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Arbeits-oder Kraftmaschine mit Drehkolben
Die gebräuchlichen Handkolbenpumpen für geringe Förderhöhe sowie die Plungerpumpen für grössere Tiefen mit entsprechend langem Pumpengestänge sind zur Förderung verunreinigter Flüssigkeit zufolge der empfindlichen Ventile wenig geeignet. Die für grössere Förderhöhen verwendeten Tauchpumpenaggregate sind kostspielig, empfindlich und zu ihrem Betrieb an das Vorhandensein elektrischer Energie gebunden.
Es sind deshalb bereits Arbeits-oder Kraftmaschinen mit Drehkolben aufweisendem Rotor vorgeschlagen worden, bei denen das Maschinengehäuse durch an den Rotor anschliessende, mit diesem zusammenwirkende Trennwände in gesonderte, je mit einem Zu-und Abflussstutzen versehene Förderräume geteilt ist und der Rotorkörper eine Anzahl von über seinen Umfang gleichmässig verteilten, je eine Kolbenplatte aufweisenden, teilzylindrischen Ausnehmungen besitzt, deren Krümmungsachsen je mit der Drehachse der ihnen jeweils zugehörigen Kolbenplatte zusammenfällt (britische Patentschrift Nr. 463931). Diese als Einzelmaschinen oder in einem Maschinensatz anwendbaren Maschinen weisen also zwei durch eine die Rotordrehachse einschliessende Ebene getrennte Strömungswege auf.
Gemäss der Erfindung, die sich auf Maschinen dieser Art bezieht, sind die diesen getrennten Strömungswegen angehörenden Maschinenhälften entsprechend der äusseren Schaltung der beiden Strömungswege gleichzeitig nicht nur, wie an sich bekannt, beide als Arbeits-oder Kraftmaschinen, sondern auch jeweils die eine Maschinenhälfte als Arbeit-und die andere als Kraftmaschine ausnützbar.
Die Maschine ist dabei im wesentlichen so gestaltet, dass die im Rotor gelagerten Drehkolben durch eine besondere, an sich bekannte Steuerung stets parallel zueinander bzw. in parallelen Querebenen zu den Förderwegen gehalten werden und mit Teilen des Gehäusemantels Förderräume begrenzen, wobei der Rotor zusammen mit seitlichen Trennwänden die Teilung des Arbeitsraumes der Maschine bewirkt.
Die Zeichnung veranschaulicht den Erfindunggegenstand in einer beispielsweisen Ausführung sowie bei verschiedener Schaltungen. Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Maschine. Die Fig. 2 und 3 sind zwei Längsschnitte durch
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ein Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 1. Die Fig. 4-6 stellen verschiedene Schaltungen der Maschine nach den Fig. 1-3 dar.
Die erfindungsgemässe Maschine (Fig. 1-3) besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse 1, in dessen elliptischen Innenraum der Rotor 2 auf einer zentral im Gehäuse 1 angeordneten Welle 3 gelagert ist. In zylindrischen Ausnehmungen des durch diese sternförmig gestalteten Rotors 2 sind die Drehkolben in Form von Druck-oder Kolbenplatten 4 angeordnet.
An je zwei diametral gegenüberliegenden Stellen des Gehäuses sind Saug-oder Einlassstutzen 5, 6 bzw. Druck-oder Auslassstutzen 7, 8 vorgesehen.
Die zwischen je einem Ein-und Auslass 5, 8 oder 6, 7 befindlichen, kreisbogenförmigen Gehäusewandteile 9 bilden zusammen mit den sie gleitdichtend berührenden Rotorsternarmen 10 jeweils eine im Bereich derVerbindungssymmetrale der Gehäusewandteile 9 gelegene Trennwand.
Letztere teilt das Gehäuseinnere in zwei gesonderte Rotorarbeitsräume und bestimmt die Lage sowie Grösse der kleinen Achse der Umrissellipse der Gehäuseinnenwand. Die grosse Achse der Umrissellipse verläuft dementsprechend senkrecht zu den Förderwegen, wobei deren Grösse dem doppelten Abstand der äusseren Wirkkante der jeweils in der Förderquerebene gelegenen Kolbenplatte 4 von der Rotorwellenachse entspricht. Die im Bereich der Enden der grossen Ellipsenachse gelegenen Stellen 11 der Gehäuseinnenwand stehen sohin von der äusseren kreisförmigen Umfangslinie des Rotors 2 um ein Stück ab, wodurch zwischen beiden entsprechende Räume 12 bleiben, die jeweils Verbindungswege zwischen Einlass 5, 6 und Auslass 7, 8 der beiden Arbeitsraumhälften bilden.
Im Rotor 2 sind die Druck-oder Kolbenplatten 4, wie schon bemerkt wurde, durch eine besondere Steuerung stets parallel zueinander, d. h. in parallelen Querebenen zum Förderweg geführt.
Dadurch wird bewirkt, dass benachbarte Druckoder Kolbenplatten 4 beim Durchgang durch die Verbindungswege 12 jeweils eine Förderkammer seitlich begrenzen, die durch einen der Rotorsternarme 10 in zwei Teilabschnitte unter-
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teilt wird. Es sind somit beim beschriebenen Ausführungsbeispiel durch sechs Druck-oder Kolbenplatten 4 praktisch zwölf Förderkammern nutzbar gemacht.
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sprechenden Ausnehmungen einer mit dem
Rotor 2 verbundenen, mit diesem auf gleicher
Welle 3 angeordneten Seitenscheibe bzw.
Scheibenkörpers 14 drehbar ruhen. Die Fuss- scheiben 13 sind ferner mit Halteschäften 15 versehen, die in zweckmässig ausgebuchsten
Bohrungen des Scheibenkörpers 14 drehbar gelagert sind und an ihren aus letzterem vor- ragenden, gegebenenfalls abgesetzten Enden je einen Lenkhebel 16 aufweisen. Die Lenk- hebel 16 sind so an den Halteschäften 15 be- festigt, dass sie in derselben Ebene bzw. Flucht wie die Druck-oder Kolbenplatten 4 liegen.
Von dem freien Ende jedes Lenkhebels 16 steht ein Bolzen 17 ab, der die Lenkhebel 16 kurbelartig gestaltet und mit dem sie in je eine
Bohrung eines Steuerringes 18 eingreifen. Es können jedoch auch die Bolzen 17 am Steuer- ring 18 befestigt sein und in Bohrungen oder
Auglager der Lenkhebel 16 eingreifen. Der drehbare Steuerring 18 läuft auf einer zur Rotor- welle 3 exzentrisch angeordneten Ausdrehung 19 des Gehäusedeckels 20. Dabei entspricht der Abstand des Steuerringmittelpunktes von der
Rotorwellenachse der Entfernung zwischen den Achsen der Halteschäfte 15 und den Achsen der Lenkhebelbolzen 17, so dass die Lenkerhebel 16 mit ihren Enden entlang je eines von zwei gegeneinander versetzten Kreisen geführt und dadurch die in gleicher Ebene befindlichen Kolbenplatten 4 stets parallel zueinander gehalten werden.
Die Unterteilung des Rotorarbeitsraumes erermöglicht die verschiedensten Anwendungsund Schaltungsarten der erfindungsgemässen Maschine. So kann beispielsweise nach Fig. 4 die Zuleitung 30 für das Treibmittel oder Fördergut in die beiden Zweigleitungen 30 a, 30 b gegabelt sein, deren Enden an die verschiedenen Maschinenseiten und Maschinenhälften angehörigen und nunmehr als Einlässe wirkenden Stutzen 5, 6 angeschlossen sind. Von den beiden anderen Stutzen 7, 8 gehen Zweigleitungen 31 a, 31 b ab, die sich in einem Ableitungsstutzen 31 vereinigen. Nach dieser Schaltung arbeitet die Maschine sohin doppeltwirkend und einstufig.
Bei einer weiteren Schaltung gemäss Fig. 5 liegen die Maschinenhälften in zwei verschiedenen Strömungswegen, wobei zwei oder mehrere Maschinen mit ihren hinsichtlich des Rotordrehsinns gleichen Hälften in je einen Förderund Treibmittelstrang 32, 33 hintereinander geschaltet sind. Ersterer ist wie üblich an seinem unteren Ende mit einem Saugkorb 34 und an der höchsten Stelle mit einem Auslauf 35 versehen. Der Treibmittelstrang 33 ist zweckmässig in sich geschlossen und wird vor der Inbetriebnahme des Maschinensatzes einmalig mit Treibmittel gefüllt.
Durch Betätigung einer der Maschinen A, B, vorteilhaft der obersten A, werden zwangläufig die übrigen über den in sich geschlossenen Treibmittelstrang 33 mit angetrieben, indem die diesem Treibmittelstrang 33 angehörende Maschinenhälfte der betätigten Maschine A als Generator die entsprechenden, im gleichen Kreislauf liegenden Maschinenhälften der anderen Maschinen B jedoch als Motoren eines Flüssigkeitsgetriebes wirken. Diese Schaltung ermöglicht die Überwindung einer beträchtlichen Saugbzw. Förderhöhe.
Der Maschinenschaltung nach Fig. 6 zufolge sind die beiden Arbeitsräume der Maschinenhälften mittels eines die Stutzen 6, 7 verbindenden Umleitrohres 36 hintereinander in denselben Strömungsweg geschaltet, wodurch eine zweistufige, einfach wirkende Maschine entsteht.
Der Erfindungsgegenstand kann selbstverständlich noch andere Schaltungen oder Schaltungskombinationen aufweisen und ist nicht auf die beispielsweise gebrachten Ausführungen beschränkt.
Bei sämtlichen Schaltungen ist nur darauf zu achten, dass die Strömungsrichtung in den durch die oberen Stutzen 5, 7 und unteren Stutzen 6, 8 gegebenen Förderwegen gegenläufig ist. Sowohl für den Antrieb, als auch für die Förderung durch die Maschine kommen nicht nur flüssige sondern auch dampf-oder gasförmige Medien in Betracht. Im Falle die Maschine als Pumpe Verwendung finden soll, ist diese auch zur Förderung von Dickstoffen oder stark verunreinigten Flüssigkeiten u. dgl. geeignet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Als Einzelmaschine oder in einem Maschinensatz anwendbare Arbeits-oder Kraftmaschine mit einem Drehkolben aufweisendem Rotor, die zwei voneinander durch eine die Rotordrehachse einschliessende Ebene getrennte Strömungswege besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die diesen Strömungswegen angehörenden Maschinenhälften, entsprechend der äusseren Schaltung der beiden Strömungswege gleichzeitig, nicht nur, wie an sich bekannt, beide als Arbeits-oder Kraftmaschinen, sondern auch jeweils die eine Maschinenhälfte als Arbeit-und die andere als Kraftmaschine ausnützbar sind.
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Working or power machine with rotary pistons
The common hand piston pumps for low delivery heights as well as the plunger pumps for greater depths with a correspondingly long sump rod are not very suitable for pumping contaminated liquid due to the sensitive valves. The submersible pump units used for greater delivery heights are expensive, sensitive and dependent on the availability of electrical energy for their operation.
There have therefore already been proposed working machines or power machines with rotary lobes having rotors, in which the machine housing is divided by partition walls adjoining the rotor and interacting with it into separate conveying spaces each provided with an inlet and outlet connection and the rotor body has a number of over has its circumference evenly distributed, each having a piston plate, partially cylindrical recesses whose axes of curvature coincide with the axis of rotation of the piston plate associated with them (British patent specification No. 463931). These machines, which can be used as individual machines or in a machine set, therefore have two flow paths separated by a plane that includes the rotor axis of rotation.
According to the invention, which relates to machines of this type, the machine halves belonging to these separate flow paths are, in accordance with the external switching of the two flow paths, not only, as is known per se, both as work machines or power machines, but also one machine half as work -and the other can be used as a prime mover.
The machine is essentially designed in such a way that the rotary pistons mounted in the rotor are always kept parallel to one another or in parallel transverse planes to the conveying paths by means of a special, known control and delimit conveying spaces with parts of the housing shell, the rotor together with lateral Partition walls that divide the working area of the machine.
The drawing illustrates the subject matter of the invention in an exemplary embodiment and with various circuits. Fig. 1 shows a cross section through the machine. Figures 2 and 3 are two longitudinal sections through
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a section along the line B-B of Fig. 1. Figs. 4-6 show various circuits of the machine according to Figs. 1-3.
The machine according to the invention (FIGS. 1-3) consists essentially of the housing 1, in the elliptical interior of which the rotor 2 is mounted on a shaft 3 arranged centrally in the housing 1. The rotary pistons in the form of pressure or piston plates 4 are arranged in cylindrical recesses of the rotor 2, which is designed in a star shape.
Suction or inlet connections 5, 6 or pressure or outlet connections 7, 8 are provided at two diametrically opposite points on the housing.
The circular arc-shaped housing wall parts 9 located between each inlet and outlet 5, 8 or 6, 7, together with the rotor star arms 10 contacting them in a sliding-sealing manner, each form a partition wall located in the area of the connecting symmetry of the housing wall parts 9.
The latter divides the interior of the housing into two separate rotor working spaces and determines the position and size of the minor axis of the contour ellipse of the inner wall of the housing. The major axis of the contour ellipse accordingly runs perpendicular to the conveying paths, the size of which corresponds to twice the distance between the outer effective edge of the piston plate 4 located in the transverse conveying plane and the rotor shaft axis. The points 11 of the inner wall of the housing located in the area of the ends of the large elliptical axis thus protrude from the outer circular circumferential line of the rotor 2 by a bit, leaving corresponding spaces 12 between the two, each of the connecting paths between inlet 5, 6 and outlet 7, 8 of the form both work space halves.
In the rotor 2, the pressure or piston plates 4 are, as has already been noted, always parallel to one another by means of a special control. H. guided in parallel transverse planes to the conveying path.
This has the effect that adjacent pressure or piston plates 4 each laterally delimit a delivery chamber when passing through the connecting paths 12, which is divided into two sections by one of the rotor star arms 10.
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is shared. Thus, in the embodiment described, six pressure or piston plates 4 make practically twelve delivery chambers usable.
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speaking recesses one with the
Rotor 2 connected, with this on the same
Shaft 3 arranged side window resp.
Disk body 14 rotatably rest. The foot disks 13 are also provided with holding shafts 15 which are suitably bulged
Bores of the disk body 14 are rotatably mounted and each have a steering lever 16 at their ends protruding from the latter, possibly offset. The steering levers 16 are fastened to the holding shafts 15 in such a way that they lie in the same plane or in alignment as the pressure or piston plates 4.
A bolt 17 projects from the free end of each steering lever 16, which makes the steering levers 16 crank-like and with which they are each in a
Engage bore of a control ring 18. However, the bolts 17 can also be fastened to the control ring 18 and in bores or
Engage the lug bearings of the steering lever 16. The rotatable control ring 18 runs on a recess 19 of the housing cover 20 which is arranged eccentrically to the rotor shaft 3. The distance between the control ring center and the center point corresponds to this
The rotor shaft axis is the distance between the axes of the holding shafts 15 and the axes of the steering lever bolts 17, so that the steering lever 16 is guided with its ends along one of two mutually offset circles and the piston plates 4 located in the same plane are always kept parallel to one another.
The subdivision of the rotor working space enables the most varied types of application and switching of the machine according to the invention. For example, according to FIG. 4, the supply line 30 for the propellant or material to be conveyed can be forked into the two branch lines 30a, 30b, the ends of which are connected to the various machine sides and machine halves and nozzles 5, 6 now acting as inlets. Branch lines 31 a, 31 b extend from the two other nozzles 7, 8 and combine in a discharge nozzle 31. After this switching, the machine works double-acting and single-stage.
In a further circuit according to FIG. 5, the machine halves are in two different flow paths, two or more machines with their halves being the same with regard to the direction of rotation of the rotor being connected one behind the other in one conveyor and propellant line 32, 33 each. As usual, the former is provided with a suction strainer 34 at its lower end and with an outlet 35 at the highest point. The propellant line 33 is expediently self-contained and is filled once with propellant before the machine set is started up.
By actuating one of the machines A, B, advantageously the topmost A, the remaining ones are inevitably driven via the self-contained propellant line 33, in that the machine half of the actuated machine A belonging to this propellant line 33 acts as a generator for the corresponding machine halves of the other machines B, however, act as motors of a fluid transmission. This circuit makes it possible to overcome a considerable suction or Head.
According to the machine circuit according to FIG. 6, the two working spaces of the machine halves are switched one behind the other into the same flow path by means of a diversion pipe 36 connecting the nozzles 6, 7, whereby a two-stage, single-acting machine is created.
The subject matter of the invention can of course also have other circuits or circuit combinations and is not limited to the explanations given by way of example.
With all circuits, it is only necessary to ensure that the direction of flow in the conveying paths given by the upper nozzles 5, 7 and lower nozzles 6, 8 is opposite. Both for the drive and for the conveyance through the machine, not only liquid but also vapor or gaseous media come into consideration. In the event that the machine is to be used as a pump, it can also be used to convey thick matter or heavily contaminated liquids and the like. Like. Suitable.
PATENT CLAIMS:
1. As a single machine or in a machine set applicable work or power machine with a rotary piston having rotor, which has two flow paths separated from each other by a plane enclosing the rotor axis of rotation, characterized in that the machine halves belonging to these flow paths, corresponding to the outer switching of the two flow paths simultaneously Not only, as is known per se, both as work machines or power machines, but also one half of the machine can be used as a work machine and the other half as a power machine.