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.
Displacement machine with elastically deformable work space walls. Displacement machines with a hose line on the inside perimeter of a housing, over which two roles offset by 180 are rolled abge, are known.
However, these are not suitable for higher pressures because, on the one hand, the wall thickness of the hose has to become thicker with the increase in pressure and thus the bending stress increases by the square of the thickness when rolling over the rollers (the walls must be pressed together so that the working space is as completely divided as possible in the Hose takes place), on the other hand, the reaction pressures have a detrimental effect on the shaft bearing.
The present invention eliminates these disadvantages and creates an economical and simple displacement machine that is suitable even for the highest pressures.
The machine according to the invention has an elastically deformable band-shaped ring which is fastened in a housing in such a way that at least one working space is created between the ring and the inside of the housing.
In the drawing, two execution examples are shown in the form of pumps. FIG. 1 shows a longitudinal section along the line I-I of FIG.
FIG. 2 shows a cross section along the line II-II of FIG.
3 shows a partial section along the line III-III (Fig. 2) through the one pump, and Fig. 4 shows the guide for strips in the direction of the arrow R (Fig. 3).
5 and 6 show an exemplary embodiment of a pump with variable delivery rate, namely FIG. 5 is a longitudinal section along line V-V of FIG. 6, while FIG. 6 shows a cross section along line VI-VI of FIG.
An originally cylindrical bandförmi ger rubber ring 1, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the housing 2, has. a slightly larger width than the space provided for this between the two end walls 3 and 4 of the housing, so that the ring 1 is axially tensioned (pressed) ver when installed.
Two staggered by 1,800, fixed. arranged bridges 5 and 6 press the rubber ring 1 firmly against the inside of the housing. Between these bridges, the rubber ring bulges inward due to the axial tension and forms two working spaces 7 and B offset by 1800 to one another. At the ends of these working spaces, the inlet openings 9 and outlet opening 10 in the housing adjoin each other, each nm 1800 to one another are offset.
The rubber ring 1 is firmly clamped on both sides by the end walls 3 and 4. To support the rubber ring l towards the center of the housing are radially displaceably mounted strips 11 are arranged, which are supported on the shoulders 12 and 13 of the end walls 3 and 4 radially inwardly abge.
The strips 11 are stored in lateral guides 14 that absorb the tangential thrust resulting from the rolling of the rollers 15 on the inner circumference of the strips. The outer circumference of the guides 14 is adapted to the bulge of the elastically deformable rubber ring 1 so that it can support the Grunmiring against the action of the working pressure during operation and thereby the bending stress of the Rin ges 1 laterally, on the circumference between the Rolling bodies 15, is reduced to a minimum.
The strips 11 could also be dergreiht closely aneinan and be supported on the bridges 5 and 6 (mostly indirectly), which would then absorb the aforementioned tangential thrust.
Four roller bodies 15, which are offset by 90 to one another, roll on the circumference of a central roller 16, which forms a thickening of the drive shaft 17. The outer circumference of this roller body 15 presses abwäl zend over the strips 11, the rubber ring 1 at the bulged points against the inside of the housing and thus divided the respective work space at the respective point.
When the drive shaft 17 rotates and there with the roller 16, the rolling elements 15 are carried along by friction and roll the conveyed material through the working space from the inlet nozzle 9 to the outlet nozzle 10. To support the frictional forces, a corresponding toothing (planetary gear) can of course also be provided, but this is not necessary if the construction is designed for corresponding force components that ensure sufficient static friction.
Since the forces generated by the chosen arrangement with two working spaces and four rolling elements cancel each other out within the so-called planetary friction gear, the middle roller and thus the Wel lenlagerung remains without transverse load, which means that even for the highest pressures, simple plain bearings 18 and 19 can be used. The prerequisite for this is that there are equal pressures in the opposite suction and pressure chambers through connecting lines.
In order to prevent skewing of the rolling bodies 15 and to allow an inevitable opposite of the rolling bodies located in the same working phase, the rolling bodies are rings 20 and 21 mounted in two lateral guide.
Since there are no sliding parts that are exposed to wear and tear in the work area, liquids or gases can also be conveyed that would cause rapid wear in other points. It is just as important that this means that conveyed goods can be moved that must not come into contact with the lubricants of the pump or with other substances.
It goes without saying that the machine is also called the reverse. Motor can be used.
For gases, as in the known Kol benmaschinen, appropriate valves or slides to control @ the operating medium are to be installed, which enable economical use through expansion or compression.
If you choose an adjustable arrangement of the shoulders 12 and 13 in a radial direction. this changes the size of the work area. This results in a variable for pumps. Borrowed delivery rate, variable closing ability for engines.
Pump and motors connected together in such a way that the operating medium circulates from the pump to the motor and from this back to the pump, resulting in a transmission. Pump and motor, or pumps, or motor with variable working spaces connected together, results in a continuously variable transmission.
In an embodiment according to FIGS. 1 to 4, the adjustability would only be possible from zero to a maximum value. For continuously variable transmissions with an adjustment in both directions above the zero point, the pump can, for example, be designed with four evenly distributed workspaces in which, depending on the direction of delivery, one or the other opposing pair is switched off by adjusting to zero.
In this case, the inlet and outlet nozzles, which are evenly distributed around the circumference, change from the suction to the suction nozzle or from the pressure to the suction nozzle, depending on the disconnection of one or the other workspace pair.
Bridges 5 and 6 are no longer used. The radially displaceably mounted strips 11 are guided around the entire circumference. Because the angle that is enclosed by each working space has become smaller due to the necessary uniform distribution of the inlet and outlet nozzles, the number of rolling elements must be increased from four to six in such designs if the load on the shaft bearings is desired.
The inside of the housing can be provided with wave-like or otherwise profiled, axially extending grooves. which in special cases cause a better seal between your elastically deformable ring and the inside of the housing. If a multi-part sleeve is placed around the elastically deformable ring, such grooves can be provided on the inside of the sleeve.
5 and 6 show an embodiment example of a pump with a variable För quantity.
The elastically deformable ring 26, made of rubber, is drawn with pretension over the outer circumference of the strips 35, 36 and bridges 39, so that the strips are drawn towards the center of the housing after the rolling elements 32 have rolled over, thereby helping to form the suction chambers . Of course, other devices can also be provided that exert corresponding forces on the bars 35, 36 or the ring 26 inward. By generating an overpressure in the suction chambers compared to the internal mechanical pump chamber, the formation of the suction chambers can also be achieved or supported, for example.
For fastening and sealing the rubber ring 26 is seen laterally with beads 27 ver.
For assembly, a two-part sleeve 28 is wrapped around the rubber ring 26 between the beads 27, which sleeve fits with the outer circumference into the inner circumference of the housing 25. For special material to be conveyed, this sleeve 28 can be made of a suitable material, so that the housing 25 remains unaffected when it is completely covered and, in addition, it can be replaced cheaply. This sleeve can also be lined with a particularly wear-resistant inner circumference.
To improve the pressure transmission of the strips 35 on the rubber cylinder 26, especially in the area of the rolling element 32 rolling out the rubber ring, semicircular intermediate strips 36 are provided in the profile, which are rotatably mounted in the outer edge of the strips 35 bar.
To guide the rolling body 32, the planetary carriers 34 are superimposed in the end walls 30 ge. The shaft with the inner roller 31 is supported in the hubs of the rotating planet carrier.
This bearing arrangement achieves: 1. The sliding speed of the high-speed shaft journals is reduced ..
2. Any shifts in forces caused by foreign bodies or unequal wall thicknesses of the rubber ring do not affect the shaft bearing, but only the planetary carrier bearing, for which, in addition to a larger bearing surface, a low sliding speed corresponding to the low speed of the planetary carrier is possible.
3. Good efficiency.
The change in the delivery rate is made possible in the present example by the fact that cone-like or wedge-shaped rings 41 are axially adjustable as a base for an inclined surface of the likewise wedge-shaped support ends de,. Bars 35 are used and are moved by turning the side screws 44 by means of rods 45 over the side caps 43 and bolts 42.
In the present example, the delivery rate can be changed from zero to a maximum value.