CH685305A5

CH685305A5 - Fluid-operated drive unit for electrical generator

Info

Publication number: CH685305A5
Application number: CH130994A
Authority: CH
Inventors: Robert Otto Renfer; Eike J W Dipl-Ing Mueller
Original assignee: Robert Otto Renfer
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-05-31

Abstract

The drive unit has a cylindrical housing (1) enclosing a rotatable shaft (4), supporting at least one disc (5) incorporating one or more openings around the outside of the shaft. The housing has an inlet for a fluid drive medium, eg. pressurised air or steam, directed tangentially onto the periphery of the shaft discs, with an exit opening (8) for the fluid drive medium at one end face of the housing, adjacent the shaft bearing. Pref. the shaft is provided with a number of spaced discs, with the disc thickness, the relative spacing between the discs and the distance between the disc periphery and the inside wall of the housing each being a fraction of the disc dia.

Description

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CH 685 305 A5 CH 685 305 A5

2 2nd

Beschreibung description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat, enthaltend ein zylinderförmiges Gehäuse mit einer darin drehbar gelagerten axialen An- resp. Abtriebswelle. The present invention relates to a drive unit containing a cylindrical housing with an axially attached or rotatably mounted therein. Output shaft.

Es geht dabei um eine Maschine, welche die Energie des ihr zugeführten Antriebmediums in eine Rotation der An.- resp. Abtriebswelle umwandelt und damit beliebige weitere Maschinen antreiben kann. It is about a machine that converts the energy of the drive medium supplied to it into a rotation of the drive. Converted output shaft and can drive any other machines.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung lag darin, ein Antriebsaggregat zu finden, welches sehr einfach aufgebaut ist, wenig bewegliche Teile aufweist und sich bezüglich des zu verwendenden Antriebsmediums unkritisch insbesondere in bezug auf Verunreinigungen verhält. The object of the present invention was to find a drive unit which has a very simple construction, has few moving parts and behaves uncritically with respect to the drive medium to be used, in particular with regard to impurities.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass auf der Welle mindestens eine kreisförmige Scheibe kraftschlüssig angeordnet ist, welche mindestens eine Ausnehmung in der Kreisfläche ausserhalb des Wellenbereiches aufweist, und dass am Gehäuse wenigstens eine Eintrittsöffnung über wenigstens den grössten Teil des Bereiches der darunterliegenden Scheibe bzw. Scheiben in im wesentlichen in axialer Richtung verlaufend derart angeordnet ist, dass durch diese Öffnung ein Antriebsmedium tangential an die Scheibenflächen zuführbar ist, und dass an wenigstens einer Stirnfläche des Gehäuses im Lagerbereich der Antriebswelle eine Austrittsöffnung für das Medium angeordnet ist. This object is achieved according to the invention in that at least one circular disk is arranged on the shaft in a force-locking manner, which has at least one recess in the circular area outside the shaft area, and in that at least one inlet opening on the housing over at least most of the area of the disk below or Disks arranged in an essentially axial direction such that a drive medium can be fed tangentially to the disk surfaces through this opening, and that an outlet opening for the medium is arranged on at least one end face of the housing in the bearing region of the drive shaft.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 1 bis 9 beschrieben. Preferred embodiments of the invention are described in claims 1 to 9.

Bevorzugt wird das erfindungsgemässe Antriebsaggregat zum Antrieb eines Generators zur Produktion von elektrischer Energie verwendet. The drive unit according to the invention is preferably used to drive a generator for the production of electrical energy.

Vorzugsweise lässt sich das Antriebsaggregat umgekehrt auch als Pumpe verwenden, indem die Welle mittels eines geeigneten Motors angetrieben wird. Conversely, the drive unit can preferably also be used as a pump in that the shaft is driven by a suitable motor.

Insbesondere vorteilhaft erweist sich der sehr einfache Aufbau des Antriebsaggregates mit wenigen beweglichen Teilen. Einzig die Welle mit aufgesetzten Scheiben wird ähnlich einer Turbine im Gehäuse gelagert. Im Gegensatz zur Turbine werden keine aufwendig herzustellende und empfindliche, speziell geformte Schaufelräder verwendet, sondern einfach herzustellende kreisförmige, flache Scheiben. Bei der Verwendung von Druckluft als Antriebsmedium hat sich gezeigt, dass selbst starke Verunreinigungen in der zugeführten Druckluft in Form von Staub- und Sandkörnern die Funktion des Antriebsaggregates in keiner Weise beeinträchtigt haben. Insbesondere vorteilhaft ist die Anordnung von zwei entgegengesetzt wirkenden Eintrittsöffnungen für das Antriebsmedium. Einerseits kann damit die Drehrichtung der Antriebsweile frei gewählt und auch gewechselt werden, andererseits lässt sich damit auch die laufende Welle bremsen, ohne dass zusätzliche Bremseinrichtungen vorgesehen werden müssen. The very simple construction of the drive unit with few moving parts has proven to be particularly advantageous. Only the shaft with attached discs is stored in the housing like a turbine. In contrast to the turbine, there is no need to use complex, specially shaped paddle wheels that are difficult to manufacture and sensitive, but rather circular, flat disks that are easy to manufacture. When using compressed air as the drive medium, it has been shown that even strong impurities in the supplied compressed air in the form of dust and sand grains have in no way impaired the function of the drive unit. The arrangement of two oppositely acting inlet openings for the drive medium is particularly advantageous. On the one hand, the direction of rotation of the drive shaft can be freely selected and also changed, on the other hand, the running shaft can also be braked without the need for additional braking devices.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen Show it

Fig. 1 den Längsschnitt durch ein erfindungsge-mässes Antriebsaggregat; 1 shows the longitudinal section through a drive unit according to the invention;

Fig. 2 den Querschnitt von Fig. 1. FIG. 2 shows the cross section from FIG. 1.

Der Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Antriebsaggregat zeigt das zylinderförmige Gehäuse 1 mit den beiden als Deckel ausgebildeten Stirnflächen V und 1". In den beiden Deckeln V und 1" sind die Lager 2, 3 für die Antriebswelle 4 einge-presst. Auf der Antriebswelle 4 sind eine Anzahl von Scheiben 5 positioniert, welche als Antriebsscheiben dienen. Die Scheiben 5 werden durch Distanzscheiben 6, welche jeweils zwischen zwei Scheiben 5 zu liegen kommen, im Abstand zueinander gehalten. Die kraftschlüssige Verbindung der Scheiben 5 mit der Welle 3 wird hier beispielsweise sehr einfach durch Pressung mittels der auf das eine Wellenende 4' aufzuschraubenden Mutter 7 erreicht, welche gleichzeitig auch die Lager 2, 3 auf der Welle erfasst. Je nach der Leistung des Antriebsaggregates können aber auch beispielsweise in Nuten der Welle geführte Keile zur Anwendung gelangen. Im in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist der Deckel 1" vollständig geschlossen. Der andere Deckel 1' weist eine mittig angeordnete Austrittsöffnung 8 auf, und der Lagerteil des Deckels ist derart in Längsrichtung verschoben ausgeführt, dass über den Kanal 9 eine Öffnung vom Antriebsaggregatin-nenraum gegen aussen realisiert ist. Durch diese Öffnung kann das in das Antriebsaggregat zugeführte Antriebsmedium wieder aus dem Gehäuseinneren entweichen. The cross section through a drive unit according to the invention shows the cylindrical housing 1 with the two end faces V and 1 ″ designed as covers. The bearings 2, 3 for the drive shaft 4 are pressed into the two covers V and 1 ″. A number of disks 5, which serve as drive disks, are positioned on the drive shaft 4. The disks 5 are held at a distance from one another by spacer disks 6, each of which comes to lie between two disks 5. The frictional connection of the disks 5 to the shaft 3 is achieved here, for example, very simply by pressing by means of the nut 7 to be screwed onto the shaft end 4 ', which at the same time also detects the bearings 2, 3 on the shaft. Depending on the power of the drive unit, wedges guided in grooves in the shaft can also be used, for example. In the example shown in FIG. 1, the cover 1 "is completely closed. The other cover 1 'has a centrally arranged outlet opening 8, and the bearing part of the cover is designed to be displaced in the longitudinal direction in such a way that an opening from the drive unit is provided via the channel 9. Through this opening, the drive medium fed into the drive unit can escape again from the inside of the housing.

In Fig. 2 ist der Querschnitt durch das Antriebsaggregat dargestellt. Hier sind nun zwei Eintrittsöffnungen 10 und 11 ersichtlich. Für den Antrieb der Welle 4 in Pfeilrichtung wird ein Antriebsmedium, beispielsweise Wasserdampf oder Druckluft durch die Eintrittsöffnung 10 zugeführt. Durch die dargestellte Ausbildung dieser Eintrittsöffnung 10 greift das Antriebsmedium tangential aussen an den Scheiben 5 an und treibt damit die Scheiben 5 in Pfeilrichtung an. Die Eintrittsöffnung 10 erstreckt sich dabei in axialer Richtung über denjenigen Bereich des Gehäuses 1, unter welchem die Scheiben 5 angeordnet sind. Dadurch werden alle Scheiben 5 gleichzeitig vom einströmenden Antriebsmedium erfasst. Die Teilchen des Antriebsmediums geben nun einen Teil ihrer Energie an die Scheiben 5 ab, wodurch diese angetrieben werden, und wandern dabei gegen das Scheibenzentrum zur Antriebswelle 4. Im Bereich der Antriebswelle 4 sind hier beispielsweise 3 runde Ausnehmungen 12 aus den Scheiben 5 ausgestanzt. Durch diese Ausnehmungen strömt nun das Antriebsmedium in axialer Richtung zur Austrittsöffnung 8 und entweicht schliesslich über den Kanal 9 aus dem Antriebsaggregat. Für den geschilderten Bewegungsablauf wird die Eintrittsöffnung 11 geschlossen. Soll nun die Rotation der Antriebswelle verlangsamt werden, kann die Zufuhr des Antriebsmediums von der Eintrittsöffnung 10 auf die Eintrittsöffnung 11 umgeleitet werden, wodurch das Medium entgegen der Drehrichtung tangential an die Scheiben 5 strömt, und dies verlangsamt resp. abbremst. Ebenfalls lässt sich damit natürlich die Drehrichtung der Antriebswelle wählen. In Fig. 2 the cross section through the drive unit is shown. Two inlet openings 10 and 11 can now be seen here. A drive medium, for example water vapor or compressed air, is supplied through the inlet opening 10 for driving the shaft 4 in the direction of the arrow. Due to the design of this inlet opening 10 shown, the drive medium acts tangentially on the outside of the disks 5 and thus drives the disks 5 in the direction of the arrow. The inlet opening 10 extends in the axial direction over that area of the housing 1 under which the disks 5 are arranged. As a result, all disks 5 are simultaneously captured by the inflowing drive medium. The particles of the drive medium now release part of their energy to the disks 5, which drives them, and thereby migrate towards the disk center to the drive shaft 4. In the area of the drive shaft 4, for example, 3 round recesses 12 are punched out of the disks 5. The drive medium now flows through these recesses in the axial direction to the outlet opening 8 and finally escapes from the drive unit via the channel 9. The inlet opening 11 is closed for the movement sequence described. If the rotation of the drive shaft is now to be slowed down, the supply of the drive medium can be diverted from the inlet opening 10 to the inlet opening 11, as a result of which the medium flows tangentially to the disks 5 against the direction of rotation, and this slows down or respectively. slows down. The direction of rotation of the drive shaft can of course also be selected.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

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50 50

55 55

60 60

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2 2nd

3 3rd

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4 4th

Der gezeigte Aufbau des Antriebsaggregates ist sehr einfach und kostengünstig realisierbar, insbesondere sind nur wenig bewegliche Teile vorhanden und die Scheiben 5 beispielsweise durch Stanzen sehr einfach und rationell herzustellen. Ebenfalls lässt sich die Grösse des Aggregates annähernd beliebig den Anforderungen anpassen; denkbar sind Grössenordnungen der Wellenlänge von einigen Zentimetern bis zu mehreren Metern. The construction of the drive unit shown is very simple and inexpensive to implement, in particular there are only a few moving parts and the disks 5 can be produced very simply and efficiently, for example by punching. The size of the unit can also be adapted to almost any requirements; orders of magnitude of the wavelength from a few centimeters to several meters are conceivable.

Ebenfalls denkbar ist der Einsatz dieses Aggregates für den umgekehrten Zweck als Pumpe. Dabei würde das zu fördernde Medium über die Austrittsöffnungen 9 und 10 angesogen und zu den Eintrittsöffnungen 10 resp. 11 transportiert. Die Antriebswelle 4 müsste zu diesem Zweck einfach mittels eines geeigneten Motors, beispielsweise eines Elektromotors, angetrieben werden. It is also conceivable to use this unit for the reverse purpose as a pump. The medium to be pumped would be sucked through the outlet openings 9 and 10 and to the inlet openings 10 and. 11 transported. For this purpose, the drive shaft 4 would simply have to be driven by means of a suitable motor, for example an electric motor.

Claims

1. Drive unit, containing a cylindrical housing (1) with an axially mounted on or rotatable therein. Output shaft (4), characterized in that on the shaft (4) at least one circular disk (5) is arranged in a force-locking manner, which has at least one recess (12) in the circular area outside the shaft area, and that at least one inlet opening (10 ) over at least most of the area of the underlying disc or discs (5) is arranged so as to run essentially in the axial direction in such a way that a drive medium can be fed tangentially to the disc surfaces (5) through this opening (10), and that at least An end face (1 ') of the housing in the bearing area of the drive shaft has an outlet opening (8) for the medium.

2. Drive unit according to claim 1, characterized in that at least one, preferably both end faces of the housing with an end wall (1 ', 1 ") are provided.

3. Drive unit according to one of claims 1 or 2, characterized in that a plurality of disks (5) are arranged at a distance from one another on the drive shaft (4), the distance between the disks among one another and the disk thickness-ke being many times smaller than the diameter the discs (5).

4. Drive unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the distance between the disc edges to the inner housing wall (1) is a multiple smaller than the disc diameter.

5. Drive unit, according to one of claims 1 to 4 with output shaft, characterized in that at least two inlet openings (10, 11) are arranged on the housing (1) such that each drive medium supplied can optionally be supplied in the opposite direction tangentially to the disc surfaces (5) .

6. Drive unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the disks (5) are positioned on the shaft (4) in such a way that the corresponding recesses (12) of the disks are axially aligned with one another.

7. Drive unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least 15 disks (5) are arranged on the shaft (4).

8. Drive unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the disks (5) consist of an aluminum alloy.

9. Drive unit, according to one of claims 1 to 8, with an output shaft, designed so that a liquid, water vapor or a gas mixture can be used as the drive medium.

10. Generator system with a drive unit according to one of claims 1 to 9, wherein it has an output shaft for the production of electrical energy.

11. Pump system with a drive unit according to one of claims 1 to 8, wherein it has a drive shaft which is driven by a motor.

5

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30th

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