DE2117838A1

DE2117838A1 - Elektroverdichter mit geradliniger Bewegung

Info

Publication number: DE2117838A1
Application number: DE19712117838
Authority: DE
Inventors: Albert Sannois VaI dOise Wiart (Frankreich)
Original assignee: Jeumont Schneider SA
Current assignee: Jeumont Schneider SA
Priority date: 1970-04-15
Filing date: 1971-04-13
Publication date: 1971-10-28
Also published as: BE765781A; FR2086970A5; NL7104920A; LU62896A1; GB1344877A

Description

Q. Egon

Dr. Gertrud Mauser aooo Monehen 60, 13. April 1971

Dip2.~9ng. Gottfried Leiser E_rn,ba,_eer»trc,_ei9 2117838

Patentanwalts

Telegramms ι labyrinth Manchen

Telefon: S3 15 10 Postscheckkonto ι München 117078

Unser Zeichen: J 548

JEUMONT-SCHNEIDER 5, Place de Rio de Janeiro, Paris 8e, Frankreich

Elektroverdichter mit geradliniger Bewegung

Die Erfindung betrifft einen Apparat,

welcher ein flüssiges oder gasförmiges Strömungsmittel mittels eines energetischen Elements verdichten oder in Umlauf versetzen soll, welches durch einen elektrischen Induktionsmotor mit geradliniger Bewegung und Rohrform o. dgl. gebildet wird.

Bekanntlich arbeitet ein derartiger Motor gemäß dem elektrotechnischen Prinzip der Iriduktionsmotoren mit Drehfeld und besteht aus einer Feldanordnung und einem Anker, welche gegeneinander verschieblich sind. Der Anker wird meistens durch eine zylindrische Welle aus Magnetstahl gebildet und ist bisweilen mit einem leitenden Mantel überzogen. Die Feldanordnung, welche kürzer als der Anker ist, weist dann eine mittlere kreisförmige Öffnung auf» in welche die Welle eingeführt ist und gleichachsig eo gehalten wird, daß am Umfang ein von de* Außenfläche des Ankers ,und der in der Feldanord-

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nung durch die genannte öffnung bestimmte Innenfläche begrenzter luftspalt entsteht. Die Feldanordnung wird im wesentlichen durch einen Magnetkreis und Spulen gebildet, welche in in dem Magnetkreis an der Stelle seiner Innenfläche vorgesehenen Kreisnuten untergebracht sind.

Wenn dann die Wicklungen in geeigneter

Weise an eine Mehrphasenwechselstromquelle angeschlossen v/erden, pflanzt sich ein etwa sinusförmiges Magnetfeld in der Längsrichtung längs des Luftspaits fort und induziert in dem Anker Ströme. Hierdurch entsteht zwischen diesem und der Feldanordnung eine Axialkraft, v/elche je nach dem Sinn der Fortpflanzungsrichtung des gleitenden Feldes in dem einen.oder dem anderen Sinn gerichtet ist, d.h. je nach dem Sinn der Phasenfolge der an die verschiedenen Wicklungen angelegten Spannungen. Diese Axialkraft ist gleichmässig um die Welle herum verteilt und hält sich während der geradlinigen Verschiebung derselben durch die Feldanordnung auf einem genau konstanten Hittelwert,-"'

Der obige Elektromotor mit geradliniger

Bewegung ist wirtschaftlich vorteilhaft, insbesondere infolge der' Kreisform seiner Spulen. Er ist offenbar besonders geeignet für die Betätigung eines beliebigen Geräts, Organs oder Maschinenteils, welcher geradlinig bald in dem einen und bald in dem anderen Sinn verschoben werden soll. ·

Die Erfindung betrifft eine dieser Anwendungen. Sie bezweckt die Benutzung eines linearen Induktionsmotors zur Herstellung eines einstückigen volumetrischen Elektroverdichteraggregats, welches besonders einfach und kräftig ist, da es nur einen einzigen eine hin und her gehende Bewegung ausführenden Teil aufweist, aber keinen rotierenden Teil.

Erfindungsgemäss tritt nämlich die den Ankea;

des Motors bildende Welle abwechselnd mit dem einen und dem anderen Ende in zwei gegenüberliegende, mit einem Strömungsmittel gefüllte Kammern, wodurch bei einer üblichen Ausbildungjiieser Kammern das Strömungsmittel verdichtet oder in Geräten für die Speicherung oder die Ausnutzung der auf diese Weise erzeugten hydraulischen oder pneumatischen Energie in Umlauf versetzt wird. / ·

Wie aus den weiteren Ausführungen hervorgehen wird, besitzt die obige allgemeine Ausbildung für das

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richtige Arbeiten und die volle Ausnutzung des Motors vorteilhafte Merkmale. Sie ermöglicht nämlich dank des Eindringens
der V/'ellenenden in eine Flüssigkeit die stossfreie Umschaltung der Bewegungsrichtung der V/elle, das Gleiten derselben auf
öl- oder Wasserschichten unter Druck und die aktive Abfuhr der von der Welle während ihres Durchgangs durch die Feldanordnuftg absorbierten Kalorien.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende

Elektroverdichteraggrgat ist also unter Berücksichtigung der
obigen Ausführungen dadurch gekennzeichnet j dass es einen linearen Motor aufweist, dessen mittlerer Anker eine hin und her- . gehende Bewegung ausführt, und dessen Feldanordnuhg mit wenigstens einem rohrförmigen Körper fest verbunden ist, welcher an seinen Enden verschlossen und gegenüber der Feldanordnung so
angeordnet ist, dass er beiderseits seiner Stirnflächen zwei . sozusagen geschlossene Kammern bildet, in welche abwechselnd
die Wellenenden des Motors eintreten, wobei dieser rohrförmige Körper mit Mitteln versehen ist, welche die "Umschaltung der
Bewegungsrichtung der Welle steuern, sowie mit Mitteln zur Speisung der an diese Kammern angeschlossenen Geräte zur Speicherung oder Benutzung der erzeugten Energie.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Pig. 1 ist ein Längsschnitt eines erfin-

dungsgemässen Apparats zur Erzeugung einer umkehrbaren Strömung einer Flüssigkeit.

Fig. 2. ist eine schematisehe Ansicht eines Apparats zur Erzeugung einer Einwegströmung einer Flüssigkeit.

Fig. 3 ist die schematisehe Ansicht eines

Apparats zur Erzeugung der Einwegströmung eines gasförmigen
Strömungsmittels'.

Der in Fig. 1 dargestellte lineare rohrförmige Induktionsmotor enthält kreisförmige Spulen 1, welche zwischen Pate fen 2 aus magnetischen Scheiben angeordnet sind, dere-n Innen- und Aussendurchmesser praktisch die gleichen ^wIe die der Spulen sind. Diese sind auf die Scheibenpakete 2 ausgerichtet, und das Ganze ist nach Umhüllung mit einem vorher gerollten "-* Magnetblech 3 zwischen Seitenteilen 4 mit !Hilfe von Zugs ehr aubeia 5 fest eingespannt* Dieses Blech verstrebt die Seitenteile I uil

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führt den Magnetfluss in der Längsrichtung zwischen den Seheibenpaketen 2» Innerhalb des so gebildeten Magnetfeldblocks ist ein Anker angeordnet, welcher durch eine Welle 6 aus Magnetstahl gebildet wird, welche von einem nicht dargestellten leitenden Mantel umgeben sein kann. Diese Welle unterliegt einer Axialkraft, wenn die in den Spulen 1 enthaltenen Wicklungen entsprechend an eine Mehrphasenspannungsquelle angeschlossen werden, wodurch ein etwa sinusförmiges PeId erzeugt wird, welches längs des Luftspalts gleitet und daher Ströme in dem Anker erzeugt. Die hierdurch entstehende Axialkraft ist in dem einen oder dem anderen Sinn je nach dem Sinn des in dem Luftspalt gleitenden Feldes gerichtet, d.h. je nach der Aufeinanderfolge der die Wicklungen der Spulen 1 speisenden Phasen.

Bei der in Pig. I dargestellten Ausführungsform des Apparats wird die Welle 6 durch Dichtungsringe 7 zentriert, an welchen sie gleitet. Ein Ende dieser Welle tritt unter der Wirkung der Antriebskraft in eine mit einer Flüssigkeit gefüllte Kammer A ein, während das andere Ende aus einer identischen Kammer B austritt, oder umgekehrt, je nach dem Sinn der Antriebskraft. Die Kammern A und B werden durch zwei zylindrische Körper 8 begrenzt, an deren Enden bei dem betrachteten Beispiel zwei Flansche 8a und 8b angeschweisst sind. Die ersteren sind an den Seitenteilen 4 unter Zwischenschaltung von Dichtungen 9 zentriert und mit ihnen fest durch die Zugschrauben 5 verbunden. Die Flansche 8b sind unter Zwischenschaltung von Dichtungen Sa mit Zylinderböden 10 verbolzt. Diese Zylinder- . boden sind mit von den Stirnflächen der Welle 6 betätigten Endausschaltern 11 versehen. Die Kammern A und B sind durch Rohrleitungen 13 und 14 an die Nutzapparate angeschlossen. Bei Antrieb der Welle in dem "Sinn des Pfeils f wird das Strömungsmittel der kammer A einer gewissen Verdichtung und das Strömungsmittel der Kammer B einem gewissen Unterdruck ausgesetzt, so dass die Flüssigkeit in den Nutzapparaten von h nach c strömt. Der Sinn dieser Strömung wird umgekehrt, wenn der linke Schalter 11 betätigt wird, welcher die wesentliche Aufgabe hat, über eine logische Schaltung eine Phasenumkehr an den Wicklungen des Motors zu steuern.'Die Welle 6 kann noch während ihrer Bewegung oder am Hubenäe'angenalteii werden, wenn die Nutz-

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apparate nicht mehr gespeist zu werden bra lichen*.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsabwandlung wird der Apparat zur Erzeugung einer Einwegströmung der flüssigkeit in Verbrauchsapparaten benutzt, welche dann über -. einen Druckbehälter mit luftkissen gespeist werden können« Hierfür sind die Zylinderkörper oder -Böden mit Druckventilen 16, welche die Kammer A oder B, in welche die Welle 6 eintritt, mit dem Ausgang c in Verbindung setzen, und mit Saugventilen 17» welche die Kammer, aus welcher die Welle austritt, mit dem Eingang b in.Verbindung setzen, versehen. Die Eingänge und Ausgange b und c kennen unmittelbar mit den Verbra^uchsapparaten verbunden werden, oder auch mit einem Speicher mit Luftkissen und einem Behälter für den Rückfluss der Flüssigkeit. Zur Verbesserung der Kühlung sind die Zylinderkörper 8 mit kreisförmigen Rippen 19 versehen.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform, bei welcher die Feldanordnung bei 12 dargestellt ist, unterscheidet sich noch von der der Fig· 1 dadurch, dass die Welle an Endstücken 4A mittels eines Strömungsmittelsfilms gleitet, welcher dann längs des luftspalt», allerdings in geringer Menge, gegensinnig zu der Bewegung der Welle fortschreitet· Der Körper der Feldanordnung 12 muss daher in radialer Rich-

tung dicht sein, wie er es natürlich meistens auch in der Längsrichtung ist, so dass jeder Flüssigkeitsaustritt infolge der Fliehkraft vermieden wird. · .,

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemässen Apparat zur Verdichtung von Luft, wobei für die Wärmeabfuhr der Welle und für die Begrenzung ihrer Geschwindigkeit die in den beiden vorhergehenden Beispielen angewandten vorteilhaften Maßnahmen beibehalten werden. Die Enden der Welle βλ sind hierfür mit Kolben 18 versehen, welche, dicht in einem zylindrischen RohrkÖrper 19a gleiten, in dessen mittlerem Abschnitt die mit Klemmplatten 22 versehene Feldanordnung 12 festgehal- ten ist. Die Welle 6A ist mit einer mittleren Bohrung 20 und in der Nähe der Kolben 18 mit radialen Löchern 21 versehen. Die Kammern A und B sind ebenso wie der Luftspalt mit einem " Kühlmittel gefüllt, welches auch dank der durch seine Strömung

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erzeugten Druckabfälle die Geschwindigkeit der Welle 6A begrenzt. Da die Welle durch die Kolben 18 geführt und zentriert wird, kann ein gewisses radiales Spiel, welches wenigstens die gleiche Grosse wie der luftspalt hat, zwischen der Welle 'Und den Klemmplatten 22 vorgesehen werden, so dass das Kühlmittel von einer Kammer zur anderen in der Richtung der voll ausgezogenen Pfeile strömt, das heisst gleichsinnig mit der Welle, wobei ea den Luftspalt und die in der Welle ausgebildeten Bohrungen durchströmt. Die Luft oder ein beliebiges" anderes gasförmiges Strö-"=* mungsmittel wird abwechselnd in die Kammern A^ und B.. über die Saugventile 17 gesaugt und zu dem Ausgang e über die Druckventile 16 gefördert. Die Strömung des Gases bei einer Bewegung der Welle in der Richtung des Pfeils f ist durch die gestrichelten Pfeile angegeben. Bei 23 sind in enger Berührung mit dem Zylindermantel 8 stehende Kühlrippen dargestellt. Der Ausgang c kann mit den Apparaten zur Ausnutzung des verdichteten Strömungsmittels oder mit einem Druckluftbehälter verbunden werden. Wie bei dem. vorhergehenden Pail wird die Inbetriebsetzung oder die Stillsetzung der Welle durch die von einem Druckdetektor gegebenen Befehle gesteuert, während ihre Bewegungsumschaltung durch von wenigstens einem Hubendedetektor gegebene Befehle gesteuert wird.' - %

Die verschiedenen unter Bezugnahme auf Fig. 1, 2 Und 5 beschriebenen Ausführungsabwandlungen sollen nur die Art der Erfindung zeigen, aber nicht deren Tragweite begrenzen. So kann man, ohne den Rahmender Erfindung zu verlassen, einen beliebigen Apparat herstellen, welcher eine beliebige Kombination der verschiedenen dargestellten oder be- ." schriebenen Mittel benutzt, oder auch einen Apparat, welcher anders ausgebildet ist, aber die gleiche allgemeine Gestaltung und die gleiche Arbeitsweise besitzt. -· , ■

Die den Gegenstand der Erfindung bildende

Vorrichtung kann entweder als eingetauchtes oder nicht eingetauchtes Elektropumpenaggregat mit Kolben benutzt werden, oder als Elektroverdichteraggregat fur flüssige oder gasförmige Strömungsmittel zur unmittelbaren Speisung oder zur Speisung über einen Speicher mit Luftkissen, u.a. von Arbeitszylindern beliebiger Art,

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Claims

Patentansprüche ι

Μ.) Elektroverdichter mit geradliniger Bewegung, gekennzeichnete durch einen linearen Motor in Rohrform o.dgl., dessen den Anker bildende Welle (6) frei innerhalb der Feldanordnung (Ί , 2) gleitet, sowie durch wenigstens einen Rohrkörper. (8), welcher an seinen Enden (8b) verschlossen, fest mit der Feldanordnung verbunden und gegenüber dieser beiderseits ihrer Stirnflächen so angeordnet ist, dass zwei sozusagen geschlossene Kammern C-A, B) entstehen, in welche die Welle (6) bei geeignetem Anschluss der Wicklungen der Feldanordnung an eine V/echselspannungsquelle abwechselnd eintritt, um ein Strömungsmittel zu verdichten.

2.) Elektroverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (A, B) mit Hilfe von Leitungen Cb, c) an die Eingänge bzw. die Ausgänge der Nutzapparate angeschlossen sind. ■ '

3.) Elektroverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (b) und der Ausgang (c) des Strömungsmittels an den Kammern (A, B) durch Saug- bzw." Druckventile (17 bzw. 16) gesteuert wird.

..,--. 4.) Elektroverdichter nach Anspruch 2 oder

3,nach Anspruch 1 und 2 oder nach nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gleitende Welle (6) mit Hilfe von Dichtungen (7) zentriert und geführt ist, welche in der Bohrung der Seitenteile (4) der Feldanordnung Cl, 2) angeordnet sind.

5.) Elektroverdichter nach Anspruch 1 und

2 oder nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (6) in den Seitenteilen (4A) zentriert und geführt wird.

6.) Elektroverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,. dadurch-gekennzeichnet, dass die beiden Kammern (A, B) durch getrennte Rohrteile (8) abgegrenzt werden, welche, an den Seitenflächen der Feldanordnung zentriert und befestigt sind.

:, , 7.) Elektroverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch einen einzigen Rohrkörper (19a)» in dessen mittlerem Abschnitt die Feldanordnung (12) des Motors befestigt ist.

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8.) Blektroverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenenden (6A) mit Kolben (18) versehen sind, welche dicht in den Rohrkörpern (8 oder 19a) gleiten und in jeder Kammer (A und B) zwei unabhängige Abteilungen (A- , A bzw. B^, B) abgrenzen, welche praktisch das gleiche Volumen haben, wenn sich die Welle in der Mitte ihres Hubes befindet, wobei zwei symmetrisch zu der Querachse des Motors angeordnete Abteilungen mit einer Flüssigkeit gefüllt sind und miteinander über den Luftspalt und eine mittlere Bohrung (20) der Welle (6A) in Verbindung stehen, während die beiden anderen Abteilungen (A.,, B-) abwechselnd als Kammer zur Verdichtung und zur Ansaugung eines gasförmigen Strömungsmittels dienen.

- 9.) Elektroverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Flüssigkeit enthaltenden Kammern durch eine mit einem Ventil zur Regelung der Durchflussmenge versehene Leitung verbunden sind.

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