Kompressor oder Pumpe. Vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe oder einen Kompressor, welche bezw. welcher dazu dient, entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit, mit andern Worten, irgend ein Fluidum zwecks Erreichung von höherem Druck oder Vakuum in Bewegung zu ver setzen, oder ein Fluidum von einer Stelle zu einer andern zu befördern.
Der Hauptzweck vorliegender Erfindung ist, eine Maschine dieser Art zu bauen, die imstande ist, ein Fluidum ohne Anwendung rotierender Teile in der Pumpe oder dem Kompressor in Bewegung zu versetzen.
Die Erfindung weist zur Bewegung des Fluidums eine Anzahl in Serie geschaltete schwingende Elemente auf.
Die Schwingungsphänomene sind bereits in verschiedener Weise in der Technik für Arbeitsleistung in den sogenannten schwin gungstechnischen Arbeitsmaschinen auszunut zen versucht worden. Dies ist auf dem Kom- pressorgebiete ebenfalls nichts Neues. Das Neue der vorliegenden Erfindung ist die An wendung mehrerer schwingender Elemente, die in Serie liegen und die so angetrieben werden, dass sie in phasenverschobene schwin gende Bewegungen versetzt werden, so dass ein Treiben des Fluidums in der gewünsch ten Richtung erzielt wird.
Es lässt sich gemäss vorliegender Erfin dung eine Pumpe oder ein Kompressor ohne Teile, die geölt werden müssen, oder Teile, die sich abnutzen, bauen.
Man kann ausserdem durch die Phasenver schiebung zwischen den schwingenden Ele menten den durch die Schwingungen ver ursachten Lärm reduzieren. Dadurch, dass die verschiedenen schwingenden Elemente ver schiedene Phasen haben, wirken nämlich die Reaktionskräfte nach aussen (Federkräfte oder dergleichen) in grösserem oder gerin gerem Grade einander entgegen und die Re sultate nach aussen können dadurch reduziert werden. Durch passende Wahl der Phasen verschiebung erreicht man eine sehr bedeu tende Reduktion des Lärms.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Aus führungsform. Die schwingenden Elemente bestehen hier aus kreisförmigen, elastischen Platten 1, z. B. aus Gummi oder anderem elastischem Material, in denen elektrische Wicklungen 2 vorgesehen sind. Wird durch dieselben ein Wechselstrom gesandt, ent stehen elektromagnetische Kräfte zwischen den Elementen.
Durch Anwendung von zwei- phasigem Wechselstrom und Anschliessen von jedem zweiten Element an die gleiche Phase und ausserdem einen solchen Anschluss der Elemente, dass der Strom in jedem zweiten, an die gleiche Phase angeschalteten Element in entgegengesetzter Richtung fliesst, kann man erreichen, dass die Elemente mit dem vorangehenden und dem nachfolgenden Ele ment wechselweise zusammenschwingen, so dass die Reaktionskräfte einander entgegen wirken, wodurch der Lärm reduziert wird.
Die Elemente 1 sind mit Offnungen 3 ver sehen und über diesen Löchern ist eine dünne Membran vorgesehen, die ebenfalls mit Lii- ohern 4 versehen ist, und da diese Membran aus elastischem Material hergestellt ist, wird sie als Einwegventil wirken. Soll der Appa rat einem Einphasennetz angeschlossen wer den, kann man sich in bekannter Weise mit tels einer Kunstphase zwei Phasen be schaffen.
Bei der hier beschriebenen Ausführung ist der Phasenunterschied der Amplituden zwischen den Nachbarelementen<B>180'.</B> Man kann auch andere Werte der Phasenverschie bung anwenden.
Die Konstruktion und Anordnung der Elemente kann auf viele andere Weisen als die in der Abbildung gezeigte ausgeführt werden und die Schwingungen der Elemente können ausser durch elektromagnetische Kräfte auch in anderer )reise, z. B. mittels elektrostatischer oder mechanischer Kräfte, erzeugt werden.
Fig. 2 zeigt das Prinzipschema einer wei teren Ausführungsform, wo man durch eine passende Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Elementen Ventile vermeidet. Die schwingenden Elemente 1 bis 24, die irgend eine beliebige gewünschte Form haben kön nen, sind in der Figur als elastische, kreis- förmige, an dem Gehäuse 25 längs dem Um kreis befestigte Membrane dargestellt.
Die Phasenverschiebung zwischen zwei Nachbarelementen ist in dem in der Zeich nung gezeigten Fall gleich 30 oder 1/12 Periode gewählt. Man erhält für einen be stimmten Augenblick das in der Zeichnung gezeigte Schwingungsbild. Nach einer Zeit von 1/12 Periode später erhält man ein völlig entsprechendes Schwingungsbild, nur mit dem Unterschied, dass sich das Bild um eine Ele rnentteilung vorwärts bewegt hat.
Dass die Phasenverschiebung zwischen zwei Nachbar elementen 1/12 Periode ist, will, wie bekannt, bedeuten, dass jedes Element den gleichen Schwingungszustand hat, den, das Nachbar element 1;'12 Periode früher hatte. Nach aj12 Periode, 'J,2 Periode usw. wird man auch genau das gleiche Schwingungsbild erhalten, nur mit dem Unterschied, da.ss sich das Bild um zwei bezw. drei Elementteilungen vor wärtsbewegt hat. Man erhält also eine vor wärtsschreitende Bewegung des Schwingungs bildes.
Dadurch, dass die schwingenden Ele mente mit im Verhältnis zu den Löchern im Nachbarelement versetzt angeordneten Lö chern versehen werden, decken die Elemente gegenseitig die Löcher der Nachbarelemente, wenn die Elemente zusammenliegen. Dort, wo zwei oder mehrere Elemente zusammen liegen, wird also der Durchlauf des Fluidums gehindert, wodurch dieses auf Grund der ge nannten vorwärtsschreitenden Bewegung vor wärtsgeführt wird.
Die Schwingungen der Elemente können in verschiedener Weise, z. B. mittels elektro statischer oder elektromagnetischer Kräfte zwischen den Elementen bewirkt werden.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, wo die Schwingungen mittels elektrostatischer Kräfte zwischen den Elementen bewirkt wer den. Die Elemente sind in der Figur als kreisförmige Metallmembrane 1 dargestellt, die vom Gehäuse 12 und voneinander zum Beispiel durch einen Überzug als Isolations lack, Email oder dergleichen elektrisch iso liert sind. Durch Zuführen von elektrischem Wechselstrom zu den Membranen durch die Leitungen 13 entstehen zwischen den Mem branen elektrostatische Kräfte.
Wenn man eine passende Phasenverschiebung zwischen den Spannungen der verschiedenen Mem branen wählt, kann man die genannten Pha senverschiebungen in den Schwingungen der Elemente hervorbringen.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform zeigt eine etwas andere Form der Elemente 1. Hier sind die Elemente längs dem Umkreis mit Federkörpern 22 versehen, um den Ele menten eine grössere Elastizität zu verleihen.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungs form sind die Elemente 1 aus einer mitt leren Sektion aus dickerem, nicht elastischem Haterial aufgebaut und an den Seitenkanten des Gehäuses mittels einer elastischen, aus Federkörpern bestehenden Ringpartie be festigt.
Fig. 6 zeigt eine Einzelheit einer Aus führungsform, bei der die Schwingungen durch elektromagnetische Kräfte erzeugt wer den. Die schwingenden Elemente sind hier aus Transformatorblech 11, das vorteilhaft in achsia.ler Richtung geschichtet ist, auf gebaut, und mittels einer elastischen Ring partie 22' an der Wand des Gehäuses be festigt. Die elektrischen Wicklungen 3 sind in Kanälen in den Transformatorblechen an geordnet. Wird Wechselstrom durch die Wicklungen gesandt, entstehen zwischen den Elementen elektromagnetische Kräfte.
Durch Wahl einer passenden Phasenverschiebung zwischen den Strömen in den Wicklungen er hält man die vorstehend genannte Phasen verschiebung. Zwischen den einzelnen Ele menten 1 sind Federn 5 angeordnet, die zusammen mit der Masse der Elemente 1 das schwingende System bilden.
Wenn eine der vorstehend genannten elek trostatischen oder elektromagnetischen Aus führungsformen einem Zweiphasen- oder Dreiphasennetz angeschlossen werden soll, kann man mit Hilfe eines Phasenumformers, z. B. eines Transformators, gegebenenfalls mit Kunstphase die zwei- oder dreiphasige Spannung in die Anzahl Phasen, die man wünscht, umformen. Es ist nicht notwendig, auf die Beschreibung dieses Umformers näher einzugehen, da dieselben in der Technik wohlbekannt sind.
Die Ausführungsformen sind nicht an eine bestimmte Form von Treibeinrichtungen gebunden; ausser Variationen von elektri schen können auch mechanische benutzt wer den. Eine Ausführungsform der letzteren Art ist in Fig. 7 gezeigt.
Die schwingenden Elemente 1 bestehen hier aus am Gehäuse 12 mittels einer federn den äussern Partie 23 befestigten kreisför migen Platten. Zwischen den Elementen sind Zylinderfedern 5 vorgesehen. Wird nun der Stange 35 Schwingungsenergie zugeführt, zum Beispiel dadurch, dass sie mit einem Motor in Verbindung gesetzt wird, geraten die Elemente in Schwingung. Durch eine passende Abstimmung zwischen den Feder kräften und der Masse der Elemente erhält man die vorstehend erwähnte Phasenverschie bung in den Schwingungen der Elemente.
Um den "schädlichen Raum" zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elementen zu begrenzen, kann man zwischen den Elemen ten passend gestaltete Zwischenkörper vor sehen. In den gezeigten Ausführungsformen sind diese Zwischenkörper aus elastischem Material und als kreisförmige Ringe ge formt, die sich von der Wand des Gehäuses nach dessen Achse hin in einem Abstande erstrecken, der für jeden einzelnen Teil än- gepasst werden muss.
Es ist zu verstehen, dass die Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschrie benen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass man innerhalb des Rahmens der Erfindung eine Reihe verschiedener Formen wählen kann.
In Fig. 8 ist eine Ausführungsform der Schwingungselemente gezeigt, wo man eine bedeutend grössere Schwingungsamplitude als bei den andern Ausführungsformen erhalten kann. Die innere steife Partie 1 ist mittels Fe dern 32 an den Wänden des Arbeitsraumes befestigt Der Zwischenraum zwischen den Federn ist mit elastischem Material, z. B. Gummi, ausgefüllt. Die innere steife Partie kann zum Bei spiel aus Transformatorblech bestehen, in dem elektrische Wicklungen zur Erzeugung von elektromagnetischen Kräften zwischen den Elementen angebracht sind. Die Ele mente sind derart ausgestaltet, dass der "schädliche Raum" so klein wie möglich wird.
dem durchgehenden Loch in dem schwingen den Element zusammenfällt, wodurch das Häutchen als Ventil wirkt.
5. Kompressor oder Pumpe nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass den schwingenden Elementen eine derartige Pha senverschiebung und Amplitude gegeben wird, dass sie während eines Teils des Kom- pressions- oder Pumpenweges gegeneinander anliegen und die Löcher im Nachbarelement gegenseitig bedecken, wodurch sie Ventile erübrigen.
6. Kompressor oder Pumpe nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingenden Elemente im Abstand vonein ander und elektrisch isoliert gegenüber den Wänden des Arbeitsraumes und in bezug zu einander angeordnet sind, wobei als Antriebs quelle für die Elemente eine vielphasige elek trische Kraftquelle mit aufeinanderfolgenden Phasenleitungen, welche an die aufeinander folgenden Elemente angeschlossen sind. vor gesehen ist.
7. Kompressor oder Pumpe nach Patent anspruch, bei dem bezw. der an der Seite des Arbeitsgehäuses befestigte elastische Platten angewendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass diese Platten längs dem Umkreis zwecks Erhöhung der Elastizität mit Federkörpern versehen sind.
B. Kompressor oder Pumpe nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingenden Elemente eine innere steife Partie aufweisen, die an den Seitenwänden des Arbeitsgehäuses mittels einer Anzahl Fe dern befestigt ist.
9. Kompressor oder Pumpe nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingenden Elemente eine gegenseitige Phasenverschiebung haben, derart, dass die Reaktionskräfte einander entgegenwirken, wodurch der Lärm reduziert wird.
10. Kompressor oder Pumpe nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingenden Elemente durch mechanische Treibeinrichtungen getrieben werden.
Compressor or pump. The present invention relates to a pump or a compressor, which BEZW. which serves to set either a gas or a liquid, in other words, any fluid in motion for the purpose of attaining a higher pressure or vacuum, or to convey a fluid from one place to another.
The main purpose of the present invention is to build a machine of this type which is able to set a fluid in motion without the use of rotating parts in the pump or the compressor.
The invention has a number of vibrating elements connected in series for moving the fluid.
The oscillation phenomena have already been tried in various ways in technology for work performance in the so-called oscillation-related work machines. This is nothing new in the compressor field either. The novelty of the present invention is the use of several vibrating elements which are in series and which are driven in such a way that they are set in phase-shifted vibrating movements so that the fluid is propelled in the desired direction.
According to the present invention, a pump or compressor can be built without parts that have to be oiled or parts that wear out.
In addition, the phase shift between the vibrating elements can reduce the noise caused by the vibrations. Because the different vibrating elements have different phases, the reaction forces to the outside (spring forces or the like) act against each other to a greater or lesser extent and the results to the outside can be reduced as a result. A very significant reduction in noise can be achieved by appropriately selecting the phase shift.
In the drawing, Fig. 1 shows an imple mentation. The vibrating elements here consist of circular, elastic plates 1, z. B. made of rubber or other elastic material, in which electrical windings 2 are provided. If an alternating current is sent through them, electromagnetic forces arise between the elements.
By using two-phase alternating current and connecting every second element to the same phase and also connecting the elements in such a way that the current flows in the opposite direction in every second element connected to the same phase, you can achieve that the elements alternately swing together with the preceding and following elements so that the reaction forces counteract each other, which reduces the noise.
The elements 1 are ver see with openings 3 and over these holes a thin membrane is provided, which is also provided with Lii ohern 4, and since this membrane is made of elastic material, it will act as a one-way valve. If the apparatus is to be connected to a single-phase network, you can create two phases in a known manner using an artificial phase.
In the embodiment described here, the phase difference in the amplitudes between the neighboring elements is <B> 180 '. </B> Other values of the phase shift can also be used.
The construction and arrangement of the elements can be carried out in many other ways than that shown in the figure and the vibrations of the elements can be used in other) journeys in addition to electromagnetic forces, e.g. B. by means of electrostatic or mechanical forces.
Fig. 2 shows the basic diagram of a white direct embodiment, where valves are avoided by a suitable phase shift between the individual elements. The vibrating elements 1 to 24, which can have any desired shape, are shown in the figure as elastic, circular membranes attached to the housing 25 along the circumference.
The phase shift between two neighboring elements is selected equal to 30 or 1/12 period in the case shown in the drawing. The oscillation pattern shown in the drawing is obtained for a certain moment. After a period of 1/12 period later, a completely corresponding vibration image is obtained, the only difference being that the image has moved forward by one element division.
As is known, the fact that the phase shift between two neighboring elements is 1/12 period means that each element has the same oscillation state that the neighboring element 1; '12 period had earlier. After aj12 period, 'J, 2 period, etc. one will also get exactly the same oscillation picture, only with the difference that the picture changes by two resp. has moved forward three element divisions. So you get a progressive movement of the vibration image.
Because the vibrating elements are provided with holes that are offset in relation to the holes in the neighboring element, the elements mutually cover the holes of the neighboring elements when the elements lie together. Where two or more elements are together, the passage of the fluid is prevented, so that it is guided forward due to the forward movement mentioned.
The vibrations of the elements can be in various ways, e.g. B. effected by means of electrostatic or electromagnetic forces between the elements.
Fig. 3 shows an embodiment where the vibrations caused by electrostatic forces between the elements who the. The elements are shown in the figure as a circular metal membrane 1, which are electrically insulated from the housing 12 and from each other, for example by a coating as insulating paint, enamel or the like. By supplying alternating electrical current to the membranes through the lines 13, electrostatic forces arise between the mem branes.
If you choose a suitable phase shift between the voltages of the various Mem branes, you can bring about the mentioned Pha senverschiebungen in the vibrations of the elements.
The embodiment shown in Fig. 4 shows a slightly different shape of the elements 1. Here the elements are provided along the circumference with spring bodies 22 in order to give the elements greater elasticity.
In the embodiment shown in Fig. 5, the elements 1 are constructed from a middle section made of thicker, non-elastic material and fastened to the side edges of the housing by means of an elastic ring section consisting of spring bodies.
Fig. 6 shows a detail of an imple mentation form in which the vibrations generated by electromagnetic forces who the. The vibrating elements are here made of transformer sheet 11, which is advantageously layered in achsia.ler direction, built on, and fastened by means of an elastic ring part 22 'on the wall of the housing be. The electrical windings 3 are arranged in channels in the transformer sheets. When alternating current is sent through the windings, electromagnetic forces arise between the elements.
By choosing a suitable phase shift between the currents in the windings he keeps the aforementioned phase shift. Between the individual elements 1 ele springs 5 are arranged, which together with the mass of the elements 1 form the vibrating system.
If one of the aforementioned electrostatic or electromagnetic imple- mentation forms is to be connected to a two-phase or three-phase network, you can use a phase converter, for. B. a transformer, possibly with artificial phase, convert the two- or three-phase voltage into the number of phases you want. It is not necessary to delve into the description of these transducers as they are well known in the art.
The embodiments are not tied to any particular form of driving device; Besides electrical variations, mechanical ones can also be used. An embodiment of the latter type is shown in FIG.
The vibrating elements 1 consist of the housing 12 by means of a spring attached to the outer part 23kreisför shaped plates. Cylinder springs 5 are provided between the elements. If vibrational energy is now supplied to the rod 35, for example by being connected to a motor, the elements start to vibrate. Through a suitable coordination between the spring forces and the mass of the elements one obtains the aforementioned phase shift in the vibrations of the elements.
In order to limit the "harmful space" between two successive elements, one can see between the elemen th appropriately designed intermediate bodies. In the embodiments shown, these intermediate bodies are made of elastic material and shaped as circular rings, which extend from the wall of the housing towards its axis at a distance that must be adjusted for each individual part.
It is to be understood that the invention is in no way restricted to the embodiments described above, but that a number of different forms can be chosen within the scope of the invention.
In Fig. 8, an embodiment of the vibration elements is shown, where one can obtain a significantly larger vibration amplitude than in the other embodiments. The inner rigid part 1 is fastened by means of Fe countries 32 on the walls of the working space. The space between the springs is covered with elastic material, for. B. rubber filled. The inner stiff part can for example consist of transformer sheet metal, in which electrical windings are attached between the elements to generate electromagnetic forces. The ele ments are designed so that the "harmful space" is as small as possible.
the through hole in which the vibrating element collapses, whereby the membrane acts as a valve.
5. Compressor or pump according to claim, characterized in that the vibrating elements are given such a phase shift and amplitude that they rest against each other during part of the compression or pump path and cover the holes in the neighboring element, causing them to have valves superfluous.
6. Compressor or pump according to patent claim, characterized in that the vibrating elements are arranged at a distance from one another and electrically isolated from the walls of the working space and in relation to each other, with a multi-phase electric power source with successive ones as the drive source for the elements Phase lines connected to the successive elements. is provided.
7. Compressor or pump according to patent claim, in which BEZW. the elastic plates attached to the side of the working housing are used, characterized in that these plates are provided with spring bodies along the circumference in order to increase the elasticity.
B. compressor or pump according to patent claim, characterized in that the vibrating elements have an inner rigid part which is attached to the side walls of the working housing by means of a number of Fe countries.
9. Compressor or pump according to patent claim, characterized in that the vibrating elements have a mutual phase shift, such that the reaction forces counteract each other, whereby the noise is reduced.
10. Compressor or pump according to patent claim, characterized in that the vibrating elements are driven by mechanical drive devices.