CH266467A - Verdrängermaschine mit elastisch verformbaren Arbeitsraumwänden. - Google Patents

Description

  Verdrängermaschine mit elastisch verformbaren Arbeitsraumwänden.    Verdrängermaschinen mit einer Schlauch  leitung am innern Unmfang eines Gehäuses,  über die zwei um 180  versetzte Rollen abge  wälzt werden, sind bekannt.  



  Für höhere Drücke sind diese jedoch nicht       geeignet,    da einerseits mit der Druckerhöhung  die Wanddicke des     Schlauches    stärker werden  muss und damit die Biegungsbeanspruchung  beim überwälzen der Rollen im Quadrat der  Dicke anwächst (die Wandungen müssen so  zusammengepresst werden, dass möglichst eine  vollständige Unterteilung des Arbeitsraumes  im Schlauch stattfindet), anderseits sich die  Reaktionsdrücke auf die Wellenlagerung nach  teilig auswirken.  



  Durch die vorliegende Erfindung können  diese Nachteile beseitigt und eine wirtschaft  liche und einfache Verdrängermaschine ge  schaffen werden, die selbst für höchste Drücke  geeignet ist.  



  Die erfindungsgemässe Maschine besitzt  einen elastisch verformbaren bandförmigen  Ring, der in einem Gehäuse derart befestigt  ist, dass mindestens ein Arbeitsraum zwischen  dem Ring und der Gehäuseinnenseite entsteht.  



  In der Zeichnung sind zwei Ausführungs  beispiele in Form von Pumpen dargestellt.  Fig.1 zeigt einen Längsschnitt nach der  Linie I-I der Fig. 2.  



  Fig.2 zeigt einen Querschnitt nach der  Linie II-II der Fig.1.  



  Fig.3 zeigt einen Teilschnitt nach der  Linie III-III (Fug. 2) durch die eine Pumpe,  und    Fig. 4 zeigt die Führung für Leisten in  Pfeilrichtung R (Fig.3).  



  Fig.5 und 6 zeigen ein Ausführungsbei  spiel einer Pumpe mnit veränderlicher Förder  menge, und zwar ist Fig. 5 ein Längsschnitt  nach Linie V-V der Fig. 6, während Fig. 6  einen Querschnitt nach der Linie VI-VI der       Fig.    5 darstellt.  



  Ein ursprünglich zylindrischer bandförmi  ger Gummiring 1,     dessen    Aussendurchmesser  gleich dem innern Durchmesser des Gehäuses  2 ist, hat. eine, etwas grössere Breite als der  zwischen den beiden Stirnwänden 3 und 4 des  Gehäuses hierfür vorgesehene Platz, so dass  der Ring 1 im eingebauten Zustand axial ver  spannt (gedrückt) ist.  



  Zwei um     1.800    zueinander versetzte, fest.       angeordnete    Brücken 5 und 6 pressen den       Gummiring    1 fest gegen die Gehäuseinnen  seite. Zwischen diesen Brücken beult sich der  Gummiring infolge der axialen Verspannung  nach innen durch und bildet     zwei    um 1800       zueinander    versetzte Arbeitsräume 7 und B.  An den Enden dieser Arbeitsräume schliessen  sich die im Gehäuse ausgearbeiteten Eintritts  öffnungen 9 und Austrittsöffnung 10 an, die  je     nm    1800 zueinander versetzt sind.  



  Der Gummiring 1 ist auf beiden Seiten  durch die     Stirnwände    3 und 4 fest einge  spannt. Zur Abstützung des Gummiringes l  in Richtung zum Gehäusemittelpunkt sind  radial v     ersehiebbar    gelagerte Leisten 11 ange  ordnet, die auf den Schultern 12 und 13 der      Stirnwände 3 und 4 radial nach innen abge  stützt sind.  



  Die Leisten 11 sind in seitlichen Führun  gen 14 gelagert, die den durch Abwälzen der  Rollkörper 15 am innern Umfang der Leisten  entstehenden tangentialen Schub aufnehmen.  Der äussere Umfang der Führungen 14 ist  der Ausbeulung des elastisch verformbaren  Gummiringes 1 angepasst, so dass er während  des Betriebes den Grunmiring gegen die Wir  kung des Arbeitsdruckes abstützen kann und  dadurch die Biegungsbeanspruchung des Rin  ges 1 seitlich, und zwar auf dem Umfang zwi  schen den Rollkörpern 15, auf ein Minimum  reduziert wird.  



  Die Leisten 11 könnten auch dicht aneinan  dergereiht sein und sich auf die Brücken 5  und 6 abstützen (grösstenteils indirekt), die  dann den erwähnten Tangentialschub aufneh  men würden.  



  Vier Rollkörper 15, die um 90  zueinander  versetzt sind, wälzen sich auf dem Umfang  einer mittleren Walze 16, die eine Verdickung  der Antriebswelle 17 bildet, ab. Der äussere  Umfang dieser Rollkörper 15 drückt abwäl  zend über die Leisten 11 den Gummiring 1 an  den durchgebeulten Stellen gegen die Gehäuse  innenseite und unterteilt damit an der jewei  ligen Stelle den betreffenden Arbeitsraum.  



  Beim Drehen der Antriebswelle 17 und da  mit der Walze 16 werden die Rollkörper 15  durch Reibung mitgenommen und wälzen das  Fördergut durch den Arbeitsraum vom Ein  trittsstutzen 9 zum Austrittsstutzen 10. Zur  Unterstützung der Reibkräfte kann selbstver  ständlich auch eine entsprechende Verzahnung  (Planetengetriebe) vorgesehen werden, die  aber nicht notwendig ist, wenn die Konstruk  tion für entsprechende Kraftkomponenten, die  genügend grosse Haftreibung gewährleisten,  ausgelegt wird.  



  Da die auftretenden Kräfte durch die ge  wählte     Anordnung    mit zwei Arbeitsräumen  und vier Rollkörpern sich innerhalb des soge  nannten Planetenreibradgetriebes aufheben,  bleibt die mittlere Walze und damit die Wel  lenlagerung ohne Querbelastung, wodurch  selbst für höchste Drücke einfache Gleitlager    18 und 19 Verwendung finden können. Vor  aussetzung hierfür ist, dass gleiche Drücke in  den gegenüberliegenden Saug- und     Druck-          räumen    durch     Verbindungsleitungen    gegeben  sind.  



  Um ein Schieflaufen der Rollkörper 15 zur  verhindern und ein zwangläufiges Gegenüber  liegen der jeweils in der gleiehen Arbeitsphase  befindlichen Rollkörper zu ermöglichen, sind  die Rollkörper in zwei seitlichen Führungs  ringen 20 und 21 gelagert.  



  Da im Arbeitsraum selbst sich keine glei  tenden Teile bewegen, die einem Verschleiss  ausgesetzt sind, können auch Flüssigkeiten  oder Gase gefördert werden, die bei andern  Punpen einen schnellen Verschleiss verur  sachen würden. Ebenso wichtig ist es, dass  hiermit solches     Fördergut    bewegt werden  kann, das auf keinen Fall mit den Schmier  mitteln der Pumpe oder mit sonstigen Stoffen  in Berührung kommen darf.  



  Es ist selbstverständlich, dass die Maschine  umgekehrt auch als. Motor verwendet werden  kann.  



  Für Gase sind wie bei den bekannten Kol  benmaschinen entsprechende Ventile oder  Schieber zur     Steuerung,        @    des Betriebsmittels  einzubauen, die eine wirtschaftliche       nutzung        durch    Expansion     bzw.    Kompression  ermöglichen.  



  Wählt man eine verstellbare     Anordnung     der Schultern 12 und 13 in radialer     Rielitung.     so wird die     Arbeitsraumgrösse    verändert.     Für     Pumpen     ergibt    sich dadurch eine     veränder-.     liehe Fördermenge, für Motoren eine verän  derliche     Schliiekfähigkeit.     



  Pumpe und Motoren derart zusammen  geschaltet, dass das Betriebsmittel von der  Pumpe zum Motor und von diesem     zurüeh     zur Pumpe einen Kreislauf ausführt, ergibt  ein Getriebe. Pumpe und Motor, bzw.     Pumpt,     oder Motor mit veränderlichen     Arbeitsräumen     zusammengeschaltet, ergibt ein     stufenloses     Getriebe.  



  Die     Verstellbarkeitwäre    bei einer     Ausfülr-          rungsart    gemäss     Fig.    1 bis 4 nur von     -Null    bi  zu einem     Maximalwert    möglich.      Für stufenlos regelbare Getriebe mit einer  Verstellmögliehkeit nach beiden Richtungen  über den Nullpunkt kann die Pumpe beispiels  weise mit vier gleichmässig verteilten Arbeits  räumen     ausgeführt    werden, bei denen je nach  Förderrichtung dlas eine oder andere sich  gegenüberliegende Paar durch Verstellung auf  Null ausgeschaltet wird.

   Die in diesem Falle  gleichmässig am Umfang verteilten Ein- und  Austrittsstutzen wechseln je nach Ausschal  tung des einen oder andern Arbeitsraumpaares  vom Saug- zum Dritekstutzen bzw. vom     Druck-          Zum    Saugstutzen.  



  Die Brücken 5 und 6 kommen dabei in  Wegfall. Die radial verschiebbar gelagerten  Leisten 11 sind hierbei am ganzen Umfang  herumgeführt. Weil der Winkel, der von  jedem Arbeitsraum eingeschlossen wird,     durch     die notwendige gleichmässige Verteilung der  Ein- und Austrittsstutzen kleiner geworden  ist, muss die Anzahl der Rollkörper bei ge  wünschter Entlastung der Wellenlager bei  derartigen Ausführungen von vier auf sechs  erhöht, werden.  



  Die Gehäuseinnenseite kann mit wellen  artigen oder anders profilierten, axial verlau  fenden Rillen versehen sein. die in besondern  Fällen eine bessere Dichtung zwischen dein  elastisch verformbaren Ring und der Gehäuse  innenseite bewirken. Wenn eine mehrteilige  Büchse um den elastisch verformbaren Ring  herum gelegt ist, können solche Rillen an der  Büchseninnenseite vorgesehen sein.  



  Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Ausführungs  beispiel einer Pumpe mit veränderlicher För  dermenge.  



  Der elastisch verformbare Ring 26, aus  Gummi hergestellt, ist mit Vorspannung über  den äussern     Umfang    der Leisten 35, 36 und  Brücken 39 gezogen, so dass die Leisten nach  dem Überwälzen der Rollkörper 32 nach dem       Gehäusemittelpunkt    gezogen werden, wodurch  die Bildung der Saugkammern unterstützt  wird. Selbstverständlich können auch andere  Einrichtungen vorgesehen werden, die ent  sprechende Kräfte auf die Leisten 35, 36 oder  den Ring 26 nach innen ausüben. Durch Er  zeugen eines Überdruckes in den Saugkam-         eiern    gegenüber dem innern     mechanischen     Pumpenraum kann beispielsweise auch die  Bildung der Saugräume erzielt oder unter  stützt werden.  



  Zur Befestigung und Dichtung ist der  Gummiring 26 seitlich mit     Wulsten    27 ver  sehen.  



  Zur Montage ist eine zweiteilige Büchse 28  um den Gummiring 26 zwischen den Wulsten  27 leerumgelegt, welche Büchse mit dem äussern  Umfang in den innern Umfang des Gehäuses  25 passt. Für besonderes     Fördergut    kann diese  Büchse 28 aus entsprechendem Werkstoff her  gestellt     werden,    wodurch das     Gehäuse    25 bei       vollständiger    Abdeckung unbeeinflusst bleibt  und ausserdem eine billige Auswechselbarkeit  gegeben ist. Diese Büchse kann auch am innern  Umfang besonders verschleissfest ausgefüttert  werden.  



  Zur Verbesserung der     Druckübertraguiim     der Leisten 35 auf den Gummizylinder 26,  besonders in dem Bereich der den Gummiring       herauswälzenden    Rollkörper 32, sind im Pro  fil halbrunde Zwischenleisten 36 vorgesehen,  die in dem äussern Rand der Leisten 35 dreh  bar gelagert sind.  



  Zur     Führung    der Rollkörper 32 sind die  Planetenträger 34 in den Stirnwänden 30 ge  lagert. Die Welle mit, der     innern    Walze 31 ist  in den Naben der     mitumlaufenden    Planeten  träger gelagert.  



  Durch diese Lageranordnung wird erreicht:  1. Die Gleitgeschwindigkeit der     schnell-          laufenden    Wellenzapfen wird reduziert..  



  2. Etwaige Kräfteverlagerungen     durch     Fremdkörper oder ungleiche Wandstärken des  Gummiringes wirken sich nicht auf die Wel  lenlagerung, sondern nur auf die Planeten  trägerlagerung aus, für die neben einer grö  sseren Lagerfläche eine kleine     Gleitgeschwin-          digkeit    entsprechend der geringen Drehzahl  des Planetenträgers in Frage kommt.  



  3. Guter     Wirkungsgrad.     



  Die     Veränderung    der Fördermenge ist im  vorliegenden Beispiel dadurch ermöglicht, dass  kegelartige bzw. keilförmige Ringe 41 axial  einstellbar als Unterlage für eine Schrägfläche  der ebenfalls     keilförmigen    Auflageenden     de,.         Leisten 35 dienen und durch Drehen der bei  den seitlichen Schrauben 44 mittels Gestänge  45 über die seitlichen Kappen 43 und Bolzen  42 bewegt werden.  



  Die Fördermenge kann in dem vorliegen  den Beispiel von Null bis zu einem Maximal  wert verändert werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verdrängermaschine mit elastischem Ge bilde, das zur Begrenzung von Arbeitsräumen in einem Gehäuse dient, und reit mehreren Abwälzrollen, welche die Arbeitsräume an der jeweiligen Wälzstelle unterteilen, dadurch ge kennzeichnet, dass das erwähnte Gebilde aus einem elastisch verformbaren, bandförmigen Ring besteht, der derart im Gehäuse befestigt ist, dass zwischen den zusammengehörigen Ein und Austrittsöffnungen des Gehäuses zwischen diesem und dem Ring je ein allerseits abge schlossener Arbeitsraum entsteht. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verdrängermaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der ela stisch verformbare Ring eine zylindrische Grundform hat, derart, dass er beim Einbau verspannt wird und die gewünschten Arbeits räume durch die such ergebenen radialen Ausbuchtungen des Ringes gebildet werden. 2. Verdrängermaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ab stützung des elastisch verformbaren Ringes in Richtung Gehäusemitte radial bewegliche Lei sten vorgesehen sind, die sich auf Schultern der Stirnwände des Gehäuses radial nach innen abstützen. 3.

   Verdrängermaschine nach Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten dicht aneinandergereiht sind und sich gegen fest angeordnete Brücken (5 und 6) abstützen und den durch das Abwälzen der Rollkörper auf sie ausgeübten tangentialen Schub auf diese Brücken übertragen. 4. Verdrängermaschine nach Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten in seitlichen Führungen der Stirn wände gelagert sind, die den durch das Ab- wälzen der Rollkörper verursachten tangentia- len Schub aufnehmen. 5.

   Verdrängermaschine nach Unteran spruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Führungen am äussern Umfang eine der Ausbeulung des elastisch verformbaren Ringes entsprechende Form aufweisen, die während des Betriebes eine Abstützung des Ringes an den Seiten der Ausbeulung zwi schen den Rollkörpern, an den Übergangsstel len zu den Leisten, bewirken, so dass die Be anspruchung des Ringes an diesen Stellen auf ein Minimum reduziert wird. 6. Verdrängermaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass zweck, Ausgleich der Kräfte eine gerade Anzahl Ar beitsräume und Rollkörper (14) angeordnet sind, wobei je zwei Arbeitsräume bzw. Roll- körper um 180 zueinander versetzt sind. 7.

   Verdrängermaschine nach Unteran spruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkörper derart angeordnet sind, dass sie sich an einer in der Gehäusemitte befindlicher; Walze abstützen und abwälzen. B. Verdrängermaschine nach Unteran spruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Mitte befindliche Walze einen Teil der Maschinenwelle bildet. 9. Verdrängermaseliine nach Unteran spruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zu Vermeidung von Zahnrädern und damit zur Vereinfachung die Anpressdrüeke zwischen Walzen und Rollkörper so gewählt werden, dass zur Übertragung der Drehmomente die Haftreibung zwiselien den abwälzenden Kör pern genügt.

   10. Verdrängermasehine nach Unteran sprüchen und 9, dadurch gekennzeichnet. dass die Schultern (12 Lind 13), gegen die sieh die radial beweglichen Leisten l11) abstützen, einstellbar sind. 11. Verdrängermasehine nach Unteran spruch 4, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Leisten durch den elastisch verformbaren Ring nach dem Gehäusemittelpunkt zu belastet sind, wodurch die Saugraumbildung verbes sert wird. 12.

   Verdrängermaschine nach Unteran spruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Ring im ungespannten, also nicht eingebauten Zustand einen kleineren Durchmesser hat als im eingebauten Zustand und damit nur mit einer Vorspannung über die Leisten und Brücken gezogen werden kann, so dass die Leisten nach der Gehäuse mitte zu belastet werden, wodurch die Saug- raunmbildung unterstützt wird. 13.

   Verdrä ngermaschine naech Unteran spruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten am äussern Rand als Teile zur Anlage am innern Umfang des elastisch verformbaren Ringes drehbar gelagerte Zwischenleisten tra gen, die auch bei den Stellen des Umfanges, an denen die Rollkörper die Arbeitsraum unterbrechung herbeiführen, eine einwand freie Druckübertragung über die Leisten auf den elastisch verformbaren Ring gestatten. 14. Verdrängermascbine nach Unteran spruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkörper durch Planetenträger geführt werden. 15. Verdrängermaschine nach Unteran spruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenträger in den Stirnwänden drehbar gelagert sind. 16.

   Verdrängermasehine nach Unteran- sprueh 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle in den Naben der Planetenträger ge lagert ist. 17. Verdrängermaschine nach Unteran spruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch verformbare Ring an beiden Seiten je eine Verstärkung erhält, der zur Befesti gung des Ringes und zur Dichtung der Arbeitsräume dient. 18. Verdrängermaschine nach Unteran spruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrteilige Büchse um den elastisch verform baren Ring herumgelegt ist, welche Büchse den Einbau dieses Ringes erleichtert und eine Aus fütterung des Gehäuses bildet. 19.

   Verdrängermaschine nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseinnenseite mit axial verlaufenden Ril len versehen ist, die eine bessere Dichtung zwischen dem elastisch verformbaren Ring und der Gehäuseinnenseite bewirken. 20. Verdrängermasehine nach Unteran sprüchen 18 und 19, wobei die Rillen an der Büelisleninnenseite vorgesehen sind. ?1. Verdrängermaschine nach Unteran spruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung der radial veränderlichen Schul tern axial verschiebbar gelagerte Keilringe verwendet sind, auf denen sich die Auflager enden der Leisten mit entsprechender Ab- sehrägung abstützen.