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Rotierender Motor oder rotierende Pumpe Die Erfindung bezieht sich
auf einen rotierenden Motor oder eine rotierende Pumpe mit einem in einer Schaufelradkammer
drehbaren, Schaufelrad. Derartige Motore oder Pumpen sind bekannt. Ihre nachgiebigen
Schaufeln. erstrecken sich von einem festen Schaufelradkern nach außen.. Die Außenkanten
der biegsamen, nachgiebhigen Schaufeln berühren die Umfangswand der Kammer. Auf
den Schaufeln sind Verstärkungselemente angeordnet.
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Es bestehen die biegsamen Schaufeln aus Gummi od. dgl., der die Eigenschaft
hat, daß er sich ziemlich deformiert, so da:ß Motore oder Pumpen der geschilderten
Bauart nur für niedrigen Druck benutzt werden können. Für höheren Druck kommen sie
nicht in. Betracht, weil die Gummischaufeln stark deformiert werden., wenn der Betriebsdruck
über einen verhältnismäßig niedrigen maximalen Druck hinaus erhöht wird.
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Zur Beseitigung dieses Nachteils genügt es nicht, da.ß man für die
Gummischaufeln in irgendeiner Weise Verstärkungselemente anordnet, sondern. die
Verstärkungselemente müssen erfindungsgemäß so, an, geordnet sein, daß ein Umbiegen
der Schaufeln zwischen ihren Außenkanten und Innenkanten nicht möglich ist, während
sie sich entlang ihren. Innenkanten umbiegen können:. Nur durch die erfindungsgemäße
Anordnung der Verstärkungselemente wird eine Deformierung des biegsamen Materials
der Schaufeln vermieden und außerdem erreicht, daß sich die Schaufeln ausreichend
umbiegen können, um so einen einwandfreien Betrieb sicherzustellen.
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Fig. 1 ist ein Querschnitt eines rotierenden, Motors oder einer Pumpe
gemäß der Erfindung, Fig.2 ebenfalls ein Querschnitt der besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2. Gemäß Fig. 1 besteht
der rotierende Motor oder die Pumpe 9 aus einem Gehäuse 10 mit einer im allgemeinen
zylinderförmigen Schaufelradkammer 11, in welche die Gehäusebohrungen 12 und 13
münden. Arbeitet die Einrichtung als Motor, ist die Bohrung 12 die Einlaßöffnung
und die Bohrung 13 die Auslaßöffnung oder der Auspuff. Umgekehrt ist, wenn die Einrichtung
als Pumpe benutzt wird, die Bohrung 13 der Einlaß und die Bohrung 12 die Ausla.ßöffn.un:g.
Beide Bohrungen sind voneinander durch eine Dichtung 14 getrennt, welche wirkungsmäßig
für die Schaufelradkammer 11 die sich umfangsmäßig erstreckende Zone 15 mit dem
kleineren Radius bildet. Im Ausführungsbeispiel besteht die Dichtung 14 nicht aus
einem Stück mit dem Gehäuse 10, sondern ist damit nur verbunden.. Es kann aber auch
die Dichtung 14 aus einem Stück mit dem Gehäuse 10 bestehen:. Drehbar in der Kammer
11 befindet sich das Schaufelrad 20. Es ist auf der Welle 21 aufgekeilt. Ihre Achse
fällt hei der gezeigten Ausführungsform mit der Achse der Schaufelradkammer zusammen.
Die Welle, 21 ist in nicht dargestellten Lagern an den Enden des Gehäuses 10 in.
der für Pumpen dieser Bauart gewöhnlichen Art gelagert. Als Pumpe wird die Welle
21 durch irgendeine nicht dargestellte Vorrichtung angetrieben. Als '.7\Iotor treibt
die Welle irgendeinen damit verbundenen Apparat an.
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Das Schaufelrad hat eine Nabe oder einen: Kern 22. Ziemlich tiefe
Nuten oder :@usneh:mungen 23 erstrecken sich längs zum Kern 22 von seinem einen
Ende zum anderen Ende. Die Ausnehrnungen oder Nuten 23 münden nach außen in nicht
so tiefe und breitere Ausneh mangen 24. Die eine Seitenwa:nc1 einer jeden Ausnehmung
24 hat eine Nut 25. Sowohl die Ausnehmungen 24 als auch die -Tuten. 25 erstrecken
sich von dem einen Ende des Kernes 22 zum anderen.
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Das Schaufelrad 20 hat im allgemeinen sich ra.dia.l erstreckende,
biegsame Schaufeln 30 aus einem ziemlich deformierb,aren Material, z. B. Gummi.
Ihre Füße 31 sind in den Ausnehmungen 23 angeordnet und dort befestigt, indem sie
beispielsweise mit dem Material des Kernes 22 verbunden. sein können, der im Ausführungbeispiel
aus Metall besteht. Der Gummi oder ein anderes ziemlich deformierbares Material,
woraus die Schaufeln 30 hergestellt sind, ist für die eigentlichen Schaufeln an
der Verbindungsstelle der Schaufeln mit ihren Füßen 31 verhältnismäßig dünn., so
da:ß die Schaufeln, unbehindert zum Kern 22 zwischen ihren umgebogenen und nicht
umgebogenien. Lagen
verschwenhba.r sind. Die oberste Schaufel
30 ist in der Zeichnung in ihrer umgebogenen Lage gezeigt. Sie wurde in diese
Lage infolge der Zone 15 mit dein kleineren Radius in der Schaufelradkammer 11 wälirend
der Drehung des Schaufelrades 20 verschwenkt. Die Schaufeln 30 werden in ihre Ausriehmungen
24 zurückgebracht, wenn sie sich in ihren urngebogenea Lagen befinden, wobei der
Umfang des Kernes 22 dic Zone 15 mit dem kleineren Radius herülirt. Dis übrigen
Schaufeln, 30 sind in ihren nicht umgchog,nen Lagen gezeigt.
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Das Schaufelrad 20 hat -"erstärlcungselenivnt;j aus einem nur wenig
deformierbaren Material. welche von den Schaufeln. festgehalten «-erden, damit der
Gummi oder ein anderes verhältnismäßig gut defGrmierbares Material, aus welchem
die Schaufeln hergestellt -sind, weniger de-fermiert werden, falls ein Druck auf
die Schaufeln ausgeiib:t wird, nenn die Einrichtung entweder als -Iotcr oder als
Pumpe arbeitet. Die Verstärkungselemente bestehen aus metallischen Stützplatten
32 im gezeigten Ausfiihrungsbeispiel. Die Stützplatten werden vcn den Schaufeln.
30 auf ihren Niederdruckseiten festgeha.lten und sind mit ihnen fest verbunden oder
sonstwie daran befestigt. Die Stützplatten haben ungefähr die gleiche Größe und
Ausdehnung wie die Schaufeln 30. Sie haben innere Kanten 33 und äußere Kanten 34.
Die äußeren Kanten. berühren. die Umfangswand der Schaufelra.dkammer 11. Ebenso
berühren. die Enden der Stützplatten 32 die Abschlußivände der Schaufelra:dkammer
11. Die inneren Kanten 33 der Stützplatten 32 befinden, sich in ihren Nuten 25,
wenn sich die Schaufeln in ihren nichtumgebogenen Lagen l;efin.den. Dadurch wird
verhindert, dä.ß sich die Schaufeln über ihr: nicht umgebogenen Lagear hinaus bewegen,.
Wie dies in. der Zeichnung für die oberste Schaufel dargestellt ist, befinden sich
die inneren Kanten 33 der Stützplatten 32 nicht in ihren Nuten 25; sie sind also
von ihnen freigegeben, falls sich die, Schaufeln in ihren umgebogen:en Lagen befinden,
so daß die Schaufeln umbehindert aus ihren. nicht umgebogenen Lagen in ihre umgebogenen
Lagen schwenkbar gelangen können. Die Schaufeln. sind schräg in einem spitzen Winkel
zur Umfangs-wand der Schaufelradkammer 11, wenn. sie sich in ihren nicht umgebogenen
Lagen befinden..
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Die Stützplatten 32 verhindern eine Deformierung der Schaufeln 30
bei Druck. Dadurch, daß die Stützplatten ungefähr von derselben Größe und Ausdehnung
sind wie die Schaufeln, wird die Neigung des Materials, woraus die Schaufeln hergestellt
sind, zum Fließen über die Stützplatten hinaus vermindert. Dies ist ein wichtiger
Vorteil der Erfindung. Somit sind sämtliche Vorteile eines Motors oder einer Pumpe
mit biegsamen Schaufeln. durch die Erfindung erreichbar. Außerdem wird durch die
Erfindung noch erreicht, daß mit viel höheren. Drücken gearbeitet werden kann, als
dies bisher möglich war. Zum Beispiel kann erfolgreich mit Drücken von. 70 kg/cin'=
oder mehr gearbeitet werden.
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Wird die erfinidungsgemäße Einrichtung alb Pumpe benutzt, wird das
Schaufelrad 20 im Uhrzeigersinne angetrieben. Die Bohrung 13 ist hierbei die Einlaßöffnung
und die Bohrung 12 die Auslaßöffnung. Wird dagegen die erfindungsgemäße Einrichtung
als Notar benutzt, gelangt das Strömungsmittel unter Druck in die Schaufelradkam,iner
11 durch die Bohrung 12 und dreht das Schaufelrad entgegen dem Uhrzeigersinne. Das
Strömungsmittel verläßt die Scliaufelradkamm,-r durch die Bohrung 13. Somit befinden
sich die Stützplatten 32, gleichgültig ob die erfindungsgemäße Einrichtung als Motor
oder als Pumpe benutzt wird, immer auf der Niederdruckseite der Schaufeln,. so daß
eine Deformierung der Schaufeln ],ei dein ausgeübten oder entwickelten Druck verhindert
wird.
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Wenn auch gezeigt ist, da.ß das Schaufelrad 20 aus einem besonderen
Kern- und den einzelnen Schaufeln besteht, so können die Schaufeln und der Kern
auch aus einem Stück und aus Guinini od. dgl. bestehen.
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Es wird riun:mehr die besonders bevorzugte Ausführungform der Erfindung
an Hand der Fig. 2 und 3 beschrieben. Der rotierende Motor oder die Pumpe 49 hat
ein Gehäuse, das mit dein Gelüirise 10 des -Motors oder der Puinpe 9 der Fig. 1
identisch ist. Infolgedessen ist auch das Gehäuse des Motors oder der Pumpe 49 der
Fig. 2 mit deni Bezugszeichen, 10 versehen. Ebenso sind die für die verschiedenen
Teile des Gehäuses. benutzten Bezugszeichen identisch finit den schon vorher verwendeten.
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Drehbar in der Schaufelradkannner 11 des -Motors oder der Pumpe 49
befindet sich das Schaufelrad 60, das auf einer Welle 61 befestigt ist. Ihre Achse
fällt mit der Achse der Schaufelradkaminer zusammen. Die Welle 61 ist in nicht dargestellten
Lagern an den Enden des Gehäuses 10 in der für Pumpen dieser Bauart gewöhnlichen
Art gelagert. Bei Verwendung der Einrichtung als Pumpe wird die Welle 61 durch irgendeine
nicht dargestellte Antriebseinrichtung angetrieben. Bei Verwendung der Einrichtung
als Motor treibt die Welle 61 irgendeinen finit ihr verbundenen Apparat an.
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Das Schaufelrad 60 hat eine Nabe oder einen Kern 62. Verhältnismäßig
tiefe Nuten oder Ausnehniungen 63 erstrecken sich längs zum Kern 62 von seinem einen
Ende zum anderen Ende. Die Seiten 64 der Ausnehmungen 63 sind zur Drehachse des
Schaufelrades 60 au: dein bereits erläutz-rteii Grund schräg. Die schrägere Seiten
64 befinden sich auf den Niederdruckseiten. der Schaufeln, die in den Ausnehinungen
63 angeordnet sind.
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Das Schaufelrad 60 hat die ein allgemeinen radial liegenden und biegsamen
Schaufeln 70 aus einem ziemnlich deforiniertaren Material, z. B. Gummi. Die
Schaufeln 70 haben ungefähr einen L-förinigen Querschnitt wie auch die Schaufeln
30 der Fig. 1. Ihre Füße 71 sind in den Ausnehmungeri 63 angeordnet. Ihre blattförmigen
Teile 72 ragen aus den Ausnehmungen 63 und berühren die Umfangswand der Schaufelradkammer
11. Die blattförmigen 'feile 72 sind an den schrägen Seiten 64 der- Ausnehmungen
63 angeordnet und werden dadurch gestützt, wenn ein Druck auf die Hochdruckseiten
der Schaufeln ausgeübt wird. Die blattförmigen Teile 72 der Schaufeln 70 werden
in ihre nicht umgebogene Lage durch winkelförmige Blattfedern 73 gepreßt, die unterhalb
der Platten 74 angeordnet sind, welche durch Schrauben 75 am Kern. 62 befestigt
sind. Außerdem liegen die Blattfedern 73 an den Stützplatten 76 an, die an den Hochdruckseiten
der blattförmigen Teile 72 der Schaufeln angeordnet sind. Die Stützplatten 76 sind
mit den blattförmigen Teilen 72 der Schaufeln 70 fest verbunden. oder sonstwie daran
befestigt. Sie haben Löcher 77 zur Aufnahme von Teilen des (ruininiinaterial., woraus
die blattförmigen Teile 72 leergestellt sind, wodurch eine bessere Verbindung miteinander
erreicht wird. Wie auch ini Falle des Motors oder der Pumpe 9 der Fig. 1 haben die
Stützplatten 76 ungefähr die gleiche Größe oder- Ausdehnung wie die blattfärinigeri
Teile 72 der Schaufeln 70,
um eine maximale Verstärkung hierfür
zu erhalten. Die Stützplatten sind etwas kleiner als. :die blattförmi en Teile 72,
so daß sie außer Berührung mit den Abschlußwänden und der Umfangswand der Schaufelradkam.mer
11 sind.
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Im Betrieb des Motors oder der Pumpe 49 verhin, denn die Stützplatten
76 eine Deformierung der Schaufeln 70 bei Druck. Dadurch, daß die Stützplatten im
wesentlichen. die gleiche Größe und Ausdehnung haben: wie die blattförmigen Teile
72 der Schaufeln, erhält man d!ie bestmögliche Lagerung hierfür. Außerdem haben
die blattförmigen Teile 72 bei sehr hohen Drücken., die auf die Hochdruckseiten
dieser Teile ausgeübt werden., die Neigung; an den schrägen Seiten 64 der Ausnehm:unigen
63 zu bleiben, so daß die schrägen Seiten 64 als Stütze für- die blattförmigen.
Teile 72 der Schaufeln bei derartigen Betriebsverhältnissen dienen. Dies ist ein
wichtiger Vorteil der Erfindung. Die Blattfedern 73 sichern, indem sie die blattförmigen
Teile 72 jederzeit nach außen pressen, den Eingriff der Außenenden dieser blattförmigen
Teile mit der Umfangswand der Schaufelradkammer 11. Auch wenn. eine oder mehrere
Schaufeln in Berührung mit der Zone 15 mit dem kleineren Durchmesser für längere
Zeiten bleiben, falls die Einrichtung 49 nicht in Betrieb ist, werden solche: Schaufeln
schnell durch die Federn, 73 in ihre nicht umgebogene Lage gebracht, sobald die
Einrichtung in Betrieb genommen wird. Dies ist ein wichtiger Vorteil der Erfindung.
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Die Einrichtung 49 hat gegenüber der Einrichtung 9 einzelne Vorteile.
Einer hiervon, ist, daß in der Einrichtung 49 Teilchen im Strömungsmittel eine weit
geringere Abnutzung und einen geringeren. Ver-'chleiß verursachen. Eigin anderes
Kennzeichen ist, daß die Federn 73 jederzeit einen einwandfreien Eingriff der blattförmigen
Teile 72 mit der Umfangswand der Schaufelradkammer 11 sichern. Außerdem ist es viel
weniger wahrscheinlich, daß die Ausnehmungen.63 mit Ansammlungen von Bohrschmutz
od. d'gl. gefüllt werden, wenn: die Einrichtung zum Pumpen solcher Stoffe benutzt
wird. Dies ist noch ein weiterer Vorteil der besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.