CH361718A - Device for converting the pressure energy of a fluid into mechanical energy or vice versa - Google Patents

Device for converting the pressure energy of a fluid into mechanical energy or vice versa

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CH361718A
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CH
Switzerland
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pressure
wing
chamber
channel
rotor
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Application number
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German (de)
Inventor
Edwin Adams Cecil
Ho Sun Yung
Original Assignee
American Brake Shoe Co
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08Rotary pistons
    • F01C21/0809Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0818Vane tracking; control therefor
    • F01C21/0854Vane tracking; control therefor by fluid means
    • F01C21/0863Vane tracking; control therefor by fluid means the fluid being the working fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C2/3441Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
    • F04C2/3442Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation the surfaces of the inner and outer member, forming the working space, being surfaces of revolution

Description

  

  Vorrichtung zur Umwandlung der Druckenergie     eines        Fluidums    in mechanische Energie  oder umgekehrt    Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur  Umwandlung der Druckenergie eines Fluidums in  mechanische     Energie    oder umgekehrt, bei welcher  Flügel hydraulisch in radialer Richtung nach aussen  gedrückt werden, mit einem Gehäuse mit einer       Rotorkammer,    einem     Einlasskanal    und     einem    Aus  lasskanal und mit einem drehbar gelagerten Rotor,  der in dieser Kammer in bezug auf deren Umfangs  wand so angeordnet ist,

   dass ein     Flüssigkeitsübertra-          gungsabschnitt    zwischen dem     Auslasskanal    und dem       Einlasskanal    gebildet ist, wobei der Rotor Schlitze  aufweist, die sich in demselben im     wesentlichen     radial erstrecken und in denen     Flügel    angeordnet  sind, die sich unabhängig voneinander hin und her  bewegen können, wobei diese Flügel an ihrem radial       äussern    Ende Dichtungsmittel aufweisen, welche die  Umfangswand der genannten Kammer berühren, ge  kennzeichnet durch hydraulisch     beaufschlagte    Mit  tel, die dem hydraulischen Druck Angriffsflächen  bieten, um entgegengesetzte,

   radial gerichtete Druck  kräfte auf den Flügel auszuüben; durch Mittel, um  diese Druckkräfte auf den Flügel stets mindestens  zum     grösseren    Teil gegeneinander auszugleichen,  durch hydraulisch betätigte Mittel, um den Flügel  radial nach aussen gegen die Umfangswand der  Kammer zu drücken, und durch Mittel, um Fluidums  druck vom Druckkanal diesen hydraulisch betätigten  Mitteln zuzuführen, wobei diese hydraulisch betätig  ten Mittel den Flügel radial nach aussen drücken,       wenn    der Druck auf die entgegengesetzt wirkenden  Angriffsflächen geringer ist als der Druck im Druck  kanal.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des  Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:       Fig.    1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine  Pumpe,         Fig.    2 und 3 vertikale Querschnitte gemäss den  Linien     11-II    bzw.     111-III    von     Fig.    1 und       Fig.    4     einen    Schnitt durch eine     Einzelheit,    in  grösserem     Massstabe,    welcher Schnitt die     Konstruktion     des Flügels und der Kolben zeigt.  



  In der Zeichnung ist die Pumpe als Ganzes mit  dem     Bezugszeichen'    20 bezeichnet, und zwar handelt  es sich bei dem ausgewählten Ausführungsbeispiel  um eine Pumpe von unausgeglichener Bauart. Die  Pumpe hat ein Gehäuse, das Endteile 21 und 22  sowie     einen        abstandhaltenden    Teil 23 aufweist. Der  letztgenannte Teil hat eine durchgehende Bohrung  24, welche eine     Rotorkammer    bildet, wenn die Teile  21, 22 und 23 zusammengefügt sind.

   Wie gesagt,  ist die Pumpe von unausgeglichener Bauart, und die  Bohrung 24 ist im     wesentlichen    kreisförmig, wobei  die sie umgebende Wandung zwei kreisbogenförmig  gewölbte Abschnitte 25 und 26 aufweist, welche  ihren Mittelpunkt auf der Rotationsachse der Pum  penwelle 27 haben, jedoch verschieden grosse Radien  besitzen. Diese Abschnitte 25 und 26 sind miteinan  der durch kreisbogenförmige     Wandungsabschnitte     verbunden, welche gleiche Radien haben, gemessen  von einem gegenüber der Rotationsachse der     Welle     27 versetzten     Zentrum.     



  Die Gehäuseteile 21 und 22 sind mit Nadellagern  28 und 30 versehen, auf welchen die Welle 27  drehbar gelagert ist. Der Teil 21 hat eine Bohrung  für die Welle, welche sich vollständig durch den Teil  21 hindurch erstreckt, so dass das Ende der Welle  aus dem     @    Gehäuse vorragt, um mit einer Riemen  scheibe,     einer    Kupplung oder irgendeiner andern  Vorrichtung versehen zu werden, welche von     einem     Motor aus eine Drehbewegung auf diese Welle über  trägt. Der Teil 21 ist mit     einer    Dichtung 31 versehen,  welche die Welle     umgibt,    und zwar in der Nähe des      äussern Endes der die Welle aufnehmenden Bohrung.

    Zwischen der Dichtung 31 und dem Nadellager 30  weist der Gehäuseteil 21 eine ringförmige Nut 32  auf, um     Flüssigkeit    aufzunehmen, welche längs der  Welle fliessen bzw. zwischen einer Dichtung 33 und  der Welle hindurch sickern kann. Ein Kanal 34  erstreckt sich von der Nut 32 zu einer     Ausnehmung     35, welche in der Oberfläche des Gehäuseteils 21  vorgesehen ist, die mit dem Gehäuseteil 23 in Be  rührung steht.  



  Eine zweite     Dichtung    33 ist in dem Gehäuseteil  22 vorgesehen, um ebenfalls den Austritt von Flüs  sigkeit aus dem Nadellager 28 bzw. aus dem     innseits     dieser Dichtung befindlichen Raum um die Welle zu       verhindern.    Der Teil 22 hat eine     Ausnehmung    36,  in welche das innere Ende der Welle 27 hineinragt.  Diese     Ausnehmung    ist durch einen Kanal 37 mit  einem     Einlasskanal    38 verbunden, der in dem Teil  22 vorgesehen ist, wobei der     Einlasskanal    38 einen  mit Gewinde versehenen     äussern    Abschnitt 40 hat,  welchem beim Betrieb der Pumpe Flüssigkeit zuge  führt wird, z.

   B. von einem Reservoir oder von  irgendeiner andern Flüssigkeitsquelle. Der Teil 22  hat einen zweiten Kanal 41, welcher den     Auslass-          kanal    darstellt, wobei dieser Kanal in seinem äussern  Abschnitt 42 mit Gewinde versehen ist, um mit einer  Leitung verbunden zu werden, die zu einem Punkt  führt, in welchem die von der Pumpe gelieferte  Flüssigkeit benötigt wird.  



  Der Teil 21 hat eine     Ausnehmung    43, welche  dem Kanal 41 gegenübersteht, wobei diese     Aus-          nehmung    und dieser Kanal durch Bohrungen 44 im  abstandshaltenden Gehäuseteil 23 verbunden sind.  Die     Ausnehmung    35 und der Kanal 38 stehen eben  falls einander gegenüber und sind durch     ähnliche     Bohrungen 44 im     abstandhaltenden    Gehäuseteil 23  miteinander verbunden.

   Die     Ausnehmungen    35 und  43 sind so vorgesehen, dass beim Arbeiten der Pumpe  die Flüssigkeit unbehinderten Zugang zu     Flüssigkeits-          übertragungstaschen    45 hat, die von den Gehäuse  wänden, der Aussenfläche 46 eines Rotors 47 und  Flügeln 48 gebildet werden, welch     letztere    vom  Rotor getragen werden und mit den Gehäusewänden  in Berührung sind.  



  Der Rotor 47 ist mit der Welle 27 durch einen  Keil 50 zu gemeinsamer Drehung verbunden, wobei  der Rotor in der Bohrung 24 des     abstandhaltenden     Gehäuseteils 23 angeordnet ist. Die Flügel 48 haben  eine solche Breite, dass nur ein sehr kleines Spiel  zwischen denselben und den nächstliegenden Stirn  seiten der     Gehäuseteile    21 und 22 vorhanden ist;  die Flügel müssen eine Gleitdichtung mit diesen       Stirnseiten    bilden. Im dargestellten. Beispiel sind  die Flügel verhältnismässig dick und     weisen    sie       V-förmige        Ausnehmungen    in ihren Seitenkanten und  an ihrem äussern Ende auf.

   Durch diese V-förmigen       Ausnehmungen    werden voneinander in einem gewis  sen Abstand stehende Dichtungskanten gebildet, die  mit der Umfangswand und den Seitenwänden der       Rotorkammer    in oder nahezu in Berührung stehen.    Die     Ausnehmungen    48' im äussern Ende der Flügel  sind durch die     Ausnehmungen    in den Seitenkanten  der Flügel mit den innern Enden der radialen  Schlitze verbunden, welche im Rotor vorgesehen  sind, um die Flügel aufzunehmen. Diese Schlitze sind  sehr genau gearbeitet, so dass ein dichter Gleitsitz  zwischen den Flügeln und dem Rotor besteht.

   Durch  Verbindung der Räume an den innern und an den  äussern Enden der Flügel, werden diese Flügel in  bezug auf den Flüssigkeitsdruck stets im wesentli  chen ausgeglichen, das heisst, dass die Drücke an den  innern und an den äussern Enden gleich sein werden,  und dass sie auf Endflächen der Flügel wirken wer  den, welche im wesentlichen einander gleich sind.  Wenn die Pumpe im Betrieb einem Flüssigkeits  druck ausgesetzt ist, wird dieser Druck infolgedessen  nicht bzw. nicht nennenswert das Bestreben haben,  die Flügel in der einen oder in der andern Richtung  zu bewegen bzw. zu drücken.  



  Wie in     Fig.    1 und 3 gezeigt ist, haben die Stirn  flächen der Gehäuseteile 21 und 22 gewölbte     Aus-          nehmungen    51 und 52, die vorgesehen sind, um mit  den     innern    Enden der Flügelschlitze des Rotors in       übereinstimmung    gebracht zu werden. Diese     Aus-          nehmungen    51 und 52 sind neben und in überein  stimmung mit dem     Einlasskanal    38 bzw. dem Auslass  kanal 41 angeordnet und erstrecken sich über den  selben Drehwinkel wie diese Kanäle.

   Die     Aus-          nehmung    51 ist mit dem     Einlasskanal    38 durch  Schlitze 53 verbunden, während die     Ausnehmung     52 mit dem     Auslasskanal    41 durch einen     Schlitz    54  verbunden ist. Die     Ausnehmungen    51 und 52 werden  Flüssigkeit aufnehmen, die den im benachbarten  Kanal 38 bzw. 41 herrschenden Druck hat. Die  innern Enden der Flügel werden somit dem gleichen  Druck ausgesetzt sein wie die äussern Enden der  selben, wenn die     Flügelschlitze    mit den Einlass- und       Auslasskanäle    in Übereinstimmung stehen.

   Die Ge  häuseteile 21 und 22 sind ferner mit Nuten 55 ver  sehen, um Flüssigkeit von     Einlasskanaldruck    zu den  Öffnungen für die Welle und die Nadellager zutreten  zu lassen. Dieser Druck wird durch eine Nut 56 von  dem einen zu dem andern Ende des Rotors geführt,  wobei diese Nut mit einer ringförmigen Nut 57 ver  bunden ist, die in der Wandung der zentralen     öff-          nung    des Rotors enthalten ist. Die Nut 57 ist vor  gesehen, um Druckflüssigkeit dem innern Ende von  Kolbenkammern oder Zylindern zuzuführen, welche  im Rotor 47     ausgespart    sind.

   Diese Zylinder er  strecken sich radial von der Nut 57 aus zu den       innern    Enden der Flügelschlitze, und in denselben  sind als Kolben dienende Stifte 60 gleitbar angeord  net, welche dazu dienen, auf die Flügel einzuwirken  und dieselben mit geringer Kraft gegen die Umfangs  wand der     Rotorkammer    zu drücken. In der darge  stellten Ausführungsform ist für jeden Flügel ein als  Kolben dienender Stift vorgesehen. Es ist klar, dass  mehr Kolben verwendet werden     könnten,    wenn dies  wünschbar erscheinen sollte, und auch dass die Kol  bendurchmesser von den gezeigten Proportionen ab-      weichen könnten, wenn mehr oder weniger Druck  erforderlich ist, um die Flügel nach aussen zu  drücken.

   Die dargestellten Kolben haben einen  Durchmesser, der geringer ist als die Flügeldicke,  und sind gewählt worden, um eine zur Erzielung der  gewünschten Wirkung berechnete Kraft auszuüben;  die Grösse der Kolben kann geändert werden,     wenn     mehr oder weniger Kraft erforderlich ist, um die  Flügel in dichtender Berührung mit der Umfangs  wand der     Rotorkammer    zu halten.    Wie     früher    bereits erwähnt wurde, sind die Ab  schnitte 25 und 26 der Umfangswand so gewölbt,  dass ihr Zentrum mit der Rotationsachse der Welle  27 zusammenfällt.

   Die Dichtungskanten der Flügel  werden somit beide die Aussenwand an diesen Punk  ten berühren und ein Entweichen von Flüssigkeit von  einer Seite des Flügels zu seiner andern Seite verhin  dern oder auf ein äusserst geringes Ausmass redu  zieren. Es ist klar, dass, wenn die Flügel sich beim       Einlasskanal    bzw.     Auslasskanal    befinden, die Drücke  dieser Kanäle auf beiden Seiten der Flügel herrschen  werden sowie in den     Ausnehmungen    in den Seiten  kanten der Flügel. Dieser Druck wird ebenfalls in  den Flügelschlitzen am innern Ende der Flügel herr  schen, da diese Schlitze zu den     Ausnehmungen    51  und 52 Verbindung haben, die mit dem Einlass- bzw.

    dem     Auslasskanal    verbunden sind; ferner sind auch  die     Ausnehmungen    48' an den äussern Enden der  Flügel mit den innern Enden der     Aufnahmeschlitze     der Flügel verbunden, und zwar durch die Nuten in  den Seitenkanten der Flügel. Wenn die Flügel sich  über die Dichtungsabschnitte 25 und 26 bewegen,  kann der     Druck    im Raume 48' zwischen den Dich  tungskanten am äussern Ende der Flügel etwas va  riieren, infolge eines gewissen     Leckens    der Flüssig  keit an den Dichtungskanten.

   Wenn der Druck va  riiert, wird auch der Druck an den innern Enden der  Flügel variieren, infolge der Verbindung der Räume  an den innern und     äussern    Enden der Flügel durch  die in ihren Seitenkanten vorgesehenen Nuten.  



  Die     aufeinanderliegenden    Flächen der Gehäuse  teile 21 bzw. 22 und 23 weisen     ringförmige    Nuten  auf zur Aufnahme von Dichtungsringen 62. Diese  Dichtungsringe sind in den Dichtungsnuten zusam  mengedrückt und dienen dazu, den Austritt von  Flüssigkeit zwischen den Gehäuseteilen zu verhin  dern. Die Gehäuseteile werden durch Schrauben 61  zusammengehalten, die sich durch in Flucht     mit-          einanderl'iegende        Bohrungen    dieser Teile erstrecken.  



  Beim Betrieb der Pumpe dreht sich der Rotor  im     Gegenuhrzeigersinne,    bezogen auf     Fig.    2. Die       Flüssigkeitsübertragungstaschen    nehmen bei ihrer  Bewegung in der untern Hälfte der     Rotorkammer     infolge der     Exzentrizität    der Bohrung 24 in bezug  auf den Rotor 47 an Volumen zu, so dass     Flüssigkeit     durch den     Einlasskanal    in diese Taschen gesaugt  wird.

   Die fortgesetzte Drehung des Rotors bewegt  die in den     übertragungstaschen    befindliche Flüssig  keit an dem Dichtungsabschnitt 25 der Umfangs-         wandung    vorbei, so dass die Übertragungstaschen mit  dem     Auslasskanal    41 und der     Ausnehmung    43 in  Verbindung kommen.

   Indem die     übertragungs-          taschen    sich weiterbewegen, nimmt ihr Volumen  infolge der     Exzentrizität    des Rotors in bezug auf die  Kammer ab, und Flüssigkeit wird aus diesen Taschen  in den     Auslasskanal        gedrückt.    Da der     Auslasskanal     durch die Nut 54, die     Ausnehmung    52 und die Nut  55 mit dem dortigen, die Welle umgebenden Raum  verbunden ist, wird der     Ausgangsdruck    auch in  diesem Raum bestehen und durch die Nuten 56 und  57 auf die     innern    Enden aller als Kolben wirkender  Stifte 60 wirken.  



  Im Betrieb werden somit die Kolben 60 durch  die Druckflüssigkeit radial nach aussen gedrückt,  während die Flügel 48 sich in der Bohrung 24 zwi  schen der     10-Uhr-    und der     2-Uhr-Stellung    fortbewe  gen (im     Gegenuhrzeigersinne    von     Fig.    2);

   während  die Flügel sich zwischen der     2-Uhr-    und der     10-Uhr-          Stellung,    also längs des     Auslasskanals    41, fortbewe  gen, werden sie im wesentlichen nur durch die  eigene Zentrifugalkraft und diejenige der Kolben 60  sowie hydraulisch durch die Kolben nach aussen ge  drückt, da diese den auf sie wirkenden Flüssigkeits  druck auf die Flügel     übertragen,    so dass die von  einander distanzierten Dichtungskanten fest     mit    der  Umfangswand der     Rotorkammer    in     Berührung    kom  men.

   Da die Flüssigkeitsdrucke am     innern    und am  äussern Ende der Flügel im wesentlichen immer aus  geglichen sind, sind die durch die Kolben übertra  genen Kräfte im wesentlichen die einzigen Kräfte,  die zusätzlich zur Zentrifugalkraft die Flügel nach  aussen drücken. Durch Begrenzung der Grösse der  Kolben kann man auch die von denselben ausgeübten  Kräfte begrenzen. Da die Kraft, welche die Flügel  gegen die Umfangswand drückt, auf diese Weise  begrenzt ist, können die in der Pumpe     erzeugten     Drücke auf hohe Werte gesteigert werden, ohne  schädliche Wirkungen hervorzurufen.



  Device for converting the pressure energy of a fluid into mechanical energy or vice versa The invention relates to a device for converting the pressure energy of a fluid into mechanical energy or vice versa, in which blades are hydraulically pushed outward in the radial direction, with a housing with a rotor chamber, an inlet channel and an outlet channel and with a rotatably mounted rotor which is arranged in this chamber with respect to its circumferential wall so

   that a liquid transfer section is formed between the outlet channel and the inlet channel, the rotor having slots which extend in the same substantially radially and in which blades are arranged which can move to and fro independently of one another, these blades on their have radially outer end sealing means that touch the circumferential wall of said chamber, characterized ge by hydraulically acted upon with tel, which offer the hydraulic pressure application surfaces to opposite,

   exert radial pressure forces on the wing; by means to always balance these pressure forces on the wing at least to a large extent, by hydraulically operated means to press the wing radially outward against the peripheral wall of the chamber, and by means to supply fluid pressure from the pressure channel to these hydraulically operated means , these hydraulically actuated th means press the wing radially outward when the pressure on the oppositely acting attack surfaces is less than the pressure in the pressure channel.



  An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. They show: FIG. 1 a vertical longitudinal section through a pump, FIGS. 2 and 3 vertical cross sections according to lines 11-II and 111-III of FIG. 1 and FIG. 4 a section through a detail, on a larger scale, which Section showing the construction of the wing and the piston.



  In the drawing, the pump is designated as a whole by the reference number '20, and in fact the selected embodiment is a pump of an unbalanced design. The pump has a housing which has end parts 21 and 22 and a spacing part 23. The latter part has a through bore 24 which forms a rotor chamber when the parts 21, 22 and 23 are assembled.

   As I said, the pump is of unbalanced design, and the bore 24 is substantially circular, the surrounding wall having two arcuate portions 25 and 26, which have their center on the axis of rotation of the Pum penwelle 27, but have different sized radii . These sections 25 and 26 are connected to each other by arcuate wall sections which have the same radii, measured from a center offset with respect to the axis of rotation of the shaft 27.



  The housing parts 21 and 22 are provided with needle bearings 28 and 30 on which the shaft 27 is rotatably mounted. The part 21 has a bore for the shaft which extends completely through the part 21 so that the end of the shaft protrudes from the housing to be provided with a pulley, a clutch or any other device, which by a motor from a rotary movement on this shaft carries over. The part 21 is provided with a seal 31 which surrounds the shaft in the vicinity of the outer end of the bore receiving the shaft.

    Between the seal 31 and the needle bearing 30, the housing part 21 has an annular groove 32 in order to receive liquid which can flow along the shaft or seep through between a seal 33 and the shaft. A channel 34 extends from the groove 32 to a recess 35 which is provided in the surface of the housing part 21 which is in contact with the housing part 23.



  A second seal 33 is provided in the housing part 22 in order to also prevent the escape of liq fluid from the needle bearing 28 or from the space located inside this seal around the shaft. The part 22 has a recess 36 into which the inner end of the shaft 27 protrudes. This recess is connected by a channel 37 to an inlet channel 38 which is provided in the part 22, the inlet channel 38 having a threaded outer portion 40 which, when the pump is operating, liquid is supplied, e.g.

   B. from a reservoir or from any other source of liquid. Part 22 has a second channel 41 which is the outlet channel, this channel being threaded in its outer section 42 to be connected to a conduit leading to a point where the one supplied by the pump Fluid is needed.



  The part 21 has a recess 43 which faces the channel 41, this recess and this channel being connected by bores 44 in the spacing housing part 23. The recess 35 and the channel 38 are just if opposite to each other and are connected to each other by similar bores 44 in the spacing housing part 23.

   The recesses 35 and 43 are provided so that when the pump is working, the liquid has unimpeded access to liquid transfer pockets 45 which are formed by the housing walls, the outer surface 46 of a rotor 47 and vanes 48, which are carried by the rotor and are in contact with the housing walls.



  The rotor 47 is connected to the shaft 27 by a key 50 for common rotation, the rotor being arranged in the bore 24 of the spacing housing part 23. The wings 48 have such a width that only a very small game between the same and the closest end faces of the housing parts 21 and 22 is present; the wings must form a sliding seal with these end faces. In the illustrated. For example, the wings are relatively thick and have V-shaped recesses in their side edges and at their outer end.

   Through this V-shaped recesses standing sealing edges are formed from each other at a certain distance, which are in or almost in contact with the peripheral wall and the side walls of the rotor chamber. The recesses 48 'in the outer end of the blades are connected by the recesses in the side edges of the blades to the inner ends of the radial slots provided in the rotor to receive the blades. These slots are made very precisely so that there is a tight sliding fit between the blades and the rotor.

   By connecting the spaces at the inner and outer ends of the wings, these wings are always essentially balanced with regard to the fluid pressure, that is, the pressures at the inner and outer ends will be equal, and that they who act on the end faces of the wings which are essentially the same. If the pump is exposed to a liquid pressure during operation, this pressure will consequently not or not significantly tend to move or push the vanes in one direction or the other.



  As shown in FIGS. 1 and 3, the end faces of the housing parts 21 and 22 have arched recesses 51 and 52 which are provided to be brought into alignment with the inner ends of the vane slots of the rotor. These recesses 51 and 52 are arranged next to and in correspondence with the inlet channel 38 and the outlet channel 41 and extend over the same angle of rotation as these channels.

   The recess 51 is connected to the inlet channel 38 through slots 53, while the recess 52 is connected to the outlet channel 41 through a slot 54. The recesses 51 and 52 will receive liquid which has the pressure prevailing in the adjacent channel 38 and 41, respectively. The inner ends of the vanes will thus be subjected to the same pressure as the outer ends of the same when the vane slots are in registry with the inlet and outlet channels.

   The housing parts 21 and 22 are also provided with grooves 55 to allow fluid to pass from the inlet channel pressure to the openings for the shaft and needle bearings. This pressure is passed through a groove 56 from one end of the rotor to the other, this groove being connected to an annular groove 57 which is contained in the wall of the central opening of the rotor. The groove 57 is seen in order to supply pressure fluid to the inner end of piston chambers or cylinders which are recessed in the rotor 47.

   These cylinders he extend radially from the groove 57 to the inner ends of the vane slots, and in the same serving as pistons pins 60 are slidably angeord net, which serve to act on the wings and the same with little force against the circumferential wall of the rotor chamber to press. In the illustrated embodiment, a pin serving as a piston is provided for each wing. It is clear that more pistons could be used if it appeared desirable, and also that the piston diameters could deviate from the proportions shown if more or less pressure is required to push the vanes outwards.

   The pistons shown have a diameter less than the wing thickness and have been chosen to exert a force calculated to achieve the desired effect; the size of the piston can be changed if more or less force is required to keep the blades in sealing contact with the peripheral wall of the rotor chamber. As mentioned earlier, the sections 25 and 26 of the peripheral wall are curved so that their center coincides with the axis of rotation of the shaft 27.

   The sealing edges of the wings will thus both touch the outer wall at these points and prevent liquid from escaping from one side of the wing to its other side or reduce it to an extremely small extent. It is clear that when the blades are at the inlet and outlet channels, respectively, the pressures of these channels will prevail on both sides of the blades and in the recesses in the side edges of the blades. This pressure will also rule in the wing slots at the inner end of the wing, since these slots have connection to the recesses 51 and 52, which are connected to the inlet and

    are connected to the outlet channel; Furthermore, the recesses 48 'at the outer ends of the wings are connected to the inner ends of the receiving slots of the wings, to be precise through the grooves in the side edges of the wings. When the wings move over the sealing sections 25 and 26, the pressure in the space 48 'between the sealing edges at the outer end of the wings can vary somewhat, due to a certain leakage of the liquid at the sealing edges.

   If the pressure varies, the pressure at the inner ends of the wings will also vary due to the connection of the spaces at the inner and outer ends of the wings by the grooves provided in their side edges.



  The superposed surfaces of the housing parts 21 or 22 and 23 have annular grooves for receiving sealing rings 62. These sealing rings are compressed in the sealing grooves together and serve to verhin countries to prevent the leakage of liquid between the housing parts. The housing parts are held together by screws 61 which extend through holes in these parts which are in alignment with one another.



  When the pump is operating, the rotor rotates counterclockwise with reference to FIG. 2. The fluid transfer pockets increase in volume as they move in the lower half of the rotor chamber due to the eccentricity of the bore 24 with respect to the rotor 47, so that fluid flows through the Inlet channel is sucked into these pockets.

   The continued rotation of the rotor moves the liquid located in the transmission pockets past the sealing section 25 of the peripheral wall, so that the transmission pockets come into contact with the outlet channel 41 and the recess 43.

   As the transfer pockets continue to move, their volume decreases due to the eccentricity of the rotor with respect to the chamber, and liquid is forced out of these pockets into the outlet channel. Since the outlet channel is connected through the groove 54, the recess 52 and the groove 55 to the space surrounding the shaft there, the outlet pressure will also exist in this space and through the grooves 56 and 57 to the inner ends of all pins acting as pistons 60 work.



  In operation, the pistons 60 are thus pushed radially outward by the pressure fluid, while the wings 48 are in the bore 24 between tween the 10 o'clock and the 2 o'clock position fortbewe gene (counterclockwise of FIG. 2);

   while the wings move between the 2 o'clock and 10 o'clock positions, ie along the outlet duct 41, they are essentially only pushed outward by their own centrifugal force and that of the piston 60 and hydraulically by the piston , since these transfer the liquid pressure acting on them to the blades, so that the sealing edges, which are spaced apart from one another, come firmly into contact with the peripheral wall of the rotor chamber.

   Since the fluid pressures at the inner and outer ends of the wings are essentially always equalized, the forces transmitted by the piston are essentially the only forces that push the wings outward in addition to the centrifugal force. By limiting the size of the pistons, one can also limit the forces exerted by them. Since the force which presses the vanes against the peripheral wall is limited in this way, the pressures generated in the pump can be increased to high values without causing harmful effects.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur Umwandlung der Druckenergie eines Fluidums in mechanische Energie oder um gekehrt, bei welcher Flügel hydraulisch in radialer Richtung nach aussen gedrückt werden, mit einem Gehäuse mit einer Rotorkammer, einem Einlasskanal und einem Auslasskanal, und mit einem drehbar ge lagerten Rotor, der in dieser Kammer in bezug auf deren Umfangswand so angeordnet ist, dass ein Flüssigkeitsübertragungsabschnitt zwischen dem Aus lasskanal und dem Einlasskanal gebildet ist, wobei der Rotor Schlitze aufweist, PATENT CLAIM Device for converting the pressure energy of a fluid into mechanical energy or the other way around, in which wings are hydraulically pushed outward in the radial direction, with a housing with a rotor chamber, an inlet channel and an outlet channel, and with a rotatably mounted rotor which is in this chamber is arranged with respect to its peripheral wall in such a way that a liquid transfer section is formed between the outlet channel and the inlet channel, the rotor having slots, die sich in demselben im wesentlichen radial erstrecken und in denen Flügel angeordnet sind, die sich unabhängig voneinander hin und her bewegen können, wobei diese Flügel an ihrem radial äussern Ende Dichtungsmittel aufweisen, welche die Umfangswand der genannten Kammer berühren, gekennzeichnet durch hydraulisch beauf- schlagte Mittel, die dem hydraulischen Druck An griffsflächen bieten, um entgegengesetzte, radial ge- richtete Druckkräfte auf den Flügel (48) auszuüben; which extend in the same substantially radially and in which vanes are arranged which can move to and fro independently of one another, these vanes having sealing means at their radially outer end which contact the circumferential wall of said chamber, characterized by hydraulically acted upon Means that offer the hydraulic pressure to gripping surfaces to exert opposing, radially directed pressure forces on the wing (48); durch Mittel, um diese an den Angriffsflächen wir kenden Druckkräfte stets wenigstens zum grösseren Teil gegeneinander zu kompensieren, durch hydrau lisch betätigte Mittel (60), um den Flügel (48) radial nach aussen gegen die Umfangswand der Kammer (24) zu drücken, und durch Mittel (52, 54, 55, 56, 57), um Fluidumsdruck vom Druckkanal (41) diesen hydraulisch betätigten Mitteln zuzuführen, wobei diese hydraulisch betätigten Mittel den Flügel (48) radial nach aussen drücken, by means to always compensate for these on the attack surfaces we kenden pressure forces at least to a large extent against each other, by hydrau cally operated means (60) to press the wing (48) radially outward against the peripheral wall of the chamber (24), and by means (52, 54, 55, 56, 57) for supplying fluid pressure from the pressure channel (41) to these hydraulically operated means, these hydraulically operated means pressing the vane (48) radially outwards, wenn der Druck auf die entgegengesetzt wirkenden Angriffsflächen geringer ist als der Druck im Druckkanal (41). UNTERANSPRÜCHE 1. when the pressure on the oppositely acting attack surfaces is less than the pressure in the pressure channel (41). SUBCLAIMS 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass erste Mittel, um den Flügel (48) in seinem Schlitz (58) nach innen zu drücken, dem hydraulischen Druck eine erste Angriffsfläche am Flügel bieten, über welche der Flügel (48) in seinem Schlitz (58) radial nach innen gedrückt wird, und' ferner gekennzeichnet durch an jedem Flügel (48) vorgesehene zweite Mittel, die dem hydrau lischen Druck eine zweite Angriffsfläche bieten, um den Flügel (48) in seinem Schlitz (58) radial nach aussen zu drücken; Device according to claim, characterized in that first means for pressing the wing (48) inwards in its slot (58) offer the hydraulic pressure a first contact surface on the wing via which the wing (48) is in its slot (58 ) is pressed radially inward, and 'further characterized by on each wing (48) provided second means, which offer the hydrau lic pressure a second surface to press the wing (48) in its slot (58) radially outward; durch dritte Mittel (51, 53), um vom Einlasskanal (38) aus den zweiten Mitteln Druck zuzuführen, während der Flügel (48) diesen Einlasskanal (38) überquert; durch vierte Mittel (60), welche dem hydraulischen Druck eine dritte Angriffsfläche bieten, um den Flügel (48) in seinem Schlitz (58) radial nach aussen zu drücken; by third means (51, 53) for supplying pressure from the inlet duct (38) to the second means as the wing (48) traverses said inlet duct (38); by fourth means (60) which offer the hydraulic pressure a third contact surface in order to press the wing (48) radially outwards in its slot (58); durch Mittel (48', 51-54), um das Fluidum unter glei- chem Druck den ersten und den zweiten Mitteln zu zuführen, und durch Mittel (54, 52, 55, 56, 57), um das Fluidum vom Druckkanal (41) den vierten Mit teln (60) zuzuführen, wobei die Kräfte der vierten Mittel die Differenzkraft der hydraulischen Kräfte der ersten und zweiten Mittel übersteigen und dü- durch den Flügel (48) in seinem Schlitz radial nach aussen und gegen die Umfangswand der Kammer (24) drücken. 2. by means (48 ', 51-54) for feeding the fluid under equal pressure to the first and second means, and by means (54, 52, 55, 56, 57) for feeding the fluid from the pressure channel (41 ) to supply the fourth means (60), the forces of the fourth means exceeding the differential force of the hydraulic forces of the first and second means and through the wing (48) in its slot radially outwards and against the peripheral wall of the chamber (24 ) to press. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die am äussern radialen Ende der Flügel (48) vorgesehenen Dichtungsmittel voneinan- der distanzierte Dichtungskanten aufweisen, die mit der Umfangswand der Kammer (24) in Berührung sind, wobei die diese Dichtungskanten aufweisenden Teile am äussern Ende des Flügels eine Flüssigkeits kammer (48') begrenzen, die mit dem Flüssigkeits raum am innern Ende des Flügels (48) verbunden ist. 3. Device according to patent claim, characterized in that the sealing means provided at the outer radial end of the blades (48) have spaced apart sealing edges which are in contact with the peripheral wall of the chamber (24), the parts having these sealing edges at the outer end of the wing limit a liquid chamber (48 ') which is connected to the liquid space at the inner end of the wing (48). 3. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass im Rotor (47) je ein Kolben (60) für jeden Flügel (48) vorgesehen ist, wobei die Mit tel, um hydraulischen Druck vom Druckkanal (41) aus zu den genannten ersten und zweiten Angriffs flächen zu führen, Verbindung zu den innern Enden der genannten Kolben (60) haben. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Umfangswand der Kammer (20) Dichtungsabschnitte zwischen den genannten Kanälen (38, 41) aufweist, welche Abschnitte mit der Rotationsachse des Rotors (47) konzentrisch sind. 5. Vorrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kolben (60) einen Quer schnitt hat, dessen Fläche einen Bruchteil der Fläche des innern Endes des ihm zugeordneten Flügels (48) aufweist. Device according to claim, characterized in that a piston (60) for each wing (48) is provided in the rotor (47), the means being used to apply hydraulic pressure from the pressure channel (41) to said first and second attack to lead surfaces, have connection to the inner ends of said piston (60). 4. Device according to claim, characterized in that the peripheral wall of the chamber (20) has sealing sections between said channels (38, 41), which sections are concentric with the axis of rotation of the rotor (47). 5. Device according to dependent claim 3, characterized in that each piston (60) has a cross-section, the area of which is a fraction of the area of the inner end of the wing (48) assigned to it.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010034491A3 (en) * 2008-09-27 2010-12-02 Hydac Filtertechnik Gmbh Device for branching off a fluidic partial flow

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WO2010034491A3 (en) * 2008-09-27 2010-12-02 Hydac Filtertechnik Gmbh Device for branching off a fluidic partial flow
US9243633B2 (en) 2008-09-27 2016-01-26 Hydac Filtertechnik Gmbh Device for branching off a fluidic partial flow

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