Fluidummaschine, insbesondere für Kraftübertragungsanlagen und Pumpwerke. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidummaschine, insbesondere für Kraft- übertragungsanlagen und Pumpwerke, die wenigstens einen ringförmigen Kolben:
auf weist, der im Innern eines. ringförmigen Statorteils exzentrisch zu diesem angeordnet ist und; eine kreisende Bewegung ausführt. Hierbei ist der Durchmesser des Klobens kleiner als :der Innendurchmesser :
des Stator- teils, und es ist ferner eine Mehrzahl mehr oder weniger radial verlaufender, zwischen dem Statorteäl und dem Kolben sich erstrek- kender, den Raum zwischen den letztge nannten Elementen;
in mehrere Kammern ab teilender Schliessglieder vorgesehen,. Erfin- dungsgemäss, sind, diese Sebliessglieder die einzigen Verbindungsglieder zwischen .dem Statort.eil und :dem Kolben, und ferner ist jedes Schliessglied für sichallein in unmittel barem Dreheingriff mit einem .dieser Elemente und in unmittelbarem Gleit- und Drehein griff mit :dem andern Element.
Der Kolben ist zweekmässigerweise mittels Kugellager oder Rollenlager auf einem E"k- zenter auf einer Welle, die sich axial durch -den St.atorteil erstreckt, drehbar gelagert.
Die radialen Schliessglieder sirnd vorzugs- @veise als Platten ausgebildet, die in der Axial- richtung geme=ssen ungefähr je die gleiche Dimension wie der Kolben und dem Statorteil haben.
Dabei besitzt jede Platte an ihrem radial innern und äussern Ende einen kreis- förmigen Kopf, wovon der eine in einer pas- senden, kreisförmig ausgebildeten Vertiefung im Statorteil bzw. Kolben schwenkbar ge\hal- ten ist und :der andere in einen radialen Schlitz im Kolben bzw. Statorteil eingreift, und darin gleitbar ist.
Bei der Drehung der den Kolben tragen den Welle ändert sich die Grösse :der zwischen je zwei einander benachbarten n.Schliess gliedern gebildetem Kammern fortwährend zwischen einem Minimum und einem Maximum, und zwar auf einer Hälfte :der Bahnstrecke des Kolbens zunehmend und auf der andern Hälfte abnehmend.
Es sind im Gehäuse der Maschine zweck mässig ventilgesteuerte Mittel zum Einlass von Flüssigkeit in die Kammern, während die selben. in der Grösse zunehmen, und zum Aus treten von Flüssigkeit aus den Kammern. während die letzteren in der Grösse abnehmen. vorgesehen.
Der Statorteil und :der Ktilben sind zweckmässigerweise zwischen, zwei hohlen Gehäuseteälen eingeschlossen, welche die La ger für die Welle, sowie die Einlass:- und Ausla,ssstutzen für die Flüssigkeit tragen. Zwischenthesen Gehäuseteilen, ist genügend Platz gelassen, um den Kolben zu ermög- lich:en; sich frei zu bewegen.
Wenn die Maschine als Pumpe verwendet wird, wind' @dwrch den Einlass Flüssigkeit an gesaugt und unter Druck Zurch den Auslass abgeliefert. Wenn dagegen die Maschine als ,Motor verwendet wird., wird durch den Ein lass Flüssigkeit unter Druck eingeführt und durch. den Auslass wird .die verbrauchte Flüs sigkeit abgelassen.
Falls erwünscht, können Mittel vorgesehen sein, um die Exzentrizität des Kolbens gegen- äber dem Statorteil, zwecks Veränderung der Fördermenge der Pumpe bzw. der Energie abgabe des Motors, zu variieren.
In der beiliegenden Zeichnung sind meh rere Ausführungsformen einer Pumpe gemäss ,der vorliegenden Erfindung beispielsweise darbestellt. Es veranschaulicht: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Pumpe in einer Ebene, welche die Axe der Welle enthält.; Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1; .
- Fig. 3 eine abgebrochene Schnittdarstel- lung in grösserem Massstab, welche einen Ven tilsatz zeigt, Fig. 4 eine abgebrochene Endansicht eines Teils des Statorringes, welche eine Vertiefung zur Aufnahme eines Einlass@ven%tils zeigt, Fig. 5 eine abgebrochene Endansicht eines Teils der Auslassventi1,platte.
Fig. 6 ist ein Längssichnibt ähnlich dem- jenigen nach Fig. 1, jedoch einer Abwand- lung, welche Drehs-ebiAer aufweist, und Fig. 7 ein Querschnitt ähnlich demjeni gen nach Fig. 2,
jedoch einer abgewandelten Anordnung für die radialen Schliessglieder.
In der in den Fig. 1-5 dargestellten Pumpe besitzt der Pumpenkörper zwei Haupt- töle, 10, 11, die aus .Spritzgussstücken be stehen können oder auch auf andere Weise hergestellt sein mögen.
Die Teile 10, 1-1 sind mittels in Abständen voneinander angeord neter Bolzen aneinander 'befestigt, und es sind zwischen denselben eine Einlassöffnungs- platte 12, ein flaches ringförmiges Element 13 des Stators und eine Ausilassventilpl.atte 14 festgeklemmt.
Ein Flüssigkeitseinlassstutzen 15 ist am Teil 11 vorgesehen, .der die Flüssig keit in eine ringförmige Kammer 16 in die sem Teil 11 einführt, welch letzterer sich auf der Aussenseite der Eintrittsöffnun.gs- platte 12 befindet. Ein Flüssigkeitsauslass- stutzen 17 ist an der Auslassventilplatte 14 so vorgesehen, dass er die Flüssigkeit aus einer ringförmigen Kammer 18 an der Aussenstirnseite dieser Platte ausführt.
Im Pumpenkörper ist eine Welle<B>119,</B> deren eines Ende über diesen Körper vorragt, dreh bar gelagert, und dieses Ende ist genutet oder sonstwie beschaffen, zwecks Aufnahme eines Antriebselementes, wie -dies, bei 20 er- ist. Diese Welle ist in Rollenlagern 21, 2'2 gelagert,
welche im Teil 11 und in der Auslassventilplatte 14 angeordnet sind und jedwede radialen Belastungen der Welle auf nehmen. Diese Welle trägt ferner ein Kugel lager 23, das im Teil 10 angeordnet ist und die Welle in ihrer axialen Lage festhält. Öllpackun.gen 24 sind an der Durchschnitts- stelle der Welle durch den Teil 1,0 vorge sehen.
Ein exzentrischer Teil 25 der Welle in der Ebene des Stato@rringes 13 bildet -die innere Lauffläche eines Rollenlagers@ 56, des sen äussere Lauffläche von einem ringförmi gen Kolben 2q gebildet ist, dessen äusserer Durchmesser um einen: genügenden Betrag kleiner ist als der Innendurchmesser des Statorteils, 13; um bei der Drehung der Welle dem Kolben gentigernd: Platz für seine krei sende Bewegung zu lassen.
Die axiale Grösse des Kolbens ist um einexi Bruchteil kleiner als die entsprechende Grösse des Statorteils 13, um zwischen den Seiten flächen des Kolbens und den Platten 12 und 14 genügend Arbeitsspiel zu lassen.
Zwischen dem Statorteil 13 und dem Kol ben sind in Abständen (Winkelabständen) voneinander acht Schliessglieder 2'8 angeord net. Es könnte auch eine andere Anzahl sol cher Glieder vorhanden sein.
Jedes dieser Glieder hat die Form einer flachen Platte, deren Dimension, in der Axialri@chtung ge messen, praktisch gleich .der entsprechenden Dimension. des Kolbens ist, und trägt an seinem radial innern und äussern Ende einen kreisförmig ausgebildeten Kopf. Der äussere Kopf greift schwenkbar in eine passende,
ebenfalls kreisförmig ausgebildete Vertiefung \2'9 in der Innenseite des Statorteils 13 ein und wird dadurch in dieser Vertiefung Dreh bar gehalten, wogegen der innere Kopf in einem ra-dia.len Schlitz 30 in der Aussenseite des Kolbens zwischen den parallelen Seiten dieses Schlitzes gleitbar antigeordnet ist.
Da durch sind die Schliessglieder frei, um im Statorteil 13 eich verschwenken und im Kol ben sieh versehwenken und gleiten: zu kön nen.
Die Schliessglieder verhindern den Kol ben an einer Drehbewegung, so dass er ge zwungen ist, innemhalb, des @Statorteils 13i eine kreisende Bewegung auszuführen. Gleich zeitig teilen die Schliessglieder den Raum zwischen .dem Statorteil 13 und dem Kolben in acht voneinander getrennte Kammern ein, welche in:
ihrer Grösse. von einem Minimum bis zu einem Maximum während der einen Hälfte jeder Drehung der Welle fortschrei tend anwachsen und während der andern Hälfte wieder abnehmen. Auf .diese Weise wird zufolge Verbindens der Kammern mit dem Flüssigkeitseinlass, während die Kam mern in der Grösse zunehmen, Flüssigkeit in dieselben eingesaugt, welche sodann kompri miert und aus .den Kammern in .den Auslass abgeliefert wird, während die Kammern in der Grösse abnehmen.
Es können Mittel verschiedenster Kon struktion zur Steuerung des Flüssigkeits stromes nach oder aus. den Kammern verwen det werden.
In der Anordnung nach den Fig. 1, 3" 4 und 5 sind Einlassventi'le 3'1 je in. einer Ver tiefung 32 in der Endfläche des @Statortei.ls 13, welche der Einlassöffnungsplatte 12 be- nachbart ist, zwecks Zusammenwirkens mit dieser Vertiefung, untergebracht.
Die Vertie fung 32 hat die in Fig. 4 ersichtliche Form, und, es, ist je eine solche Vertiefung in der Mitte zwisehen zwei Schliessg.liede rn so ange ordnet, dass ihre Innenseite durch die Innen fläche des Statorteils 1f3 .durchtritt. Die Ver tiefung 32 befindet sich mit einem Durdhgang 3:8 in der Platte 12 in Flucht, welcher von der Einlasskammer 16 ausführt. Ans.lass- bzw.
A"bgabeven@ile 34 sind je in, einer mit. Stufen vers heuen Vertiefung 35 in der Auslassven- ölplatte 14 von der in Fig. 5 dargestellten Form untergebracht. Diese Vertiefung steht über einen Kanal 36 in der Platte mit der Austrittskammer 18 in Verbindung.
Das Ventil 34 ist befähigt, mit dem einen Ende eines Querkanals 37 im .Statorteil 1-3 in Ver bindung zu treten, wobei dieser Kanal mit seinem undern Ende mit der Vertiefung 32 hinter dem Einlass-ventil in Verbindung steht. Wenn .daher der Druck in den Kammern kleiner ist als in .derEinlasskammer 16, strömt Flüssigkeit in die Kammern über den Durch gang 38 am Ventil 3<B>,</B>1 vorbei.
Wenn der Druck in den Kammern grösser ist als in der Auslasskammer, strömt Flüssigkeit aus den Kammern über das, innere Ende der Vertie fung 32 und über den -Querkanal 37 am Ventil 34 vorbei in .die Auslass.kammer 18.
Falls, erwünscht, können, weitere Einlass- ventile 38, je in einer radialen Vertiefung 319 in der Aussenseite des Kolbens. vorgesehen sein, wie dies in Fig. 3 .dargestellt ist. Ein radialer DureUhgang führt vom innern Ende der Vertiefung in einen Querkanal 40 im Kolben, der mit einem schiefen Kanal 41 in der Einlassöffnungsp'latte 12, in Verbindung steht, welcher Kanal 41 in die Einlasskam- mer 16 mündet.
Die Bewegung des Ventils wird von einem Querstift 42 in der Vertie fung begrenzt.
Die Ventile 31, 34 und' 38 können aus Hartgummi oder einem sonstigen Material bestehen, welehesdurch den Flüssiakeits,- strom, den die Pumpe zu bewältigen hat;, nicht beeinträlchtigt wird.
In der in der Fig. 6 dargestellten Ab wandlung-weisen die Steuermittel Scheiben 43, 44 auf, die auf die Welle 19 zur Drehung mit der letzteren an entgegengesetzten Seiten .des Statörteils 13 und des Kolbens aufgekeilt sind. Dabei sind in der Einl.assscheibe 43 vor es:ehene Kanäle mit den Kammern zwischen g<B>o</B> den Schliessgliedern verbunden, während die Kammern in der Grösse zunehmen, und wei tere Kanäle in der Auslassseheibe 44 sind mit .den Kammern verbunden, während diese -in ,der Grösse abnehmen.
In der der Fig. 2 ähnlichen Ansicht nach Fig. 7 ist eine umgekehrte Anordnung der Schliessglieder dargestellt. In dieser Anord nung ist der innere Kopf jedes Schliessgliedes 28 in einer kreisförmig ausgebildeten Ver tiefung 45, im Kolben 217 schwenkbar gehal ten, wogegen der äussere Kopf zwischen den radialen, parallelen Seitens einer Vertiefung 46 im Statorring 13 sehwenkbar und gleitbar angeordnet ist.
Falls erwünscht, können Mittel zur Ver änderung der Exzentrizität des Kolbens in bezug auf den Statorring 13, zwecks Va- riierens des Masses der Grössenänderung der Kammern während jeder Umdrehung der Welle, vorgesehen sein.
Durchgänge & 0 kön- n@en in dem in Fig. 1 dargestellten Kolben als den letzteren durchtretend vorgesehen sein, um zu verhindern, dass auf den entgegenge setzten Seiten des Kolbens ungleiche Drücke auftreten und dadurch axiale Verschiebungs kräfte entstehen. lassen, und es kann der In nenraum .des ringförmigen Kolbens, sowie dessen Lagerung mit der Einl.asskammer ver bunden sein. um das Entstehen von Druck wirkung daselbst zu verhindern.
Es wird anerkannt werden, dass die Maschine gemäss ,der vorliegenden Erfindung eine Pumpe oder einen Motor bilden kann. Wenn die Maschine als Pumpe verwendet wird, wird deren Welle von aussen angetrie ben, so dass der Pumpe Flüssigkeit unter atmosphärischem bzw. einem andern vorbe- aHmmten Druck zugeführt und sodann von ,der Pumpe unter höherem Druek abgeliefert wird.
Wenn die Maschine als Motor verv,endet wird, wird Flüssigkeit derselben unter Druck zugeführt, so dass die Welle, der die Energie entnommen wird, getrieben wird.
Zwei Maschinen, wovon die eine als Pumpe und die andere als Motor wirkt, können zwecks Bildung eines Krafüibertragungs- Aggregates (Getriebes) ohne weiteres mitein- auder kombiniert werden.
Zwecks Förderung von Flüssigkeiten von s dhr haben Drüeken können mokrere Pu.m- e pen, von denen jede einen Statorring und einen Kolben besitzt, in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden, so da,ss die Kolben auf einer gemeinsamen Welle sitzen und .die von der einen Pumpe gelieferte Flüs- si",keit der Einlassseite der nächstliegenden Pumpe zugeführt wird.
In einer tierartigen Anordnung können die Kolben zwecks Aus- bafancieren,e in winkligen Abständen zuein ander angeordnet sein.
Fluid machine, in particular for power transmission systems and pumping stations. The present invention relates to a fluid machine, in particular for power transmission systems and pumping stations, which have at least one annular piston:
who is inside a. annular stator is arranged eccentrically to this and; performs a circular motion. The diameter of the block is smaller than: the inside diameter:
of the stator part, and there is also a plurality of more or less radially extending, between the stator valley and the piston, the space between the last-mentioned elements;
provided in several chambers from dividing locking members. According to the invention, these locking links are the only connecting links between the stator part and the piston, and furthermore each locking link is in direct rotary engagement with one of these elements and in direct sliding and rotary engagement with the other Element.
The piston is rotatably supported by means of ball bearings or roller bearings on an e "k- zenter on a shaft which extends axially through the stator part.
The radial closing members are preferably designed as plates which, measured in the axial direction, each have approximately the same dimensions as the piston and the stator part.
Each plate has a circular head at its radially inner and outer end, one of which is held pivotably in a matching, circular recess in the stator part or piston, and the other in a radial slot in the Piston or stator engages, and is slidable therein.
With the rotation of the shaft carrying the pistons, the size of the chambers formed between each two adjacent nth closure members changes continuously between a minimum and a maximum, namely on one half: the path of the piston increases and on the other half decreasing.
There are expediently valve-controlled means for the inlet of liquid into the chambers in the housing of the machine, while the same. increase in size, and leak fluid from the chambers. while the latter decrease in size. intended.
The stator part and the cube are expediently enclosed between two hollow housing parts, which carry the bearings for the shaft and the inlet and outlet nozzles for the liquid. Between the housing parts, enough space is left to enable the piston to: en; to move freely.
When the machine is used as a pump, liquid is sucked in through the inlet and delivered under pressure through the outlet. On the other hand, when the machine is used as a motor, fluid under pressure is introduced and passed through the inlet. the used liquid is drained off the outlet.
If desired, means can be provided to vary the eccentricity of the piston with respect to the stator part for the purpose of changing the delivery rate of the pump or the energy output of the motor.
In the accompanying drawing, several embodiments of a pump according to the present invention are shown, for example. 1 shows a longitudinal section through a pump in a plane containing the axis of the shaft. FIG. 5 shows a cross section along line 2-2 of FIG. 1; .
3 shows a broken-off sectional view on a larger scale, which shows a valve set, FIG. 4 shows a broken end view of a part of the stator ring, which shows a recess for receiving an inlet valve, FIG. 5 shows a broken end view of a Part of the exhaust valve plate.
FIG. 6 is a longitudinal view similar to that of FIG. 1, but of a modification which has rotary blades, and FIG. 7 is a cross section similar to that of FIG.
however, a modified arrangement for the radial closing members.
In the pump shown in FIGS. 1-5, the pump body has two main oils, 10, 11, which can be made from injection-molded parts or can also be produced in some other way.
The parts 10, 1-1 are fastened to one another by means of bolts arranged at a distance from one another, and an inlet opening plate 12, a flat annular element 13 of the stator and an outlet valve plate 14 are clamped between them.
A liquid inlet nozzle 15 is provided on part 11, which introduces the liquid into an annular chamber 16 in this part 11, the latter being located on the outside of the inlet opening plate 12. A liquid outlet nozzle 17 is provided on the outlet valve plate 14 in such a way that it discharges the liquid from an annular chamber 18 on the outer face of this plate.
A shaft 119, one end of which protrudes beyond this body, is rotatably mounted in the pump body, and this end is grooved or otherwise designed for the purpose of receiving a drive element such as this at 20. This shaft is supported in roller bearings 21, 2'2,
which are arranged in part 11 and in the outlet valve plate 14 and take any radial loads on the shaft. This shaft also carries a ball bearing 23 which is arranged in part 10 and holds the shaft in its axial position. Oil packs 24 are provided at the intersection of the shaft through part 1.0.
An eccentric part 25 of the shaft in the plane of the static ring 13 forms the inner running surface of a roller bearing 56, the outer running surface of which is formed by an annular piston 2q, the outer diameter of which is smaller than the inner diameter by a sufficient amount of the stator part, 13; in order to spare the piston when the shaft rotates: to leave space for its circling movement.
The axial size of the piston is a fraction smaller than the corresponding size of the stator part 13, in order to allow enough working play between the sides of the piston and the plates 12 and 14.
Between the stator part 13 and the piston, eight closing members 2'8 are arranged at intervals (angular intervals) from one another. There could also be a different number of such links.
Each of these links has the shape of a flat plate, the dimension of which, measured in the axial direction, is practically the same as the corresponding dimension. of the piston and has a circular head at its radially inner and outer ends. The outer head swivels into a suitable,
Also circular recess \ 2'9 in the inside of the stator part 13 and is thereby held in this recess for rotation, whereas the inner head can be slid in a radial slot 30 in the outside of the piston between the parallel sides of this slot is antiged.
Since the closing members are free to swivel in the stator part 13 and to swivel and slide in the Kol ben see: to be able to NEN.
The closing members prevent the piston from rotating, so that it is forced to perform a circular movement within the @Statorteils 13i. At the same time, the closing elements divide the space between the stator part 13 and the piston into eight separate chambers, which are divided into:
their size. grow progressively from a minimum to a maximum during one half of each rotation of the shaft and decrease again during the other half. In this way, by connecting the chambers to the liquid inlet, as the chambers increase in size, liquid is sucked into them, which is then compressed and delivered from the chambers to the outlet as the chambers decrease in size .
There can be means of the most varied of construction to control the flow of liquid to or from. the chambers.
In the arrangement according to FIGS. 1, 3, 4 and 5, inlet valves 3'1 are each in a recess 32 in the end surface of the stator part 13, which is adjacent to the inlet opening plate 12, for the purpose of interacting with this recess.
The recess 32 has the shape shown in Fig. 4, and, there is such a recess in the middle between two Schliessg.liede rn arranged so that their inside through the inner surface of the stator 1f3. Passes. The recess 32 is located with a Durdhgang 3: 8 in the plate 12 in alignment, which runs from the inlet chamber 16. Occasion or
A "bgabeven @ ile 34 are each accommodated in a recess 35 with steps in the outlet valve plate 14 of the shape shown in FIG. 5. This recess is connected to the outlet chamber 18 via a channel 36 in the plate .
The valve 34 is able to come into connection with one end of a transverse channel 37 in the .Statorteil 1-3, this channel with its other end with the recess 32 behind the inlet valve in connection. If the pressure in the chambers is therefore lower than in the inlet chamber 16, liquid flows into the chambers via the passage 38 past the valve 3, 1.
If the pressure in the chambers is greater than in the outlet chamber, liquid flows out of the chambers via the inner end of the recess 32 and via the transverse channel 37 past the valve 34 into the outlet chamber 18.
If desired, further inlet valves 38 can each be in a radial recess 319 in the outside of the piston. be provided, as shown in FIG. 3. A radial passage leads from the inner end of the depression into a transverse channel 40 in the piston, which is connected to an inclined channel 41 in the inlet opening plate 12, which channel 41 opens into the inlet chamber 16.
The movement of the valve is limited by a transverse pin 42 in the recess.
The valves 31, 34 and 38 can consist of hard rubber or some other material which is not affected by the liquid flow that the pump has to deal with.
In the conversion shown in FIG. 6, the control means have disks 43, 44 which are keyed onto the shaft 19 for rotation with the latter on opposite sides of the stator part 13 and the piston. There are in the inlet disk 43 in front of it: former channels connected to the chambers between the closing members, while the chambers increase in size, and further channels in the outlet disk 44 are connected Chambers connected, while these -in decrease in size.
In the view similar to FIG. 2 according to FIG. 7, an inverted arrangement of the closing members is shown. In this arrangement, the inner head of each closing member 28 is in a circular recess 45, held in the piston 217 pivotably th, whereas the outer head between the radial, parallel sides of a recess 46 in the stator ring 13 is arranged so as to be pivotable and slidable.
If desired, means can be provided for changing the eccentricity of the piston with respect to the stator ring 13 in order to vary the degree of change in size of the chambers during each revolution of the shaft.
Passages & 0 can be provided in the piston shown in FIG. 1 as passing through the latter in order to prevent unequal pressures from occurring on the opposite sides of the piston and thereby generating axial displacement forces. and the inner space of the ring-shaped piston and its bearing can be connected to the inlet chamber. to prevent pressure from being created there.
It will be appreciated that the machine according to the present invention can form a pump or a motor. If the machine is used as a pump, its shaft is driven from the outside, so that the pump is supplied with liquid under atmospheric or another predetermined pressure and then delivered by the pump under higher pressure.
When the machine is used as a motor, fluid is supplied to it under pressure so that the shaft from which the power is drawn is driven.
Two machines, one of which acts as a pump and the other as a motor, can easily be combined with one another to form a power transmission unit (gearbox).
For the purpose of pumping liquids from s dhr pressures, mokrere pumps, each of which has a stator ring and a piston, can be accommodated in a common housing, so that the pistons sit on a common shaft and those of The liquid supplied to one pump is fed to the inlet side of the nearest pump.
In an animal-like arrangement, the pistons can be arranged at angular distances from one another for the purpose of balancing out.