DE102018001776A1 - Water column machine with two-sided circular piston - Google Patents

Water column machine with two-sided circular piston Download PDF

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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/22Rotary-piston machines or engines of internal-axis type with equidirectional movement of co-operating members at the points of engagement, or with one of the co-operating members being stationary, the inner member having more teeth or tooth- equivalents than the outer member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Wassersäulenmaschine mit zweieckigem Kreiskolben (ZKK), bei der ein scheibenförmiger ZKK in seinem Symmetriepunkt um eine Exzenterachse rotiert, die gleichzeitig in einer Kreisbewegung um eine fixierte Achse ist. Die Kreisbewegung der Exzenterachse wird mittels einer Exzenterwelle erzeugt, die im Gehäuse gelagert ist. Der ZKK bildet innerhalb des Gehäuses zwei separate abgedichtete Kammern, deren Volumen während der Rotation des ZKK abwechselnd zwischen einem minimalen und maximalen Wert harmonisch oszilliert. Die zwei separaten Kammern werden jeweils durch die Öffnungen im Gehäuse abwechselnd mit Druckwasser gefüllt bzw. in eine Abwasserleitung entleert. Im Vorteil zu einer Hubkolben Wassersäulenmaschine rotiert der ZKK stets in dieselbe Richtung wodurch ein höhere Wasserdurchfluss und somit eine höhere Leistung erzielt werden kann.

Figure DE102018001776A1_0000
A water column machine with a two-cornered circular piston (ZKK), in which a disc-shaped ZKK rotates in its point of symmetry about an eccentric axis, which is simultaneously in a circular motion about a fixed axis. The circular movement of the eccentric axis is generated by means of an eccentric shaft, which is mounted in the housing. The ZKK forms within the housing two separate sealed chambers whose volume oscillates alternately between a minimum and maximum value during rotation of the ZKK. The two separate chambers are alternately filled with pressurized water through the openings in the housing or emptied into a sewer line. With the advantage of a reciprocating water column machine, the ZKK always rotates in the same direction so that a higher water flow and thus a higher performance can be achieved.
Figure DE102018001776A1_0000

Description

Unter Wasserkraft versteht man die Umsetzung potenzieller oder kinetischer Energie des Wassers mittels einer Wasserkraftmaschine in mechanische Arbeit, öftermals auch mit anschließender Umwandlung in elektrische Energie. Seit jeher wurde das Wasserrad als eine Wasserkraftmaschine genutzt. In den Bergregionen, in denen nur kleine Mengen an Aufschlagwasser, jedoch eine genügend große Fallhöhe vorhanden war, wurde die Wassersäulenmaschine entwickelt, die im Wesentlichen eine vom Wasserdruck getriebene Hubkolbenmaschine ist. Es gibt einfachwirkende und doppelwirkende Wassersäulenmaschinen; bei der letzten wirkt der Wasserdruck abwechselnd auf die beiden Seiten des Kolbens. Eine Wassersäulenmaschine nimmt erheblich weniger Platz ein als die vorher verwendeten Wasserradkaskaden und hat gleichzeitig einen besseren Wirkungsgrad. Die erste Wassersäulenmaschine wurde vom Ingenieur Fähnrich Winterschmidt in den 1740er Jahren in einem Bergwerk in Clausthal gebaut, die eine Kolbenpumpe bewegte womit das Grubenwasser abgepumpt worden war. In den 1880er Jahren verknüpfte Gottlieb Lambach eine doppelwirkende Wassersäulenmaschine mit einer Hubkolbenpumpe, die das Wasser in einen Wasserturm förderte. Die letzte dieser Lambachpumpen wurde 1961 gebaut.Hydropower is the conversion of potential or kinetic energy of water into mechanical work by means of a hydroelectric power plant, often with subsequent conversion into electrical energy. Since time immemorial, the waterwheel has been used as a water engine. In the mountainous regions, where only small amounts of impact water were present, but a sufficiently high drop height, the water column machine was developed, which is essentially a reciprocating engine driven by water pressure. There are single-acting and double-acting water column machines; at the last time, the water pressure acts alternately on the two sides of the piston. A water column machine takes up considerably less space than the previously used water wheel cascades and at the same time has better efficiency. The first water column machine was built by the engineer Ensign Winterschmidt in the 1740s in a mine in Clausthal, which moved a piston pump with which the mine water had been pumped out. In the 1880s, Gottlieb Lambach linked a double-acting water column machine with a reciprocating pump, which pumped the water into a water tower. The last of these Lambach pumps was built in 1961.

1842 entwickelte der französische Ingenieur Benoit Fourneyron den Vorläufer einer Francis-Wasserturbine, die heute der meist verbreitete Turbinentyp ist. Durch diese Technik konnten größere Wassermengen und höhere Gefälle im Vergleich zu Wasserrädern ausgenutzt werden. Die Leistung einer Wasserkraftmaschine (in kW) - auch insbesondere einer Turbine - errechnet sich aus dem Produkt der Fallbeschleunigung (9,81 m/s2) mit der Fallhöhe des Wassers (in m), der Wasserdurchflussmenge (in m3/s) und dem Wirkungsgrad. Um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen, muss die Turbine den unterschiedlichen Fallhöhen und Wasserdurchflussmengen angepasst sein. Nach der Fallhöhe überschneidet sich der Einsatzbereich der Francis-Turbine nach oben mit dem der Pelton-Turbine und nach unten mit dem der Kaplan-Turbine. Eine Wassersäulenmaschine ist für alle Fallhöhen geeignet.In 1842, the French engineer Benoit Fourneyron developed the forerunner of a Francis water turbine, which today is the most common turbine type. This technique has helped to exploit larger volumes of water and higher gradients compared to water wheels. The power of a hydroelectric power plant (in kW) - in particular a turbine - is calculated from the product of gravity acceleration (9.81 m / s 2 ) with the height of fall of the water (in m), the water flow rate (in m 3 / s) and the efficiency. In order to achieve optimum efficiency, the turbine must be adapted to the different head heights and water flow rates. After the height of the fall, the area of application of the Francis turbine overlaps upwards with that of the Pelton turbine and downwards with that of the Kaplan turbine. A water column machine is suitable for all fall heights.

Bei einer Turbine wird das Wasser durch ein feststehendes Leitwerk (auch „Leitrad“ genannt) mit verstellbaren Schaufeln auf die gegenläufig gekrümmten Schaufeln des Laufrades gelenkt. Die potenzielle Energie des Wassers wird im Leitwerk zunächst in die kinetische Energie des Wasserstroms umgewandelt, die anschließend im Laufrad in mechanische Energie umgewandelt wird. Diese zweistufige Energieumwandlung verursacht Reibungsverluste im Wasserstrom und an den Schaufeln der Wasserturbine. Bei einer Wassersäulenmaschine wird die potenzielle Energie des Wassers direkt in mechanische Energie umgewandelt.In a turbine, the water is directed by a fixed tail (also called "stator") with adjustable blades on the counter-curved blades of the impeller. The potential energy of the water is first converted in the tail unit into the kinetic energy of the water flow, which is then converted in the impeller into mechanical energy. This two-stage energy conversion causes friction losses in the water flow and on the blades of the water turbine. A water column machine converts the potential energy of the water directly into mechanical energy.

Für die Stabilität des elektrischen Netzes sind Wasserspeicherkraftwerke von Bedeutung, die vor allem der Deckung von Spitzenleistung dienen. Beim Pumpenspeicherkraftwerk wird das Wasser aus dem Unterbecken in das Oberbecken mit Hilfe von Pumpen gefördert. Eine Wasserturbine funktioniert unumkehrbar; eine Wassersäulenmaschine ist reversibel: Man lässt sie rückwärts laufen um das Wasser in Oberbecken zu pumpen. Bei den Wasserkraftwerken werden in Gegenwart verschiedener Art Wasserturbinen eingesetzt. Angesichts den Vorteilen der Wassersäulenmaschine und unter Anwendung von modernen Technologien könnte sie ihren Anteil auf dem Energiemarkt besetzen. Dies beschreibt im Kurzen den Stand der Technik.For the stability of the electrical network water storage power plants are of importance, which serve primarily to cover peak power. At the pumped storage power plant, the water from the lower reservoir is pumped into the upper reservoir by means of pumps. A water turbine works irreversibly; A water column machine is reversible: it is allowed to run backwards to pump the water into upper basins. The hydroelectric power plants are used in the presence of various types of water turbines. Given the advantages of the water column machine and using modern technologies, it could fill its share in the energy market. This briefly describes the state of the art.

Wassersäulenmaschinen sind sogenannte Langsamläufer, sie haben nur eine Taktzahl von vier bis acht Takten pro Minute. Eine niedrige Taktzahl bedeutet einen geringen Wasserdurchfluss und dementsprechend eine geringe Leistung (siehe Absatz [0002]). Dieser Nachteil der Wassersäulenmaschine lässt sich beheben. Dafür wird hier vorgeschlagen anstatt der Hubkolbenmaschine eine wasserdruckgetriebene Kreiskolbenmaschine einsetzen. Die Wassersäulenmaschine mit zweieckigem Kreiskolben ist in Anlehnung an das Deutsche Patent DE 10 2014 010 704 konzipiert. Im Unterschied zu einem Hubkolben bewegt sich der Kreiskolben stets in dieselbe Richtung, womit der Wasserdurchfluss vergrößert und dementsprechend die Leistung erhöht wird.Water column machines are so-called slow runners, they only have a clock speed of four to eight cycles per minute. A low number of cycles means a low water flow and consequently a low performance (see paragraph [0002]). This disadvantage of the water column machine can be eliminated. For this purpose, instead of the reciprocating piston engine, it is proposed to use a water-pressure-driven rotary piston engine. The water column machine with a two-sided rotary piston is based on the German patent DE 10 2014 010 704 designed. In contrast to a reciprocating piston, the rotary piston always moves in the same direction, which increases the water flow and accordingly increases the power.

Auf den bis ist die Wassersäulenmaschine mit zweieckigem Kreiskolben (ZKK) in einem Winkelschritt der Exzenterwelle um ihre Drehachse (O)
α = 2π/3 = 120° gezeigt. Folgenden Bezeichnungen sind eingeführt:
K - Kreiskolben, dessen Rotationsrichtung ist gegen den Uhrzeigersinn gewählt und mit einem Pfeil gezeigt;
K1, K2 - zwei Ecken des Kreiskolbens (K);
O - Drehachse der Exzenterwelle;
OK - Exzenterachse, bzw. Drehachse des Kreiskolbens (K);
e - Exzentrizität, bzw. Abstand der Exzenterachse (OK) zur Drehachse (O);
α - Drehwinkel der Exzenterachse (OK) um die Drehachse (O);
φ - Drehwinkel des Kreiskolbens (K);
r - Radius des Teilkreises von Zahnrad (Ritzel), das an der Vorderwand des Gehäuses befestigt ist;
RH - Radius des Teilkreises von Zahnrad (Hohlrad), das in der Vorderfläche des scheibenförmigen Kreiskolbens (K) eingebaut ist; für ZKK steht fest: RH = 2r, folglich e = RH - r = r; aus dem Übersetzungsverhältnis (RH : r) = (2 : 1) folgt α = 2φ;
E - Einlass-Öffnung in der Rückwand des Gehäuses für das Druckwasser, die mit punktierten bogenförmigen Linien schraffiert ist;
F - Auslass-Öffnung in der Rückwand des Gehäuses für das Abwasser, die mit punktierten bogenförmigen Linien schraffiert ist;
M1 , M2 - zwei Mulden auf der Rückfläche des Kreiskolbens (K), die mit punktierten Linien gezeigt sind;
AK1(φ) - Querschnittfläche der vom Kreiskolben (K) innerhalb des Gehäuses gebildeten Kammer, die in die Drehrichtung von der Ecke (K1 ) sich ausbreitet;
AK2(φ) - Querschnittfläche der vom Kreiskolben (K) innerhalb des Gehäuses gebildeten Kammer, die in die Drehrichtung von der Ecke (K2 ) sich ausbreitet;
UT - Untere Totpunkt - ein Punkt am Umfangsprofil des Gehäuses, der in Nachahmung an Hubkolbenmotoren benannt ist, bei dem die Querschnittfläche AK1(φ), bzw. AK2(φ) am Größten ist; der UT ist als Null-Punkt für den Drehwinkel (φ) gewählt, bzw. als Start-Punkt für die Ecke (K1 ) bestimmt;
OT - Obere Totpunkt - ein Punkt am Umfangsprofil des Gehäuses, der in Nachahmung an Hubkolbenmotoren benannt ist, bei dem die Querschnittfläche AK2(φ), bzw. AK1(φ) am Kleinsten ist.
On the to is the water column machine with a two-cornered rotary piston (ZKK) in an angular step of the eccentric shaft about its axis of rotation (O)
α = 2π / 3 = 120 °. The following terms are introduced:
K - rotary piston whose direction of rotation is selected counterclockwise and shown by an arrow;
K 1 , K 2 - two corners of the rotary piston (K);
O - rotation axis of the eccentric shaft;
O K - eccentric axis, or axis of rotation of the rotary piston (K);
e - eccentricity, or distance of the eccentric axis (O K ) to the axis of rotation (O);
α - angle of rotation of the eccentric axis (O K ) about the axis of rotation (O);
φ - rotation angle of the rotary piston (K);
r - radius of the pitch of gear (pinion) fixed to the front wall of the housing;
R H - radius of the pitch of gear (ring gear) installed in the front surface of the disk-shaped rotary piston (K); for ZKK it is clear: R H = 2r, hence e = R H - r = r; from the gear ratio (R H : r) = (2: 1), α = 2φ;
E - inlet opening in the rear wall of the housing for the pressurized water hatched with dotted arcuate lines;
F - outlet opening in the back wall of the wastewater housing hatched with dotted arcuate lines;
M 1 . M 2 two troughs on the back surface of the rotary piston ( K ) shown with dotted lines;
A K1 (φ) Cross-sectional area of the rotary piston ( K ) formed within the housing chamber in the direction of rotation of the corner ( K 1 ) spreads;
A K2 (φ) Cross-sectional area of the chamber formed by the rotary piston (K) inside the housing, which is in the direction of rotation from the corner ( K 2 ) spreads;
Bottom dead center - a point on the circumferential profile of the housing, which is named in imitation of reciprocating engines, in which the cross-sectional area A K1 (φ) , or. A K2 (φ) is the greatest; the UT is selected as the zero point for the angle of rotation (φ), or as the start point for the corner ( K 1 ) certainly;
OT - top dead center - a point on the circumferential profile of the housing, which is named in imitation of reciprocating engines, where the cross-sectional area A K2 (φ) , or. A K1 (φ) is the smallest.

Die Exzenterachse (OK ) wird mittels einer Exzenterwelle in Kreisbewegung um die fixierte Achse (O) gebracht. Die Exzenterwelle ist im Gehäuse gelagert. Die Rotation des Kreiskolbens (K) um die Exzenterachse (OK ) bewirkt mittels zwei Zahnräder (RH , r) die Rotation der Exzenterwelle um die fixierte Achse (O) in die gleiche Richtung mit der zweifachen Winkelgeschwindigkeit. Das im Kreiskolben (K) eingebaute Hohlrad (RH ) wälzt sich am Ritzel (r) ab, das am Gehäuse befestigt ist. Für den ZKK gilt (RH : r) = (2 : 1), bzw. RH = 2r, damit ist gleichzeitig die Exzentrizität (e) der Exzenterwelle bestimmt e = RH - r = r.The eccentric axis ( O K ) is guided by means of an eccentric shaft in circular motion about the fixed axis ( O ) brought. The eccentric shaft is mounted in the housing. The rotation of the rotary piston (K) about the eccentric axis ( O K ) effected by means of two gears ( R H , r) the rotation of the eccentric shaft about the fixed axis ( O ) in the same direction at twice the angular velocity. The ring gear built into the rotary piston (K) ( R H ) rolls on the pinion (r), which is attached to the housing. For the ZKK (R H : r) = (2: 1), or R H = 2r, the eccentricity (e) of the eccentric shaft is determined at the same time e = R H - r = r.

Der ZKK stellt ein scheibenförmigen Körper dar, dessen Querschnitt (senkrecht zur Exzenterachse (OK )) eine punktsymmetrische Figur aufweist, die mit zwei bogenförmigen Linien begrenzt ist, dessen Schnittpunkte zwei Ecken (K1 ), (K2 ) des ZKK bilden. In der Vorderfläche des ZKK ist das Hohlrad (RH ) eingesetzt; in der Rückfläche des ZKK sind zwei Mulden (M1 ), (M2 ) geformt, die für einen besseren Wasserdurchfluss bestimmt sind.The ZKK represents a disc-shaped body whose cross section (perpendicular to the eccentric axis ( O K )) has a point-symmetrical figure bounded by two arcuate lines whose intersections are two corners ( K 1 ) K 2 ) of the ZKK. In the front surface of the ZKK is the ring gear ( R H ) used; in the back of the ZKK are two hollows ( M 1 ) M 2 ), which are designed for a better water flow.

Während der Rotation des Kreiskolbens (K) um die Exzenterachse (OK ) bewegen sich seine beiden Eckpunkte (K1 ), (K2 ) auf einer geschlossenen Laufbahn, wodurch das Umfangsprofil des Gehäuses bestimmt wird. Das Umfangsprofil des Gehäuses hat in jedem seiner Punkte den gleichen Abstand zur Laufbahn der Eckpunkte (K1 ), (K2 ), damit der konstant erhaltene Spalt während der Rotation des Kreiskolbens (K), mittels der in beiden Ecken des ZKK angebrachten Dichtleisten, abgedichtet wird.During the rotation of the rotary piston ( K ) about the eccentric axis ( O K ) move his two vertices ( K 1 ) K 2 ) on a closed track, whereby the circumferential profile of the housing is determined. The circumferential profile of the housing has the same distance to the track of the vertices in each of its points ( K 1 ) K 2 ), so that the gap obtained during the rotation of the rotary piston ( K ) is sealed by means of the attached in both corners of the ZKK sealing strips.

Auf der befinden sich die Ecken (K1 ), (K2 ) entsprechend in UT und OT; der Drehwinkel (φ) beträgt 0°. Die Einlass-Öffnung (E) und die Auslass-Öffnung (F) stehen kurz vor dem Öffnen. Die Kammer AK2(φ) hat ihr kleinstes und die Kammer AK1(φ) ihr größtes Volumen erreicht. Für die Querschnittfläche AK1(φ) gilt: A K1 ( φ ) = a + b * c o s φ ( m 2 ) ,

Figure DE102018001776A1_0001
wo a, b - konstante Größen sind; somit entspricht die Differenz (a - b) der kleinsten und die Summe (a + b) der größten Querschnittfläche AK1(φ). Das Volumen der Kammer AK1(φ) ist ihr Querschnittfläche proportional und während der Rotation des ZKK zwischen einem minimalen und maximalen Wert harmonisch oszilliert. Folglich bei einer konstanten Winkelgeschwindigkeit des Kreiskolbens (K) (dφ/dt = const) ist der Wasserdurchfluss den Schwingungen der Querschnittfläche AK1(φ) proportional: | d A K1 ( φ ) / d φ | = b * | s i n φ | ,
Figure DE102018001776A1_0002
somit für einen konstanten Wasserdurchfluss und dementsprechend eine konstante Leistung an der Drehachse (O) müssen mehrere Kreiskolben (K) eingesetzt werden, die mit einer Phasenverschiebung zueinander rotieren. In Anlehnung an den 3-Phasen elektrischen Wechselstrom wären 3 Kreiskolben (K) ausreichend, die beispielsweise eine Exzenterwelle antreiben (analog einer Kurbelwelle), bzw. mittels eines Getriebes miteinander verknüpft sind.On the are the corners ( K 1 ) K 2 ) accordingly in UT and OT ; the angle of rotation (φ) is 0 °. The inlet opening (E) and the outlet opening (F) are about to open. The chamber A K2 (φ) has her smallest and the chamber A K1 (φ) reached their largest volume. For the cross-sectional area A K1 (φ): A K1 ( φ ) = a + b * c O s φ ( m 2 ) .
Figure DE102018001776A1_0001
where a, b are constant quantities; Thus, the difference (a - b) corresponds to the smallest and the sum (a + b) of the largest cross-sectional area A K1 (φ) , The volume of the chamber A K1 (φ) its cross sectional area is proportional and oscillates harmonically between a minimum and maximum value during rotation of the ZKK. Consequently, at a constant angular velocity of the rotary piston (K) (dφ / dt = const), the water flow is the vibrations of the cross-sectional area A K1 (φ) proportional: | d A K1 ( φ ) / d φ | = b * | s i n φ | .
Figure DE102018001776A1_0002
thus for a constant flow of water and consequently a constant power at the axis of rotation ( O ), several rotary pistons ( K ) are used, which rotate with a phase shift to each other. Based on the 3-phase alternating electric current 3 rotary pistons ( K ) sufficient, for example, drive an eccentric shaft (analogous to a crankshaft), or are linked together by means of a transmission.

Die bis sind maßstabgetreu gezeichnet. Im Querschnitt beträgt die Länge des ZKK zwischen Eckpunkten (K1 ), (K2) = 1,8 m, die maximale Breite = 1,2 m. Unter diesen Annahmen ergibt sich für die Gleichung (1): A K1 ( φ ) = 0,626 + 0,558 * c o s φ ( m 2 ) .

Figure DE102018001776A1_0003
Die maximale Querschnittfläche der Kammer im Gehäuse beträgt: AK1(0) = 1,184 m2; die minimale Querschnittfläche: AK2(0) = AK1(π)=0,068 m2;
die Differenz beträgt: AK1(0) - AK2(0) = 1,116 m2.
Für einen Kreiskolben (K) mit einer Scheibenhöhe 0,5 m und einer Umdrehung pro Sekunde der Exzenterwelle (O), bei einer Fallhöhe 10 m und einem Wirkungsgrad 90% ergibt sich die Leistung: 9,81*1,116*0,5*10*0,9 = 49,266 kW.The to are drawn to scale. In cross section, the length of the ZKK is between vertices ( K 1 ), (K 2 ) = 1.8 m, the maximum width = 1.2 m. Under these assumptions, equation (1) yields: A K1 ( φ ) = 0.626 + 0.558 * c O s φ ( m 2 ) ,
Figure DE102018001776A1_0003
The maximum cross-sectional area of the chamber in the enclosure is: A K1 (0) = 1.184 m2; the minimum cross-sectional area: A K2 (0) = A K1 (π) = 0.068 m2;
the difference is: A K1 (0) - A K2 (0) = 1,116 m 2 .
For a rotary piston ( K ) with a disk height of 0.5 m and one revolution per second of the eccentric shaft ( O ), with a drop height of 10 m and an efficiency of 90%, the output is 9.81 * 1.116 * 0.5 * 10 * 0.9 = 49.266 kW.

Auf der hat sich der Kreiskolben (K) um die Exzenterachse (OK ) um einen Winkel φ = 60° gedreht; der Drehwinkel (α) der Exzenterwelle beträgt: α = 2φ = 120°. In die Kammer AK2(φ) fließt das Druckwasser durch die Einlass-Öffnung (E). Aus der Kammer AK1(φ) wird das Abwasser durch die Auslass-Öffnung (F) abgelassen.On the has the rotary piston (K) around the eccentric axis ( O K ) is rotated by an angle φ = 60 °; the angle of rotation (α) of the eccentric shaft is: α = 2φ = 120 °. In the chamber A K2 (φ) the pressurized water flows through the inlet opening (E). From the chamber A K1 (φ) the wastewater is discharged through the outlet opening ( F ) drained.

Auf der hat sich der Kreiskolben (K) um die Exzenterachse (OK ) um einen Winkel φ= 120° gedreht; der Drehwinkel (α) der Exzenterwelle beträgt: α = 2φ = 240°. Das Druckwasser fließt weiterhin durch die Einlass-Öffnung (E) in die Kammer AK2(φ), das Abwasser wird aus der Kammer AK1(φ) durch die Auslass-Öffnung (F) abgelassen.On the has the rotary piston ( K ) about the eccentric axis ( O K ) is rotated by an angle φ = 120 °; the angle of rotation ( α ) of the eccentric shaft is: α = 2φ = 240 °. The pressurized water continues to flow through the inlet port (E) into the chamber A K2 (φ) , the sewage gets out of the chamber A K1 (φ) through the outlet opening ( F ) drained.

Auf der hat sich der Kreiskolben (K) um die Exzenterachse (OK ) um einen Winkel φ = 180° gedreht; der Drehwinkel (α) der Exzenterwelle beträgt: α = 2φ = 360°. Die Exzenterwelle hat eine Umdrehung um ihre Achse (O) vollendet. Die Einlass-Öffnung (E) sowie die Auslass-Öffnung (F) sind geschlossen. Der Kreiskolben (K) ist zur Ausgangsstellung gekommen, die auf der gezeigt ist; lediglich seine Ecken (K1 ), (K2 ) haben ihren Stellen getauscht, was wegen Symmetrie des ZKK ohne Bedeutung ist: Die Ecken (K1 ), (K2 ) sind nicht zu unterscheiden.On the has the rotary piston ( K ) about the eccentric axis ( O K ) rotated through an angle φ = 180 °; the angle of rotation ( α ) of the eccentric shaft is: α = 2φ = 360 °. The eccentric shaft has one revolution about its axis ( O ) completed. The inlet opening ( e ) as well as the outlet opening ( F ) are closed. The rotary piston ( K ) has come to the starting position on the is shown; only its corners ( K 1 ) K 2 ) have exchanged their positions, which is of no importance because of the symmetry of the ZKK: the corners ( K 1 ) K 2 ) are indistinguishable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014010704 [0005]DE 102014010704 [0005]

Claims (1)

Wassersäulenmaschine mit zweieckigem Kreiskolben dadurch gekennzeichnet, dass - ein scheibenförmiger zweieckiger Kreiskolben (ZKK) in seinem Symmetriepunkt um eine Exzenterachse rotiert, die gleichzeitig in einer Kreisbewegung um eine fixierte Achse sich befindet; - die Kreisbewegung der Exzenterachse um die fixierte Achse wird mittels einer Exzenterwelle erzeugt, die in einem Gehäuse gelagert ist; - die Rotation des ZKK um die Exzenterachse bewirkt mittels eines Getriebes die Rotation der Exzenterwelle in die gleiche Richtung mit zweifacher Winkelgeschwindigkeit; - der Querschnitt des ZKK (senkrecht zur Exzenterachse) weist eine punktsymmetrische Figur auf, die mit zwei bogenförmigen Linien begrenzt ist, dessen Schnittpunkte zwei Ecken des ZKK bilden; - während der Rotation des ZKK bewegen sich seine beiden Eckpunkte auf einer geschlossenen Laufbahn, wodurch das Umfangsprofil des Gehäuses bestimmt wird; - das Umfangsprofil des Gehäuses hat in jedem seiner Punkte den gleichen Abstand zur Laufbahn der Eckpunkte, damit während der Rotation des ZKK der konstant erhaltene Spalt, mittels der in beiden Ecken enthaltenen Dichtleisten, abgedichtet wird; - der ZKK bildet innerhalb des Gehäuses zwei separate abgedichtete Kammern, deren Volumen während der Rotation des ZKK abwechselnd zwischen einem minimalen und maximalen Wert harmonisch oszilliert; - die zwei separaten Kammern werden jeweils durch die Öffnungen im Gehäuse abwechselnd mit Druckwasser gefüllt bzw. in eine Abwasserleitung entleert; - der oszillierende Wasserdurchfluss wird ausgeglichen indem mehrere ZKK eingesetzt werden, die mit einer Phasenverschiebung zueinander rotieren.A water column machine with a two-cornered circular piston, characterized in that - a disc-shaped two-cornered rotary piston (CCS) rotates in its point of symmetry about an eccentric axis, which is simultaneously in a circular motion about a fixed axis; - The circular motion of the eccentric axis about the fixed axis is generated by means of an eccentric shaft which is mounted in a housing; - The rotation of the ZKK about the eccentric axis causes by means of a gearbox, the rotation of the eccentric shaft in the same direction at twice the angular velocity; - The cross section of the ZKK (perpendicular to the eccentric axis) has a point-symmetrical figure, which is bounded by two arcuate lines whose intersections form two corners of the ZKK; during the rotation of the ZKK, its two corner points move on a closed track, which determines the circumferential profile of the housing; - The circumferential profile of the housing has in each of its points the same distance from the track of the corner points, so that during the rotation of the ZKK the constantly obtained gap, by means of the sealing strips contained in both corners, sealed; - The ZKK forms within the housing two separate sealed chambers whose volume oscillates alternately between the minimum and maximum value during rotation of the ZKK; - The two separate chambers are alternately filled by the openings in the housing with pressurized water or emptied into a sewer pipe; - The oscillating water flow is compensated by several ZKK are used, which rotate with a phase shift to each other.
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