ändar av flänsar 3.

Motorutgångsaxelns 4 lager ligger i kammerblockändflänsarna vid en punkt som motsvarar punkten P2 i diagrammet i fig. 1.

Utgångsaxeln 4 är så lång att den sträcker sig genom kammarblockändflänsarna 3 och rotorns hálrum, och ett synkroniseringsdon 10, en effektuttagsmekanism och ett eventuellt svänghjul är förbundna med axeln. Två kammarblock 16, 17 är förbundna med varandra på axeln 4 så synkroniserat att när det första kammarblockets 16 rotor befinner sig i positionen som motsvarar sekundärtaktens startpunkt, då befinner sig det andra kammarblockets 17 rotor' i positionen som motsvarar arbetstaktens startpunkt. Hjälpaxeln 5 är förbunden med utgångsaxeln via synkroniseringsdonet 10.

Med avseende på utförandet som visas i fig. 3 är kammarblock-innerväggarnas form utförd så att den överens- stämmer med rotorhörnens spår och på så sätt utformas tätt slutna hálrum mellan rotorn 1 och kammarblockets 2 innerväggar. Rotorns form är fyrkantig och varje rotorhörn har en förbindelsestång som är förbunden därmed. Med sina andra ändar är förbindelsestängerna fastsatta på utgångsaxeln, '504 306 6 varigenom förbindelsepunkterna ligger på avstånd från varandra längs axelns rotationsaxel.

Med avseende på fig. 3 visas rotorn i en position under arbetstakten. Rotorförbindelsestångens 6 längd från sin förbindelsepunkt till sin distala ända B är då större än avståndet från kammarblockmittpunkten till förbindelsestångens distala ända B. Förbindelsestången 6 är anpassad med sin basala ända 12 på ett icke fixerat sätt på lager glidbart till ett koniskt avsmalnande fastsättningshål 13, medan förbindelsestångens andra ända ll är svängbart förbunden med ett rotorhörn. Under arbetstakten anligger förbindelsestångens basala ända temporärt i fastsättningshålet. På liknande sätt anligger de andra förbindelsestängerna i sina fastsättningshål. I diagrammet visas dessutom utsprång 9 på rotorns insida, vilka utför överföring av kraft från rotorn till axeln och är utformade på så sätt, att utsprången stöder sig mot utgångsaxeln 4 under arbetstakten och mot hjälpaxeln 5 under sekundärtakten.

Med avseende på fig. 3, när rotorn utför arbetstakten, utövar ett medium, vilket kommer in i kammarhålrummet via en öppning 18, en kraft, vilken trycker rotorhörnet framåt. När hörnet når hålrummet 19 kan mediet strömma ut via kanalen som formas av hålrummet till rotorhörnets andra sida, och på så sätt kan mediet fortfarande utöva en kraft under sekundärtakten som trycker rotorn vid dess nästa hörn för att vrida rotorn. När rotorhörnet passerar en utströmningsöpning kan mediet slutligen strömma ut ur kammarhålrummet.

Med avseende på utförandet som visas i fig. 4 är rotorns hörn anordnade så att de rör sig på tillräckligt avstånd från sådana delar av kammarblockinnerväggen, vilka exempelvis kan innefatta en integrerad kretskomponent i ett utförande som inte erfordrar att rotorn stöder sig mot statorblocket.

Diagrammet i figuren visar den senare takten av en fullständig tvåkretsfunktion av rotorn, varvid denna takt är en extensionsfas av arbetstakten, lämpligtvis kallad sekundärtakt. Under sekundärtakten växlar rotorns vridrörelses lagerpunkt till den andra sidan om kammarens vertikala mittlinje i förhållande till lagerpunktpositionen under

Claims (10)

504 306 7 arbetstakten. Denna lagerpunkt används som hjälpaxelns svängninglagerpunkt. De i diagrammet visade förbindelsestängerna 6 är utformade av två delar 14, 15, av vilka den första delen 15 är 'teleskopiskt rörlig inuti den andra delen 14. I en tredje alternativ utföringsform av uppfinningen är axeln försedd med förbindelsepunkter för förbindelsestängerna så att förbindelsepunkterna ligger på avstånd från axeltvärsnittets mittpunkt P2. Sådana förbindelsepunkter kan även ligga exempelvis på axelns sidor, varvid de kan vara fastsättningsutsprång eller hål som är utformade i axeln. Hjälpaxelns lager är anpassade till motorns flänsar, till punkten P3 hos kammarblocket som visas i diagrammen i figurerna 1 och 4. Hjälpaxelns längd är så dimensionerad att hjälpaxeln när utspràngen på innervägg av rotorn i kammarblocken, varvid den inte stör förbindelsestängernas rörelse. Den ovan beskrivna, föredrasamma utföringsformen ska inte förstås så att den begränsar utförandena av uppfinningen, utan den kan varieras inom ramen av de bifogade patentkraven. I en utföringsform av uppfinningen kan rotorn exempelvis vara triangulär. Även andra rotorformer är möjliga. PATENTKRAV

1. l. Rotationsmotor, i vilken en ledstångsmekanism verkar såsom kraftöverföringsdonet till en utgångsaxel, kännetecknad därav, att rotorn (l) har en fast form och motorrotorns rörelser sker växelvis kring två olika lagerpunkter (P2, P3), och att rotorledstångsmekanismen, vilken roterar utgångsaxeln (4) under arbetstakten, utnyttjar en långhävstångsprincip av icke ledbara, styva stänger på grund av placering av motor- utgångsaxelns svängningslagerpunkt (P2), varvid då hävarmens distala ända sträcker sig från den nämnda lagerpunkten till båda sidorna om kammarblockmittpunkten så, att den distala ändan (B) hos hävarmen, vilken överför den av rotorn utövade rotationskraften, kommer att befinna sig på större avstånd 504 306 8 från rotorrörelsens lagerpunkt (P ) än från 2 kammarblockmittpunkten.

2. Rotationsmotor enligt patentkravet 1, kännetecknad därav, att hävstångsmekanismen innefattar en förbindelsestång (6).

3. Rotationsmotor enligt patentkravet 1 eller 2, känne_ tecknad därav, att rotorn (1) har polygonal form, fördelaktigtvis fyrkantig form.

4. Rotationsmotor enligt patentkravet 2 eller 3, känne_ tecknad därav, att förbindelsestången är anpassad med sin basala ända (12) på ett icke-fixerat sätt glidbart till ett koniskt avsmalnande fastsättningshål (13) på axeln (4), och att förbindelsestångens basala ända anligger temporärt i fastsättningshålet under arbetstakten.

5. Rotationsmotor enligt patentkravet 2, 3 eller 4, kännetecknad därav, att förbindelsestångens basala ända är glidbart anpassad till en förbindelsepunkt på axeln (4), varvid den nämnda förbindelsepunkten är förskjuten i förhållande till axeltvärsnittets mittpunkt (P2).

6. Rotationsmotor enligt patentkravet 4 eller 5, kânne_ tecknad därav, att den nämnda förbindelsepunkten (13) är koniskt avsmalnande fastsättningshål.

7. Rotationsmotor enligt patentkravet 2 eller 3, känna- tecknad därav, att den nämnda förbindelsestången (6) innefattar två delar (14, 15) och att den första delen (15) är teleskopiskt glidbar inuti den andra delen (14).

8. Rotationsmotor enligt något av patentkraven 2 till 7, kännetecknad därav, att den nämnda förbindelsestången (6) är svängbart förbunden vid sin distala ända (ll) i lager med rotorn.

9. Rotationsmotor enligt något av patentkraven 2 till 7, kännetecknad därav, att axeln (4) är förbunden via ett synkroniseringsdon (10) med en hjälpaxel (5), vilken är roterbart anpassad i lager till kammarblocket, till lager- punkten (P3).

10. Rotationsmotor' enligt patentkravet 9, kännetecknad därav, att rotorn (l) är försedd med utsprång (9) på insidan, 504 306 9 vilka stöder sig mot utgångsaxeln (4) under arbetstakten och mot hjälpaxeln (5) under sekundärtakten. l1_ Rotationsmotor enligt något av patentkraven 1 till lo' kännetecknad därav, att rotationsmotorn innefattar åtminstáne två kammarblock, varvid axeln (4) sträcker sig genom de nämnda blocken, och att de nämnda kammarblocken arbetar synkroniserat på så sätt, att när det första kammarblockets rotor befinner sig i positionen som motsvarar sekundärtaktens startpunkt, då befinner sig det andra kammarblockets rotor i positionen som motsvarar arbetstaktens startpunkt.