SE441617B - Kolv-cylindermekanism - Google Patents

Description

l7a1o919-e» 2 förekommer ett fåtal specialkonstruktioner, vilka lämpar sig för alstring av vridningsrörelse. Ett typiskt exempel på en dylik mekanism är den hydrau- liskt eller pneumatiskt manövrerade rotormaskin som beskrives i det tyska patentet l 576 142. Vid denna maskin är skruvformade spår anordnade vid än- darna av en drivstång, som är förenad med en kolv, och i beroende av dennas axiella rörelse kan ett yttre hus, som är försett med organ ingripande i spåren på drivstången, vrida sig i förhållande till kolven. Denna konstruk- tion har den olägenheten att det erfordras ett relativt långt slag för att alstra en liten vinkelrörelse. Dessutom är konstruktionen komplicerad och består av ett flertal komponenter, vilka är svåra att montera. En ytterli- gare olägenhet är att komponenterna måste tillverkas med stor precision i bearbetningen, eftersom många ytor samverkar med varandra i serie och så- lunda förekomande toleransfel kommer att adderas.

Den av ett komprimerat mediu drivna rotormaskin som beskrives i det tyska patentet l 955 Ä96 alstraI'en vridningsrörelse tillsammans med en av- sevärd lyftningsrörelse. Denna konstruktion har den olägenheten att kraf- ten överföres via axlarna till små rullar samt att maskinens hus och buss- ningen till en förekommande drivstång är förenade med hjälp av tunna stift.

Trots att konstruktionen är omfångsrik kan den endast överföra små moment, och dess verkningsgrad är låg. Det förhållandet att kopplingen mellan fö- rekommande kolv och kolvstång befinner sig under dragning under kolvens ar- betsslag är även olämplig.

Kolv-cylindermekanismer, vilka lämpar sig för alstring av vridnings- rörelse, inklusive de som beskrives i de ovannämnda patenten, är utförda enligt samma princip. Var och en består av en hydraulisk enhet och en me- kanisk enhet. Den hydrauliska enheten alstrar den rätlinjiga axiella rörel- sen, medan den mekaniska enheten omvandlar denna rörelse till vridningsrö- relse. Dessa anordningar är olämpliga inte endast på grund av sin låga verk- ningsgrad utan även på grund av att den förekommande kolven med kolvstång utför sin rörelse i samma riktning, varvid således slaglängderna adderas och konstruktionen blir utrymmeskrävande. Dessutom innehåller den hydrauliska enheten ensam många komponenter och därutöver kräver den mekaniska enheten många ytterligare komponenter.

Denna konstruktiva komplexitet hos de kända kolv-cylindermekanismer- na och deras stora omfång beror på att den rätlinjiga rörelsen och vrid- ningsrörelsen inte alstras och utföres av samma element. En speciell konst- ruktiv enhet anordnas för var och en av de båda rörelsetyperna, och dessa enheters slaglängder adderar sig.

Uppfinningen grudar sig på insikten att en hög effektivitet kan upp- 7810919-6 fr.) nås om mekanismen endast består av tre konstruktiva huvudelement: en cylin- der, som tjänar som mekanismens hus, en kolv och en axel. I detta fall be- höver inte den axiella rörelsen omvandlas till vridningsrörelse i skilda steg, eftersom den alstrade slaglängden kan utnyttjas direkt för vridnings- rörelse.

Uppfinningen avser följaktligen att :stadkomma en ko1v-cylindermeka- nism driven av ett flytande eller gasformigt medium under tryck för omvand- ling av rätlinjig rörelse till vridningsrörelse och med en utformning såsom anges i inledningen till patentkravet 1, medan dettas kännetecknande del anger de särdrag som karaktäriserar mekanismen enligt uppfinningen.

Några utföringsformer av uppfinningen kommer nu att beskrivas närma- re i det följande med hänvisning till bifogade ritningar. På dessa visar fig. l ett längdsnitt genom en utföringsform av kolv-cylindermekanismen enligt uppfinningen, medan fig. 2 visar ett längdsnitt genom en andra ut- föringsform av uppfinningen. Eig._} visar ett fragmentariskt längdsnitt ge- nom samverkande partier av i mekanismen ingående cylinder, kolv och axel, medan fig. 4 slutligen visar ett snitt längs linjen IV-IV i fig. 4.

Fig. l visar sålunda ett längdsnitt genom en utföringsform av den vridande kolv-cylindermekanismen enligt uppfinningen. Vid denna utförings- form är själva cylindern l utformad som ett flänsförsett rör, som är öppet i båda ändar men tillslutet medelst lock 3 och Ef. Mellan dessa och cylin- dern l är tätningsringar 51 och 52 anordnade. I cylindernsl inre upptas en axel 4, vars ändar 14 och 15 skjuter ut från den arbetskammare l2 som av- gränsas av cylindern l och locken 5 och 5'. Axeln Ä är företrädesvis anord nad koaxiellt med cylindern l och lagrad roterbar kring sin egen axel i locken 3 och Ef medelst lagringar l6 resp. 17. Vid den utföringsform som visas i fig. 1 kan axeln 4 inte röra sig i axiell riktning. För avtät- ning av arbetskammaren 12 omges de genom looken 5 och If passerande ändar- na av axeln Ä av tätningar 5 resp. 5'.

Den tillslutna arbetskammare l2 som såluda bildas av axeln 4 och cylindern 1 är delad i två delar medelst en kolv 6. varvid delarna är av- tätade mot varandra och bildar en undre del 12' och en övre del 12". Sins- emellan är dessa delar tätade medelst yttre och inre tätningsringar 7a resp. Yb på kolven 6. Denna är i stånd att röra sig i axiell riktning i arbetskammaren 12 men kan inte vrida sig i förhållande till vare sig cy- lindern l eller axeln 4. Denna begränsning hänför sig emellertid endast till kolvens momentana läge, såsom skall beskrivas nedan. I fig.4 å- skådliggöres några av de möjliga tvärsnittsprofiler som aggregatet cylin- 7810919-6 der-kolv-axel kan uppvisa, varvid framgår att ehuru kolven 6 inte kan ändra sitt momentana vinkelläge i förhållande till cylindern l och axeln 4 kommer den under sin rörelse i axiell riktning att tvinga axeln 4 att vrida sig i förhållande till cylindern l.

Kolven 6 försättes i rörelse medelst ett flytande eller gasformigt medium, som införes i arbetskammaren under högt tryck, på ett sätt som inte närmare visas på ritningarna. Vid den i fig. l visade utföringsfor- men är öppningar 8 och 8' anordnade i cylinderns l sidovägg för mediets in- respektive utströmning. I fig. l markerar en skruvformig, streckprickad linje 13 den skruvprofil som axeln 4 är utformad med.

Den i fig. 2 visade utföringsformen överensstämmer i huvudsak med den enligt fig. l, varvid skillnaden ligger däri att endast övre änden av axeln 4 passerar ut från arbetskammaren l2. En annan konstruktiv skillnad är att det undre locket j' är fast förenat med cylindern l medelst svets- ning eller ett skruvförband, och vidare är de för hydraulmediets inlopp och utlopp anordnade öppningarna 8 och 8' anbragta i looken 5 resp. j' . Axeln 4 kan även här utföra en enkel rotation kring sin axel, varvid dess rörelse i axiell riktning förhindras genom att på. axeln utformade ansatser ingriper med looken. lagren 16 och 17 är som synes annorlunda utformade än motsva- rande, i fig. l visade lager. i I För att förstå arbetssättet för den vridande kolv-cylindermekanis- men enligt uppfinningen är det först nödvändigt att klargöra såväl ut- formningen av cylindern l, kolven 6 och axeln 4 som de medel med vilka de senare försättes i rörelse. Fig. 4 är ett detaljsnitt, som endast vi- sar kolven 6 med omedelbart omgivande partier, medan fig. 5 visar detal- jerna enligt fig. 4 i plan. Vid detta utförande uppvisar cylindern l en invändig femsidig profil, och kolvens 6 utsida 6a är anpassad efter den- na profil. Även axeln 4 är utformad femsidig, och efter denna är kolvens 6 invändiga yta 6b anpassad. Generellt gäller att en lämplig tätning kan åstadkommas mellan kolv och cylinder eller mellan kolv och axel med hjälp av konventionella tätningsríngar när tvärsnittsprofilerna är utfor- made som regelbundna polygoner.

Apparaten enligt uppfinningen fungerar på. följande sätt. Om ett me- dium under tryck införes i den ena. av arbetskammarens 12 delkammare kommer kolven 6 att förskjutas i axiell riktning under påverkan av det tryck den sålunda utsättas för. Såsom beskrivits förekommer en tvångsmässig koppling mellan cylindern l, kolven 6 och axeln 4. Vid de i fig. l och 2 visade ut- förirxgsformerrza följer axelns 4 ytterprofil en skruvformig bana 13, och kol- vens 6 förskjutning i axiell riktning åtföljes därför av en vridning av axeln, 7810919-6 in eftersom kolven 0 likaledes är tvångsmässigt kopplad till cylindern l. Om nu också cylinderns l insida och axelns 4 utsida bibringas skruvform kom- mer kolvens 6 axiella förskjutning att medföra en större vridningsrörelse hos axeln 4.

Det är mest fördelaktigt att som profiïform välja en regelbunden po- lygon, eftersom det i detta fall är relativt enkelt att åstadkomma tät- ning. Den polygonala tvärsnittsformen, som förskjutes i skruvform utefter axeln, kan framställas medelst känd teknik för skapande av polygonala for- mer, t.ex. genom skärande metallbearbetning.

I På grundval av den föregående framställningen torde en fackman förutom de på ritningarna exemplifierade utföringsformernakunna föreslå ett fler- tal andra ekvivalenta konstruktioner. Ett grundläggande villkor för till- lämpning av uppfinningen är att kolvens axiella förflyttning åtföljes av en relativ vridning mellan cylindern l och axeln 4 i förhållande till varandra, varvid det är omöjligt att i varje enskilt kolvläge vrida kol- ven fritt i förhållande till cylindern eller axeln, dvs. rörelsen är tvångs- styrd utefter hela sin bana.

Claims (3)

7810919-6 Patentkrav

1. l. Kolv-cylindermekanism innefattande en i båda ändar sluten cylin- der (l) upptagande dels en koaxiell, i de båda motstående cylinderändarna lagrad axel (Ä), som sålunda sträcker sig utefter cylinder-ns (l) hela_ längd, varvid axeln är axiellt fixerad men roterbar och anordnad med åtminstone sin ena 'ande passerande ut ur den tillslutna cylindern, dels en axeln (4) omgivande ringformig kolv (6), som gör tätande kontakt med såväl cylinder (l) som axel (4) och medelst ett hydrauliskt eller pneumatiskt medium är drivbar fram och åter i cylinderns längdriktning, varvid kolven är meka- niskt styrd mot såväl axelns utsida som cylinderns insida, så. att varje purxkt på kolvens (6) kontaktyta med cylindern (1) respektive axeln (Uf) tvingas att följa bestämda banor (13) från cylinderns ena ände till den andra, k ä n n e t e c k n a d av att den mekaniska styrningen kolv-cylin- der och kolv-axel åstadkommas genom att de samverkande kontaktytorna uppvi- sar en tvärsnittsprofil i form av en regelbunden polygon (6a, 6b), företrä- desvis med rundade hörn, samt att de nämnda banorna (13) för kolvens (6) kontaktpurxkter är slmuvformiga längs åtminstone den ena kontaktytan.

2. Kolv-cylindermekanism enligt krav 1, k ä n n e t e o k n a d av att den polygonala tvärsnittsprofilen av kontaktytan kolv-cylinder är lik- formig med motsvarande profil av kontaktytan kolv-axel.

3. Kolv-cylindermekanism enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att de polygonala tvärsnittspxflofilerna har formen av en pentagon (femsi- ding).