PL76811B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Arno Fischer, Rottenbuch (Republika Federalna Niemiec) Maszyna z wirujacym tlokiem Przedmiotem wynalazku jest maszyna z wirujacym tlokiem i stojanem, majacym pomiedzy scianami dzialowymi komory robocze z otworami wlotowymi i wylotowymi oraz co najmniej jeden tlok w postaci wirnika zlozonego z piasty tlokowej i ulozyskowanych oddzielnie na jej obwodzie tlokowych zaworów suwakowych.Znana jest maszyna z wirujacym tlokiem, która posiada cztery uksztaltowane w postaci rur tlokowe zawory suwakowe polaczone poprzez laczniki z rolkami, przy czym rolki te przebiegaja po torach wlotowych i wylotowych. Ponadto znany jest silnik spalinowy zwirujacym tlokiem wyposazony w swiece zaplonowe.Stojan tego silnika jest zaopatrzony w suwaki tlokowe zas wirnik ma sciany dzialowe i komory robocze. Dwie przeciwlegle sobie komory robocze sa przy tym identyczne. Ta znana maszyna zwirujacym tlokiem jest zbudowana tak, ze moze pracowac jedynie jako silnik spalinowy.Celem wynalazku jest uproszczenie budowy maszyny z wirujacym tlokiem rodzaju okreslonego na wstepie, pracujacej na zasadzie hydraulicznej i powiekszenie jej zakresu zastosowan przez umozliwienie zmian ilosci przenoszonej cieczy. Cel ten osiagnieto dzieki temu, ze w maszynie z wirujacym tlokiem i stojanem majacym pomiedzy scianami dzialowymi komory robocze z otworami wlotowymi i wylotowymi i co najmniej jednym tlokiem w postaci wirnika, skladajacego sie z piasty tloka i ulozyskowanych oddzielnie tlokowych zaworów suwakowych, zawory te ulozyskowane sa balansowo wewnatrz wirnika. Sciany dzialowe stojana maja^jeden wlot i jeden wylot, przy czym konce scian dzialowych stojana polaczone sa z polozona miedzy nimi bieznia komory roboczej, która jest nieruchoma.Korzystne jest gdy bieznia komory roboczej uksztaltowana jest przez czesc przesuwna. Wirnik maszyny polozony jest na zewnatrz lub wewnatrz stojana, przy czym czesci przesuwane umieszczone sa przesuwnie promieniowo. Komory robocze znajduja sie na co najmniej jednej powierzchni bocznej stojana. Dzieki mozliwosci przesterowywania wlotu i wylotu kierunek obrotu wirnika jest odwracalny. Kazdy tlokowy zawór suwakowy po przeciwleglej do karbu stronie sluzacego jako powierzchnia robocza ma co najmniej jedno wglebienie polaczone z karbami.Korzystne jest gdy krzywka przesuwajaca czesc przesuwna uksztaltowana jest jako zakrzywiony korpus2 76 811 z torem slizgowym. Z takiej konstrukcji wynika zaleta bardzo prostej budowy maszyny z tlokiem wirujacym, poniewaz unika sie posuwisto-zwrotnego ruchu tlokowych zaworów suwakowych. Prócz tego mozna zmieniac kierunek obrotów wirnika, tak, ze maszyna z wirujacym tlokiem moze pracowac zarówno jako pompa jak i jako silnik hydrauliczny. Poprzez zmiane objetosci komory roboczej mozna korzystnie bardzo prosto zmieniac przeplyw cieczy. Osiaga sie przez to rozszerzenie zakresu zastosowan maszyny.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia maszyne z wirujacym tlokiem w schematycznym widoku na czesciowo wyrwany przekrój, figi 2—7 ró/ne wykonanie maszyny w przekrojach czesciowych, obejmujacych jedynie jeden lub dwa zawory vyirujacego tloka i ograniczony obszar stojana z komora robocza.Maszyna z wirujacym tlokiem sklada sie z usytuowanych promieniowo tlokowych zaworów suwakowych 1, o osiach równoleglych do osi maszyny, osadzonych w wirujacym tloku wykonanym w postaci wirnika 3.Tlokowe zawory suwakowe 1 moga sie przy tym posuwac wedlug kierunku obrotów wirnika 3 w kierunku strzalki 2. Jesli przykladowo wirnik 3 przesuwa sie w kierunku strzalki 4 tlokowe zawcry suwakowe 1 poruszaja sie w swoich lozyskach w kierunku obrotu wskazówek zegara. Wewnatrz obracajacego sie wirnika 3 znajduje sie nieruchomy stojan, zlozony ze scian dzialowych 6 i przesuwnych czesci 10. Przesuwne czesci 10 sa osadzone wewnatrz stojana tak, ze moga byc przesuwane promieniowo.Pomiedzy wewnetrznym obwodem wirnika 3 i zewnetrzna powierzchnia czesci przesuwnych 10 sa wykonane komory robocze 5 maszyny wedlug wynalazku. Komora 5 rozciaga sie ponad torem doprowadzaja¬ cym 15 i odprowadzajacym 16 wykonanymi w scianach dzialowych 6 i laczacymi sie z zewnetrznym obwodem 17 stojana. Przebieg krzywej jest przy tym korzystnie staly. W obszarze torów doprowadzajacych 15 i odprowadzajacych 16 znajduja sie odpowiednio otwory wlotowe 18 i wylotowe 19. Otwory te sa wykonane w scianach dzialowych 6 i przenikaja odpowiednio tory 15 i 16. Oprócz zapewnienia prawidlowego przebiegu krzywej, tory te 15 i 16 sa przesuwane ukosnie lub krzyzowo tak, ze tlokowe zawory „uwakowe swoimi powierzchniami bieznymi 7 moga sie skutecznie slizgac ponad powierzchniami bieznymi nieruchomego stojana, a w szczególnosci przesuwnych czesci 10, przy czym nie wystepuje scieranie tych powierzchni.W kazdej ze scian dzialowych 6 znajduje sie jeden otwór wlotowy 18 i jeden wylotowy 19. Pomiedzy kazdymi dwiema scianami 6 jest osadzona czesc przesuwna na zewnatrz lub do srodka przykladowo za pomoca obrotowej krzywki 13 i czesci posredniczacej 20. Takie przesuniecie zmienia objetosc komory roboczej 5. W celu zapewnienia prawidlowosci przesuwania, czesc przesuwna 10, moze byc prowadzona w scianach dzialowych jedynie bocznie, jednak mozliwe sa dla skutecznego slizgu zastosowania równez innych prowadzen profilowych.Kazdy tlokowy zawór suwakowy 1 ma na koncach powierzchni roboczej 7 zaokraglenia 8 i 9. Te zaokraglenia powoduja, ze w sposób korzystny, z powierzchni bieznej 7 i pozostalej wolnej czesci wewnatrz lozyska tworzy sie nierównoramienny trójkat.Jesli tlokowy zawór suwakowy 1 przekroczy otwór wlotowy 15 i przesunie sie nieco dalej, nosnik cisnienia 21 znajdujacy sie wewnatrz komory robocze^cisnie na powierzchnie robocza 7 i dociska ja mocno do powierzchni bieznej komory roboczej. W ten sposób osiaga sie dobre uszczelnienie.Zmniejszenie objetosci komory roboczej nastepuje przez przesuniecie biezni komory roboczej w kierunku strzalki 11, przy czym przesuniecie krzywki 12 w kierunku strzalki 13 ulega przesunieciu czesc ruchoma.W prawej czesci tloka, powierzchnia robocza 7, tlokowego zaworu suwakowego 1 moze byc zaopatrzona w wyciecie 22, które stanowi polaczenie z wycieciem 23 na przeciwleglej powierzchni zaworu. Uzyskuje sie w ten sposób korzystne zmniejszenie tarcia tlokowego zaworu suwakowego 1 wewnatrz ulozyskowania i dobre wyrównanie cisnien.Maszyna z wirujacym tlokiem wedlug wynalazku pracuje przykladowo jako pompa w nastepujacy sposób.Pierwotnie tlokowy zawór suwakowy 1' spoczywa swa powierzchnia robocza 7 plasko na zewnetrznym obwodzie sciany dzialowej 6.Przy poruszaniu wirnika 3 zawór 1' przekracza powierzchnie biezna 15 i ulega przy tym nieznacznemu obróceniu w kierunku przeciwnym ruchowi wskazówek zegara za pomoca nie przedstawionej blizej nastawnej sprezyny lub innych czesci mechanicznych lub hydraulicznych. W ten sposób w nastepnych polozeniach otrzymuje sie dzialanie ssace w stosunku do otworu wlotowego 18, przez który zasysa sie ciecz. Dodatkowo ten przebieg ssania jest wsparty przez zawór tlokowy znajdujacy sie jeszcze przed ta pozycja, poniewaz uszczelnienie nie jest jeszcze calkowite. W czasie dalszego ruchu ciecz znajdujaca sie w komorze roboczej 5 cisnie na tlokowy zawór suwakowy powodujac pewne, zupelnie nieznaczne przesuniecie go w kierunku przeciwnym ruchowi wskazówek zegara. Skutkiem czego sprezyna zostaje obciazona i równoczesnie powstaje dobre uszczelnienie.W dalszej czesci przebiegu tlokowy zawór suwakowy zasysa ciecz z otworu wlotowego.Przy dalszym obrocie wirnika 5 ciecz z komory roboczej zostaje wtloczona do znajdujacego sie w obszarze76 811 3 odprowadzania 16 otworu wylotowego 19. W ten prosty sposób uzyskuje sie niezawodny przeplyw cieczy tak, ze maszyna z wirujacym tlokiem moze pracowac przykladowo jako pompa o bardzo wysokiej sprawnosci i duzym przeplywie! i oprócz tego prostym wykonaniu.Jest równiez mozliwe bez zmian konstrukcyjnych uzytkowanie maszyny jako silnika. Wirnik przy tym winien obracac sie w przeciwnym kierunku, to jest przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, przy czym otwór wylotowy 19 pracuje pod cisnieniem tak, ze ciecz poprzez otwór wylotowy oddzialywa na powierzchnie robocza tloka i obraca go. Obrót tloka powoduje, ze zawór suwakowy przekracza otwór 18 sluzacy obecnie jako wylot, po czym ruch zamyka sie. I w tym przypadku osiaga sie za pomoca zaokraglen 8 i 9 dobre uszczelnienie w obszarze komory roboczej tak, ze sprezyny dostarczajace kazdemu z zaworów niewielkiego momentu obrotowego sa obciazane w sposób krótkotrwaly.Powierzchnie biezne zewnetrznego obwodu stojana moga byc wykonane z materialu elastycznego w celu osiagniecia dobrych wlasnosci przesuwu zaworów tlokowych, W dalszym wykonaniu wynalazku jest równiez mozliwe zgodnie z fig. 3 osadzenie tlokowych zaworów suwakowych po stronie wewnetrznej, przy czym komory robocze znajduja sie po stronie wewnetrznej stojana 6 wykonanego w postaci pierscienia. Równiez w tym przypadku objetosc komór roboczych mozna ustawiac za pomoca przesuwnych czesci 10.W jednym z dalszych wykonan wynalazku wedlug fig. 4, tlokowe zawory suwakowe 1 moga byc umieszczone wewnatrz i na zewnatrz stojana 6 w postaci kombinacji wykonan z fig.,2 i 3, przy czym czesc przesuwna 10 moze stanowic pojedyncza lub skladac sie z wielu równoczesnie lub oddzielnie przesuwanych czesci.Zgodnie z fig. 5-7 istnieje równiez mozliwosc dalszych wykonan wynalazku, w których wirnik ma postac tarczy lub profilu, przy czym wo wszystkich przypadkach tlokowe zawory suwakowe 1 obiegaja po czolowych powierzchniach nieruchomego stojana. Na odpowiednich powierzchniach stojana 6 wystepuja komory robocze, tworzace równoczesnie w ich lezacej na stojanie 6 powierzchni, powierzchnie biezna dla tlokowych zaworów suwakowych 1.Szczególne urzadzenie tlokowych zaworów suwakowych w polaczeniu z urzadzeniem przedstawiajacym tory biezne komór roboczych daje w wyniku maszyne z wirujacym tlokiem, która zapewnia prawidlowa prace . przy duzej predkosci obrotowej i najwyzszym cisnieniu lub wyborczo przy nizszej predkosci obrotowej i najwyzszych cisnieniach.Maszyna zwirujacym tlokiem jest przeznaczona przykladowo do przenoszenia duzych momentów obrotowych w budowie statków, przykladni, zastosowan jako przetwornik momentów obrotowych, urzadzen hamulcowych, napedu walców drogowych, pojazdów gasienicowych wszelkiego rodzaju, pojazdów dzwigowy^ i dzwigów, oraz równoczesnie do wytwarzania niezbednego strumienia przeplywu do napedu urzad, obrotowych i wychylowych. Dalej, maszyna moze byc stosowana w budowie samochodów, przykladowo jak pompa w sprezeniu silnika pojazdu lub jako silnik dla. napedu dwóch, czterech lub wszystkich kól pojazdu.Korzystnie przy tym staja sie zbedne przekladnia, mechanizm róznicowy, blokada mechanizmu róznicowego i wal Kardana, poniewaz wszystkie ich funkcje moga byc przejete przez maszyne wedlug wynalazku.Wynalazek mozna stosowac równiez w budowie samolotów, przykladowo do napedu urzadzen sterowni¬ czych, do przenoszenia mocy bez sztywnych walów, sprezarek,ladowarek, smigiel, wirników nosnych, wirników pomocniczych i podobnych urzadzen, oraz do napedu i hamowania kól dziobowych i rufowych, a takze jako wytwornica nosnika cisnienia dla czesci poruszanych hydraulicznie.Wynalazek moze byc równiez stosowany w budowie turbin wodnych, przy czym przykladowo liczne turbiny moga pracowac na jeden generator. Dalsze mozliwosci zastosowan wystepuja w budowie silników lekkich i pojazdów dwukolowych, przykladowo w napedzie rowerów, przy czym energia zjezdzania w dól musi byc gromadzona dla wjazdu do góry. W tym przypadku unika sie lancuchów, urzadzen wolnego kola, przekladni i hamulców, poniewaz urzadzenia te moga byc w drodze przejecia ich funkcji zastapione maszyna wedlug wynalazku.Dalsza wazna cecha wynalazku jest obrót lub przesuniecie krzywki 12 i komory roboczej 10 w poblizu nieobciazonej fazy obiegu piasty tlokowej. Stan ten osiaga sie zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze liczba tloków znajdujacych sie na obwodzie piasty tlokowej jest tak dopasowana do dlugosci komór roboczych (w kierunku obiegu), ze na przyklad liczne tloki równoczesnie przesuwaja sie po biezniach komór roboczych, które maja byc przedstawione, przy czym tlokowe zawory suwakowe 1 zamykaja komory robocze co najwyzej z jednej strony, tak, ze dla chwili przesuniecia tych miejsc panuje w nich stan nieobciazony, bez spadku cisnienia w cisnieniowym obszarze maszyny. Ten, stosunkowo krótki czas trwajacy stan, jest zgodnie z mysla wynalazku wykorzystywany do calego lub przynajmniej czesciowego przesuniecia komór roboczych.4 76 811 Dalej korzystne jest umieszczenie pomiedzy i/lub za krzywkami 12, powodujacymi przesuwanie czesci 10, czesci blokujacych (nie przedstawionych blizej) w celu uniemozliwienia niezamierzonego przestawienia powrot¬ nego krzywek. PL PL

Claims (12)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Maszyna zwirujacym tlokiem i stojanem majacym pomiedzy scianami dzialowymi komory robocze z otworami wlotowymi i wylotowymi i z co najmniej jednym tlokiem w postaci wirnika skladajacego sie z piasty tloka i ulozyskowanych oddzielnie w srodku na obudowie tlokowych zaworów suwakowych, znamienna tym, ze tlokowe zawory suwakowe (1,1') ulozyskowane sa balansowo wewnatrz wirnika (3), przy czym sciany dzialowe stojana (6) maja jeden wlot (18) i jeden wylot (19), natomiast konce scian dzialowych stojana (6) polaczone sa z polozona miedzy nimi bieznia komory roboczej (5) przy czym bieznia komory roboczej (5) jest nieruchoma.

2. Maszyna wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze bieznia komory roboczej (5) jest uksztaltowana przez czesc przesuwna (10).

3. Maszyna wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze wirnik (3) polozony jest na zewnatrz stojana (6), a komora robocza (5) znajduje sie na zewnetrznym obwodzie stojana (6).

4. Maszyna wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze wirnik (3), umieszczony jest wewnatrz stojana (6).

5. Maszyna wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze czesci przesuwne (10) przy ukladzie wirnika (3) wewnatrz i na zewnatrz stojana (6) umieszczone sa przesuwnie promieniowo.

6. Maszyna wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze co najmniej jedna powierzchnia boczna stojana (6) ma komory robocze (5).

7. Maszyna wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze stojan (6) ma co najmniej jedno obiegowe wyciecie, które tworzy komory robocze (5), na scianach bocznych.

8. Maszyna wedlug zastrz. 1, albo 2, albo 6, znamienna tym, ze stojan (6) ma ksztalt litery ,,1", przy czym powierzchnie profilu maja komory robocze (5).

9. Maszyna wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze kazdy tlokowy zawór suwakowy (1, V) po przeciwleglej stronie do karbu (7) sluzacego jako powierzchnia robocza ma co najmniej jedno wglebienie (23) polaczone z karbami (7).

10. Maszyna wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze krzywka (12) przesuwajaca czesc przesuwna (10) uksztaltowana jest jako zakrzywiony korpus z torem slizgowym lub rowkiem slizgowym.

11. Maszyna wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze tory (15), (16), wlotów i wylotów (18, 19) uksztaltowane sa barylkowato i zagiete sa ukosnie lub krzyzowo.

12. Maszyna wedlug zastrz. 10, z n a m i e n n a tym, ze pomiedzy czescia przesuwna (10), a krzywka (12) umocowana jest ruchoma czesc posredniczaca (20).76811 FIG. 2 6 6 FIG.A FIG.5 FIG.6 £M j-A-i- FIG.7 PL PL