ITRN20120027A1 - MECHANICAL ENERGY TRANSFORMATION DEVICE AND MACHINE. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
DISPOSITIVO E MACCHINA DI TRASFORMAZIONE DI DEVICE AND PROCESSING MACHINE OF
ENERGIA MECCANICA MECHANICAL ENERGY
Il presente trovato concerne un dispositivo per trasformare energia meccanica rotazionale e trasmetterla con coppia costante e con velocità angolare, variabile indipendentemente da detta coppia, detta trasformazione essendo ottenuta a spese di lavoro meccanico compiuto dalle azioni della gravità. The present invention relates to a device for transforming rotational mechanical energy and transmitting it with constant torque and with angular speed, which varies independently from said torque, said transformation being obtained at the expense of mechanical work performed by the actions of gravity.
E' noto che in una macchina sede di una trasformazione di energia meccanica rotazionale, la trasmissione di potenza avviene nel rispetto della nota formula C<*>n = costante, dove C rappresenta la coppia ed n, la velocità angolare del generico rotore (ammettendo per ipotesi che si operi in condizioni ideali di assenza di qualsivoglia causa di perdita energetica di tipo passivo). It is known that in a machine where a transformation of rotational mechanical energy is involved, power transmission occurs in compliance with the known formula C <*> n = constant, where C represents the torque and n, the angular velocity of the generic rotor (admitting assuming that it operates in ideal conditions of absence of any cause of passive energy loss).
Ne consegue che ad ogni variazione della velocità angolare corrisponde una variazione di segno contrario della coppia, e viceversa. In altre parole la trasmissione a coppia costante dell'energia rotazionale non può aversi altro che a velocità angolare costante. It follows that each variation of the angular velocity corresponds to a variation of the opposite sign of the torque, and vice versa. In other words, the constant torque transmission of the rotational energy cannot take place other than at constant angular velocity.
Allo stato attuale, per quanto noto ai Richiedenti, non si conoscono dispositivi o macchine che siano in grado invece di trasmettere potenza meccanica con coppia costante potendo variare al tempo stesso la velocità angolare in modo indipendente da detta coppia. At present, as far as the Applicants are aware, there are no known devices or machines which are capable of transmitting mechanical power with constant torque, while at the same time being able to vary the angular speed independently of said torque.
Scopo del presente trovato è pertanto quello di fornire un dispositivo, ed una macchina integrante tale dispositivo, in grado di superare queste limitazioni e, neN'ambito di tale scopo, di farlo a spese di un lavoro compiuto da azioni gravitazionali. The object of the present invention is therefore to provide a device, and a machine integrating this device, capable of overcoming these limitations and, within the scope of this purpose, of doing so at the expense of work performed by gravitational actions.
In accordo con l’invenzione, il raggiungimento di tale risultato è ottenuto da un dispositivo, come definito nella Rivendicazione 1 e da una macchina che lo integra come definita dalla Rivendicazione 7. In accordance with the invention, the achievement of this result is obtained by a device, as defined in Claim 1 and by a machine that integrates it as defined by Claim 7.
Le rivendicazioni dipendenti definiscono ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione, che saranno più evidenti dalla descrizione di una particolare, sebbene non unica, forma di attuazione del trovato che è data nel seguito come esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui: The dependent claims define further characteristics and advantages of the present invention, which will become more evident from the description of a particular, although not unique, embodiment of the invention which is given below as a non-limiting example with reference to the attached drawings, in which:
- la figura 1 è una vista prospettica d'insieme di un dispositivo conforme all'invenzione; Figure 1 is an overall perspective view of a device according to the invention;
- la figura 2 è una vista in alzato del dispositivo di figura 1 ; Figure 2 is an elevation view of the device of Figure 1;
- la figura 3 è una vista del dispositivo di figura 2 rappresentato in sezione assiale; Figure 3 is a view of the device of Figure 2 shown in axial section;
- la figura 4 è una vista prospettica d'insieme del dispositivo di figura 1, rappresentato con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altri particolari di rilievo; Figure 4 is an overall perspective view of the device of Figure 1, shown with some parts removed to better highlight other relevant details;
- la figura 5 è una vista esplosa del dispositivo di cui alle precedenti figure illustrante i principali componenti di detto dispositivo; figure 5 is an exploded view of the device of the preceding figures illustrating the main components of said device;
- la figura 6 è una vista in alzato di una macchina integrante una serie di dispositivi conformi alle precedenti figure; figure 6 is an elevation view of a machine integrating a series of devices according to the previous figures;
- la figura 7 è una schematizzazione funzionale di alcune parti del trovato. Con riferimento alle figure degli uniti disegni, nelle figure 1 e 2 con 1 si identifica nel suo insieme un dispositivo di trasformazione di energia meccanica, rotazionale, che comprende, essenzialmente, montati neN'ambito di una carcassa 21 : un albero 2 motore, un rotore 3, alcuni alberi 4 portati dal rotore 3, alcune ruote 7 satellite (vedansi anche figure 3, 4 e 5) portate rispettivamente da ciascuno degli alberi 4 del rotore, una ruota 8 planetaria ingranante con le ruote 7 satellite ed infine un albero 9 condotto solidale con la ruota 9 planetaria e con un volano indicato con 22. - figure 7 is a functional schematic diagram of some parts of the invention. With reference to the figures of the accompanying drawings, in Figures 1 and 2, 1 identifies as a whole a device for transforming mechanical, rotational energy, which essentially comprises, mounted within a frame 21: a motor shaft 2, a rotor 3, some shafts 4 carried by rotor 3, some satellite wheels 7 (see also Figures 3, 4 and 5) carried respectively by each of the rotor shafts 4, a planetary wheel 8 meshing with the satellite wheels 7 and finally a shaft 9 duct integral with planetary wheel 9 and with a flywheel indicated with 22.
Più in particolare, l'albero 2 motore - che deve pensarsi come albero di uscita di un generico motore, o comunque di una fonte di energia meccanica rotazionale - è girevole intorno ad un proprio asse, indicato con 5. More specifically, the motor shaft 2 - which must be thought of as the output shaft of a generic motor, or in any case of a source of rotational mechanical energy - is rotatable around its own axis, indicated by 5.
Il rotore 3 è attuato da una coppia di dischi 15 uguali, paralleli monoliticamente collegati tra loro e mantenuti ad una distanza prestabilita ed invariabile da una serie di colonnine 16 poste a distanza angolare costante l'una dall'altra. The rotor 3 is actuated by a pair of identical parallel discs 15, monolithically connected to each other and maintained at a predetermined and invariable distance by a series of columns 16 placed at a constant angular distance from each other.
Il rotore 3 è coassiale con l'albero 2 motore, ed è ad esso solidale in modo da ruotare in corpo unico con l'albero 2 motore intorno all' asse 5 di rotazione in comune. The rotor 3 is coaxial with the motor shaft 2, and is integral with it so as to rotate in a single body with the motor shaft 2 around the common rotation axis 5.
Gli alberi 4 portati dal rotore 3, che sono preferibilmente in numero di quattro, sono posti a distanze angolari uniformi ed in posizioni decentrate nell'intorno dell'asse 5 di rotazione e sono dislocati su una circonferenza comune. Gli alberi 4, inoltre sono orientati parallelamente all'asse 5 di rotazione dell'albero 2 motore e sono supportati dal rotore 3 in condizione di libera rotazione intorno ad un proprio asse 4a geometrico per effetto di supporti 17 volventi interposti tra i dischi 15 ed i rispettivi alberi 4. The shafts 4 carried by the rotor 3, which are preferably four in number, are placed at uniform angular distances and in decentralized positions around the rotation axis 5 and are located on a common circumference. The shafts 4, moreover, are oriented parallel to the rotation axis 5 of the motor shaft 2 and are supported by the rotor 3 in a condition of free rotation around its own geometric axis 4a by effect of rolling supports 17 interposed between the discs 15 and the respective shafts 4.
Ciascuno degli alberi 4 portati dal rotore 3 reca, collegata solidalmente ad esso, una massa 6 eccentrica rispetto all'asse 4a del rispettivo albero 4. Ciascun albero 4 supporta, inoltre, una propria ruota 7 satellite che ingrana con la ruota 3 planetaria dell'albero 9 condotto con un rapporto di ingranamento che, preferibilmente, è 1 :1. Each of the shafts 4 carried by the rotor 3 carries, integrally connected to it, an eccentric mass 6 with respect to the axis 4a of the respective shaft 4. Each shaft 4 also supports its own satellite wheel 7 which meshes with the planetary wheel 3 of the shaft 9 driven with an engagement ratio which, preferably, is 1: 1.
Il dispositivo 1 è atto a trasferire all'albero 9 condotto - al quale può pensarsi collegato un generico utilizzatore, od anche un generatore di energia elettrica - l'energia meccanica dell'albero 2 motore sotto forma di una potenza meccanica rotazionale in cui la coppia motrice è costante e la velocità angolare è variata in modo indipendente dalla coppia. Tale variazione indipendente di velocità angolare è ottenuta per effetto di escursioni φ angolari incrementali che sono trasmesse alla ruota 8 planetaria dell'albero 9 condotto dalle ruote 7 satelliti, le quali sono mosse da movimenti pendolari coordinati in fase con la rotazione del rotore 3 e dovuti alle azioni della forza di gravità che si esercitano sulle masse 6 eccentriche. La figura 7 esemplifica schematicamente tale concetto con una rappresentazione geometrica semplificata in cui: con 18, si è individuato un ipotetico centro di massa della massa 6 eccentrica; con 19 una schematizzazione della traiettoria circolare del centro 18 di massa imputabile all'azione di trascinamento imposta dalla rotazione del rotore 3; e con 20 la concomitante traiettoria imposta al centro 18 di massa, dalla condizione di equilibrio stabile che la massa 6 eccentrica è obbligata a ricercare per effetto dell'azione della gravità. The device 1 is able to transfer to the driven shaft 9 - to which a generic user or even an electric power generator can be thought to be connected - the mechanical energy of the motor shaft 2 in the form of a rotational mechanical power in which the torque drive is constant and the angular velocity is varied independently of the torque. This independent variation of angular speed is obtained by effect of incremental angular excursions φ which are transmitted to the planetary wheel 8 of the shaft 9 driven by the planetary wheels 7, which are moved by pendular movements coordinated in phase with the rotation of the rotor 3 and due to to the actions of the force of gravity that are exerted on the eccentric 6 masses. Figure 7 schematically exemplifies this concept with a simplified geometric representation in which: with 18, a hypothetical center of mass of the eccentric mass 6 has been identified; with 19 a schematic representation of the circular trajectory of the center 18 of mass attributable to the dragging action imposed by the rotation of the rotor 3; and with 20 the concomitant trajectory imposed at the center 18 of mass, by the condition of stable equilibrium that the eccentric mass 6 is obliged to seek due to the action of gravity.
Alla luce di quanto sopra esposto si deduce che, stante il rapporto 1 :1 di ingranamento intercorrente tra le ruote 7 satelliti e la ruota planetaria 3 dell'albero 9 condotto, mentre l'albero 2 motore ed il rotore 3 ad esso solidale eseguono una rotazione completa (un giro intorno all'asse 5), la ruota 3 planetaria, e quindi l'albero 9 condotto, eseguono due rotazioni complete (due giri intorno all'asse 5). Ciò si traduce in una rotazione supplementare ottenuta a spese della gravità, che non è in relazione con la coppia motrice che - a meno di perdite energetiche imputabili a fenomeni passivi - si trasmette integralmente dall'albero 2 motore all'albero 9 condotto. In light of the foregoing, it can be deduced that, given the 1: 1 meshing ratio between the planetary wheels 7 and the planetary wheel 3 of the driven shaft 9, while the motor shaft 2 and the rotor 3 integral with it perform a complete rotation (one revolution around axis 5), the planetary wheel 3, and therefore the driven shaft 9, perform two complete rotations (two revolutions around axis 5). This results in an additional rotation obtained at the expense of gravity, which is not related to the driving torque which - unless there are energy losses attributable to passive phenomena - is fully transmitted from the motor shaft 2 to the driven shaft 9.
Nel caso in cui il rapporto di ingranamento tra le ruote 7 satelliti e la ruota 9 planetaria fosse diverso, ad esempio 1 :2, allora la velocità angolare dell'albero 9 condotto diverrebbe multipla con fattore 3 del valore della velocità angolare dell'albero 2 motore. Tutto ciò può essere sintetizzato in una formula generalizzata secondo la quale, quando il rapporto di ingranamento è 1 :n con n>0 , la velocità angolare dell'albero 9 condotto è pari n+1 volte la velocità angolare dell'albero 2 motore. In the event that the meshing ratio between the planetary wheels 7 and the planetary wheel 9 were different, for example 1: 2, then the angular velocity of the driven shaft 9 would become a multiple with a factor of 3 of the value of the angular velocity of the shaft 2 motor. All this can be summarized in a generalized formula according to which, when the meshing ratio is 1: n with n> 0, the angular velocity of the driven shaft 9 is equal to n + 1 times the angular velocity of the motor shaft 2.
II dispositivo 1 appena descritto permette di essere utilizzato tal quale per trasmettere una coppia motrice costante, ma con raddoppio della velocità angolare tra ingresso ed uscita. The device 1 just described allows it to be used as it is to transmit a constant drive torque, but with a doubling of the angular speed between input and output.
Oppure, può essere combinato con altri dispositivi 1 concettualmente identici per fornire una complessiva macchina 20 pluristadio comprendente una pluralità di stazioni 19 operative, interconnesse in serie l'una con l'altra. In ciascuna di dette stazioni 19, per effetto del dispositivo 1 in esse contenuto, si ottiene un raddoppio della velocità angolare di uscita rispetto alla velocità angolare di ingresso. Pertanto, disponendo le stazioni 19 in cascata e facendo in modo che l'albero 9 condotto di una stazione 19 sia contemporaneamente anche albero 2 motore di una stazione 19 successiva è possibile ottenere macchine 20 pluristadio (del tipo di quella che in figura 2 è stata illustrata per semplicità con soli due stadi) ed ottenere nella transizione da una stazione 19 all'altra ogni volta un raddoppio della velocità angolare con contestuale trasferimento della coppia motrice che si mantiene costante per tutta la 20 macchina, ammettendo di poter prescindere in linea teorica dalle perdite di energia per effetto passivo che si accompagnano a tutte le macchine 20 reali. Or, it can be combined with other conceptually identical devices 1 to provide an overall multi-stage machine 20 comprising a plurality of operating stations 19, interconnected in series with each other. In each of said stations 19, due to the effect of the device 1 contained therein, a doubling of the output angular velocity with respect to the input angular velocity is obtained. Therefore, by arranging the stations 19 in cascade and making sure that the driven shaft 9 of one station 19 is at the same time also the driving shaft 2 of a subsequent station 19, it is possible to obtain multi-stage machines 20 (of the type that in figure 2 has been illustrated for simplicity with only two stages) and obtain, in the transition from one station 19 to the other, each time a doubling of the angular speed with simultaneous transfer of the drive torque which remains constant for the whole 20 machine, admitting that it is possible to theoretically disregard the passive energy losses that accompany all the real machines 20.
Il trovato così concepito raggiunge pienamente gli scopi; è suscettibile di evidente applicazione industriale; e può essere altresì oggetto di numerose modifiche e varianti, equivalenti, tutte rientranti neN'ambito della presente invenzione. The invention thus conceived fully achieves the purposes; it is susceptible of evident industrial application; and it can also be subject to numerous modifications and variations, equivalent, all falling within the scope of the present invention.
Inoltre i materiali usati per fabbricare il dispositivo e/o la macchina secondo la presente invenzione, così come le forme e le dimensioni individuali delle parti componenti, possono essere scelti in modo tale da conseguire appropriatamente ogni specifico requisito del trovato senza per questo fuoriuscire daN'ambito della presente invenzione. Furthermore, the materials used to manufacture the device and / or machine according to the present invention, as well as the individual shapes and dimensions of the component parts, can be chosen in such a way as to appropriately achieve each specific requirement of the invention without thereby departing from. scope of the present invention.
RIVENDICAZIONI
1. Dispositivo di trasformazione di energia meccanica, rotazionale, caratterizzato dal fatto di comprendere un albero (2) motore, girevole intorno ad un proprio asse (5); un rotore (3) coassiale con l'albero (2) motore e solidale in rotazione con esso; almeno un albero (4), liberamente girevole, portato dal rotore (3) in posizione decentrata rispetto all'asse (5) di rotazione, nonché orientato parallelamente a detto asse (5) di rotazione; almeno una massa (6) eccentrica portata da detto albero (4) decentrato; almeno una ruota (7) satellite portata da detto albero (4) decentrato; una ruota (8) planetaria ingranante con detta ruota (7) satellite; ed un albero (9) condotto, solidale in rotazione con la ruota (8) planetaria;detto dispositivo (1) essendo atto a trasferire all'albero (9) condotto l'energia meccanica dell'albero (2) motore con una coppia costante e con una corrispondente variazione di velocità angolare indipendente da detta coppia, detta variazione di velocità angolare essendo ottenuta per effetto di escursioni (φ) angolari trasmesse alla ruota (8) planetaria dell'albero (9) condotto da detta almeno una massa (6) eccentrica e dovute alla propria gravità. 1. Mechanical energy transformation device, rotational, characterized in that it comprises a motor shaft (2), which can rotate around its own axis (5); a rotor (3) coaxial with the motor shaft (2) and integral in rotation with it; at least one shaft (4), freely rotatable, carried by the rotor (3) in an off-center position with respect to the axis (5) of rotation, as well as oriented parallel to said axis (5) of rotation; at least one eccentric mass (6) carried by said decentralized shaft (4); at least one satellite wheel (7) carried by said off-center shaft (4); a planetary wheel (8) meshing with said satellite wheel (7); and a driven shaft (9), integral in rotation with the planetary wheel (8); said device (1) being able to transfer to the driven shaft (9) the mechanical energy of the motor shaft (2) with a constant torque and with a corresponding variation of angular velocity independent of said torque, said angular velocity variation being obtained by effect of angular excursions (φ) transmitted to the planetary wheel (8) of the shaft (9) driven by said at least one mass (6) eccentric and due to its own gravity.
2. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta almeno una ruota (7) satellite e detta ruota planetaria (8) sono ingrananti tra loro con rapporto di trasmissione 1:(n) con n> 0, detto albero (2) motore e detto albero (9) condotto essendo corrispondentemente in rapporto di trasmissione 1:(n+1). 2. Device, according to claim 1, characterized in that said at least one satellite wheel (7) and said planetary wheel (8) mesh with each other with a transmission ratio 1: (n) with n> 0, said shaft (2 ) motor and said driven shaft (9) being correspondingly in transmission ratio 1: (n + 1).
3. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta almeno una ruota (7) satellite e detta ruota (8) planetaria hanno rapporto di ingranamento 1 :1. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that said at least one satellite wheel (7) and said planetary wheel (8) have an engagement ratio of 1: 1.
4. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1 o 2 o 3, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una coppia di detti alberi (4) portati da detto rotore (3) in posizioni decentrate e simmetriche rispetto a detto asse (5). 5. Dispositivo, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di comprendere due dette coppie di alberi (4) sfasati a 90° l'uno dall'altro lungo la circonferenza del rotore (3). 4. Device according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that it comprises at least one pair of said shafts (4) carried by said rotor (3) in off-center and symmetrical positions with respect to said axis (5). 5. Device according to claim 4, characterized in that it comprises two said pairs of shafts (4) out of phase at 90 ° from each other along the circumference of the rotor (3).
6. Dispositivo, secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto albero condotto (9) ruota con velocità angolare doppia della velocità angolare dell'albero (2) motore. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that said driven shaft (9) rotates with an angular speed double the angular speed of the driving shaft (2).
7. Macchina per trasformare energia meccanica, rotazionale, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di stazioni (19) operative, interconnesse in serie una con l'altra e comprendenti, ciascuna, un dispositivo (1) di trasformazione realizzato come nelle rivendicazioni da 1 a 6. 7. Machine for transforming mechanical, rotational energy, characterized in that it comprises a plurality of operating stations (19), interconnected in series with each other and each comprising a transformation device (1) made as in claims 1 to 6.
Claims (7)
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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- 2012-06-05 IT IT000027A patent/ITRN20120027A1/en unknown
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