DE1426768A1

DE1426768A1 - Pumpe oder Turbine zum Foerdern von Stroemungsmitteln

Info

Publication number: DE1426768A1
Application number: DE19641426768
Authority: DE
Inventors: Panie Dujac Marcel Louis
Original assignee: PANIE DUJAC MARCEL LOUIS
Current assignee: PANIE DUJAC MARCEL LOUIS
Priority date: 1963-07-17
Filing date: 1964-07-10
Publication date: 1969-10-02
Also published as: OA00160A; ES301909A1; US3277832A; CH418837A; NL6407877A; FR1370790A; AT250179B; BE650387A; GB1068067A

Description

Marcel, Louis PANIE DUJAC,

4, rue Vercingctorix, P.vRIS, Seine, Frankreich, Pumpe oder Turbine ζ am. Fördern von Strömangemitteln

Die Erfindung betrifft eine drehbare Vorrichtung, vermittele derer ein Strömungemittel oder ein la ein Strömungsmittel aufgenommene« Material verdichtet, entspannt oder angetrieben werden lean».

Die bekannten drehbaren Vorrichtungen werden allgemein durch ein eich in Bewegung befindendes Strömungsmittel betätigt, das auf Behäufeln oder Flügel einwirkt, die sich in einem ortsfesten Gehäuse bewegen. Bei derartigen Vorrichtungen sind die Einlaßöffnungen für die Strömungsmittel und die Auslaßöffnungen nicht durch strömungsdichte Bauelemente voneinander getrennt, und die Umwandlung der Energie des sich in Bewegung befindenden Strömungsmittel in mechanische En ergie oder die umgekehrte Umwandlung erfolgt mit relativ geringem Nutzungsgrad, und die zwischen den Einlaß- und den Auslaßöffnungen vorliegende Druckdifferenz wird nur teilweise ausgenutzt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist bewegliche Bauteile auf, denen eine Drehbewegung vermittelt wird, wobei diese Bauteile in einem ortsfesten Gehäuse angeordnet sind und die Strömungsmittel zwischen diesen Bauteilen in dem ortsfesten Gehäuse umlaufen. Nach einem kennzeichnenden erfindungsgemäßen Merkmal weisen die Laufbahnen der beweglichen Bauteile gemeinsame Teile auf, und diese Teile werden kontinuierlich durch Bauelemente eines oder zweier Bau-

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- 2 teile eingenommene I 4/0/bo

Nach, einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal sind die Einlaß- und die Auslaßöffnungen für die Strömungsmittel abgedichtet von den beweglichen Bauelementen sowohl kontinuierlich als auch, intermittierend getrennt.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal können die beweglichen Bauteile Strömungsmittel verdichten, entspannen oder antreiben, oder die Energie eines sich in Bewegung befindenden oder unter Druck stehenden Strömungsmittel in mechanische Energie umwandeln.

Eines der beweglichen Bauteile kann vorteilhaft erweise Flügel aufweisen, die wie Kolben wirken und in einem ortsfesten Gehäuse gedreht werden, und die anderen beweglichen Bauteile werden durch Scheiben gebildet, die sich um deren Achsen drehen.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert:

Pig. 1 zeigt perspektivisch und teilweise weggebrochen eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

fig. 2 zeigt perspektivisch eine Hälfte des Flügelrades der Vorrichtung.

Fig. 3 zeigt perspektivisch eine Verteilerscheibe der Vorrichtung. Fig. 4 ist ein Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung senkrecht zu der Achse des Hauptrades.

Fig. 5 ist ein aohsialer Schnitt durch eine Hälfte des Hauptrades. Fig. 6 ist ein achsialer Schnitt durch eine Hälfte einer Verteilerscheibe·

Fig. 7 zeigt schematisch den Umlauf der Strömungsmittel in der Vorrichtung.
Figo 8 ist eine Draufsicht aaf eine Verteilerscheibe und uam Haup"trad undzeigt die Relativlagea dieser swei Bauelemente₀

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Fig. 9 ist eine schieatische Ansicht einer Anordnung aus mehreren erf in dungs gemäßen Vorrichtungen, die unter Ausbilden einer Motoranordnung zusammengebaut sind.

Unter Bezugnahme auf die Pig. 1 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Hauptrad 1 und zwei in einem Gehäuse 3 angeordnete Verteile rscheiben 2 auf.

Das Rad 1 ist um eine Achse (nicht wiedergegeben) drehbar und trägt an seinem Außenumfang zwei ebene oder geneigte Flügel 4» die symmetrisch bezüglich der Achse des Rades 1 angeordnet sind. Die Schnitte des Außenumfangs des Rades 1 und der Flügel 4 bezüglich einer achsialen Ebene (Fig. 5) sind konvexe Kurven, die in Richtung

auf die Mitte des Rades 1 verlaufen und deren Mittelpunkte mit den Mittelpunkten der Verteiler 2 in dem Fall eines Schnittes durch die Ebene dieser Verteiler zusammenfallen können« Die Flügel 3 bilden einen beliebigen Winkel mit den senkrechten Ebenen bezüglich der Radachse.

Die zwei Scheiben 2 liegen symmetrisch bezüglich der Achse des Rades 1 vor. Jeder Scheibeverteiler 2 ist auf einer beweglichen Achse (nicht wiedergegeben) angeordnet, und die Achsen der zwei Scheiben 2 liegen senkrecht zu der Achse des Radiis 1 vor. Jede Scheibe 2 weist ( zwei Ausnehmungen 5 auf, die symmetrisch zu der Achse der Scheibe vorliegen. Die Ausnehmungen 5 gehen von dem diskontinuierlichen Außenumfang der Scheibe 2 aus und verlaufen in Richtung auf das Innere derselben.

Die ebenen oder geneigten //ände der Ausnehmungen 5 bilden mit den Oberflächen der Scheibe beliebige Y/inkelo

Das Gehäuse 3 trägt Achsen des Hauptrades 1 und der Verteilerscheiben 2 und diejenigen der Verbindungselemente (nicht gezeigt). Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, umschließt das Gehäuse 3 möglichst dicht das durch die Umhüllung der Flügel 4 des Rades 1 und der Scheibe 2

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um deren entsprechende Achsen bedingtes Volumen,, Die Scheibe 2 ist mit zwei Einlaßöffnungen 6 und zwei Auslaß öffnungen 7 versehen* Die Oeffnungen 6 und 7 liegen in Form eines kreisförmigen Ringsektors vor. Jede Einlaßöffnung 6 liegt hinter einer Verteilerscheibe 2 in dar Drehrichiung §es Rades, und jede Auslaßöffnung 7 liegt vor einer Scheibe. Die Oeffnungen 6 und 7 sind auf den Teilen des Gehäuses 3 angeordnet, die benachbart zu den Seitenrändern der Flügel 4 vorliegen, und die Einlaßöffnungen 6 liegen an der einen Seite des Gehäuses 3 und Auslaßöffnungen 7 an der anderen Seite vor·

Die Verbindungselemente zwischen den Wellen der Scheiben 2 und des Raäes 1 sind hier nicht wiedergegeben und können durch jede geeignete herkömmliche Kraftübertragungs-Vorrichtung gebildet sein«

Wie in der Fig. 8 wiedergegeben, liegt die äußere Oberfläche jeder Verteil erscheibe 2 geometrisch tangential wenigstens in einem Kurven bogen bezüglich des Außenumfanges des Haupirades 1 vor, und die äußere Oberfläche des durch das Umlaufen #er Flügel 4 (das Volumen ist durch die Strichelung wiedergegeben) erzeugte Volumen liegt geometrisch tangential wenigstens in Form eines Kurvenbogens zu der inneren Oberfläche des Volumens vor, das durch das Umlaufen der Ausnehmungen 5 der Verteilerscheiben 2 erzeigt wird.

Die Anordnung der Ausnehmung 5 und der Flügel 4, sowie deren Formen und die Bewegungs verbin dung de« Hauptrades mit den Verteil erscheinen ist dergestalt, daß die gemeinsamen !Teile der durch das Umlaufen der Flügel und der Hohlräume erzeugten Volumina gegebenenfalls in ihrer Gesamtheit durch ein Flügelteil oder durch ein VerteilerseheIbenteil oder durch ein Teil dieser zwei Bauelemente dergestalt eingenommen werden, daß ein fester Verschluß zwischen diesen" zwei Teilen vor und hinter bezüglich jeder Verteilerscheibe des durch diese Flügel bestrichenen Volumens erzielt wird. Die Verbindung zwischen einem Flügel 4 und einer Verteilereoheibe 2 ist somit eine Zahnradverbindung, und zwar insbesondere eine Sehrauben verzahnung. Der Auedruck

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"Verbindung" ist hier in seiner geometrischen und nicht in seinen mechanischen Sinne zu verstehen, da der Antrieb sowohl des Flügels als auch der Verteilerscheibe von außen her erfolgt. Es liegt somit zu keinem Zeitpunkt eine Verbindung zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung vor, die jeweils an beiden Seiten der Vert ei ler scheibe ungeordnet sind.

Es kann weiterhin keine Verbindung zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung vorliegen, die zwischen zwei Verteilerscheiben vorliegen, da ein Flügel eine der Oeffnungen nicht freigibt, wenn der andere Flügel nicht die vorhergehende Oeffnung bedeckt.

Das Gehäuse ist selbst so angeordnet, daß hierdurch abgedichtet der Außenumfang oder j$des andere Teil des Hades, z.B. dessen Achse, umschlossen wird, und das durch das Umlaufen der Flügel 4 erzeugte Volumein ist gegenüber den Strömungsmitteln zwischen den Teilen vor und hinter dem Gehäuse bezüglich jedes Flügels und bezüglich jeder Verteilerscheibe abgedichtet.

Die Drehbewegungen der Flügel und der Verteilerscheiben erfolgen dergestalt Cz.B. gleiche Winkelgeschwindigkeit), daß die Scheiben den freien Vorbei tritt der Flügel ermöglichen, die in die Ausnehmungen der Scheiben aufgrund des angegebenen geometrischen Getriebes i in Eingriff kommen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als Saug- und Druckpumpe arbeiten. In diesem Fall treibt die Welle des Hauptradea 1 dieses Rad 1 an und versetzt die Flügel 4 in Umdrehung. Ein Flügel 4, der eine Verteilerscheibe 2 kreuzt, erreicht die unmittelbar hinter der Vert eilerech eibe angeordnete Einlaßöffnung und tritt an derselben vorbei. Sobald sich der Flügel von der Verteilerscheibe entfimt, wird das duroh das Gehäuse, den Außenumfang de« Rades, die Verteiler· scheibe und den flügel begrenzte Volumen vergrößert. Dieses Volumen steht mit Ausnahme der Einlaßöffnung nicht alt den Aeußeren in Ver-

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bindung und es wird in den Strömungsmitteln außerhalb des Gehäuses ein Unterdruck erzeugt, so ciaß dieselben angesaugt werden (Pig. 7).

Die Auslaßöffnung wird durch, einen Flügel freigelegt, wenn der folgendä Flügel gleichzeitig die Einlaßöffnung abdeckt, und die sich vor einem Flügel befindenden Strömungsmittel werden einem Druck unterworfen und somit aus der Auslaßöffnung entfernt.

Die zwei Arbeitsgänge des Ansaugens und Her aus drücke ns werden somit gleichzeitig ausgeführt»

Es ergibt sich somit, daß die ©rfindungsgemäße Vorrichtung in gleicher Weise als Turbine arbeiten Isöbb« Is diesem Pail werden die sich in Bewegung oder unter Druck befindenden Strömungsmittel, die durch die Einlaßöffnung eindringen und auf ate der Flügel einwirkt, angetrieben, bis dieselben durch den nachfolgeadeis Flügel durch die Auslaßöffnung ausgedrückt werden. Zudem Zeitpsskt_s wo dieser Austritt der Strömungsmittel beginnt, erreicht oder bedeckt der nachfolgende Flügel die Einlaßöffnung, durch die die Strömusgsiaittel eintreten, und der Arbeitszyklus beginnt somit von neuem.

Bei diesen zwei Arbeitsweisen in Form einer Pumpe oder einer Turbine erfolgt ein sofortiges gleichzeitiges Oeffnen und Schließen der Einlaß- und der Auslaßöffnungen, da dieselben aufgrund deren Geometrie längs zweier Linien vorliegen, die in Sichtung auf die Mitte des 'Hauptrades 1 hin konvergieren.

Das Ansaugen (oder Einlassen) und das Ausdrücken (oder Auslassen) erfolgen unabhängig kontinuierlich oder diskontinuierlich voneinander in Abhängigkeit davon, welche der Oberflächen der Seiten der Flügel die Gesamtheit der entsprechenden Qeffnungen, deren Abmessungen unabhängig voneinander gewählt sind, gegebenenfalls bedecken.

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Andere auegedrückt ist bezüglich dee Augtritts der Strömungsmittel das Entfernen eine« Yo lumen β zwischen zwei Flügeln abgeschlossen, bevor die Abgabe dee nadlet en Volumens erfolgt, und zwar in dem Fall, wo die Oberfläche der Flügelseite wenigetene gleich dem Querschnitt der Auelaßöffnung ist. In dem entgegengesetzten Fall beginnt dae Entfernen dee Flüssigkejfcevolumene bevor die Entfernung dee voragehenden Volumene abgeschlossen ist. Bei dem Eintritt der Strömungsmittel erfolgt eine Unterbrechung der Einführung desselben in dem Fall, wo die Oberfläche der Flügeleeite wenigstens gleich dem Querschnitt der Einlaßöffnung ist, und in dem entgegengesetzten Fall erfolgt keine Unterbrechung.

Diese eich an dem Einlaß und Auelaß abspielenden Vorgänge erfolgen unabhängig voneinander unter der Voraueeetzung, daß die Querschnitte der entsprechenden Oeffnungen selbst unabhängig voneinander sind.

Mit anderen Worten, die Geometrie dee Syetems ist dergestalt aufgebaut, daß das Volumen zwischen zwei Flügeln niemale abgeschlossen ist, sondern immer in Verbindung mit zwei Einlaß- und Auslaßöffnungen steht und kein Restvolumen weder bezüglich dee Einführene noch dee Entfernene vorliegt.

Wenn auch das Hauptrad 1 der in den Zeichnungen wiedergegebenen Vorrichtung lediglich zwei Flügel trägt, kann daeeelbe auch, mit

der
einer beliebigen Anzahl Flügel unter/Bedingung versehen sein, daß eine entsprechende Anzahl Verteilerecheiben sowie Einlaß- und Auslaßöffnungen angewandt wird, wobei jede der Einlaß- und der Auslaßscheiben an jeder Seite der Scheibe angeordnet eind.

Für den Winkel zwischen den Achsen der Verteilerecheiben und dem Hauptrad kann ein geeigneter Wert auegewählt werden.

Die Dichtigkeit zwischen den verschiedenen Bauelementen und den duroh die Scheiben oder die Flügel oder dir en Kombination erzielten Verschlüsse können insbesondere aufgrund eines durch die Herstellung

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bedingten Spfe la nicht genau sein.

Das Verhältnis der Bewegungen des Haupfcrades und desreußd der Verteilerscheiben ist eine Funktion der Anzahl der Ausnehmungen jeder Verteilerscheibe·

Die Durchmesser des Hauptrades und des oder der Verteilerscheiben liegen unabhängig voneinander vor, und auf einer Welle können mehrere Haupträder mehrerer Vorrichtungen angeordnet sein.

Ein diesbezügliches Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 9 wiedergegeben, die sohematisch eine Turbine zeigt, die vier erfindungsgemäße Vorrichtungen aufweist, welche zwei Radgruppen besitzt, die auf zwei verschiedenen ausgerichteten Wellen angeordnet sind.

Die erste Gruppe weist zwei Vorrichtungen auf, von denen eine 10 als Kompressor und die andere 11 als Antriebsturbine für diesen Kompressor wirkt. Die zweite Gruppe weist Vorrichtungen 12 und 13 auf, die die Funktion von Turbinen besitzen.

Jede Vorrichtung weist ein Hauptrad mit zwei Flügeln und zwei Verteilerscheiben auf, wobei jede Scheibe zwei Ausnehmungen besitzt· Das Hauptrad und die Verteiler scheiben jeder Vorrichtung drehen sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit. Die Achse jeder Verteilerscheibe und die ausgerichteten Achsen der Haupträder liegen senkrecht zueinander vor.

Die Einlaßöffnungen der ersten Vorrichtung lj^die den Kompressor dar· stellt, sind mit einer Einlaß vorrichtung 14 verbunden, durch die luft eintritt. Nach dem Komprimieren tritt die Luft durch die Auslaß-Öffnungen dieses Kompressors aus und dringt in zwei Verbrennungskammern 15 ein, in die der Brennstoff 16 eingespritzt und durch eine geeignete Vorrichtung 17,18 entzündet wird. Jedd der Verbrennungskammern ist mit den Einlaßöffnungen der Turbine 11 verbunden, die den Kompressor antreibt und das durch die Verbrennung erhaltene Gas

wirkt auf die Flügel dieser Turbine ein. Das durch die Flttgel - 9 -

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dieser Turbine bestrichene Volumen ist größer als das durch die Flügel des Kompressors bestrichene Volumen

An der Auslaßseite der Antriebsturbine 11 wird das Gras über die zwei Turbinen 1Ϊ und 12 geführt, wobei jede Auslaßöffnung der Antriebsturbine 11 mit einer Einlaßöffnung jeder der Turbinen 12 und 13 verbunden ist.

An der Auslaßseite der Turbinen 12 und 13 tritt das Gras an die Außenluft 19 aus. Zwei Ventilklappen 20 ermöglichen eine entsprechende Steuerung der Turbinen 12 und 13.

Die in dieser Weise umgewandelte Energie steht an der Welle der Turbinen 12 und 13 zur Verfügung.

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Claims

26768 Patentanspruch'

1. Pumpe oder Turbine zum !Ordern WerTS^romungsiaitteDji, die .ein orts» feste® Gehäuse mit Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweist, in dem bewegliohe Bauteile angeordnet sind, die unabhängig voneinander in Drehbewegung versetzt werden', dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahnen der beweglichen Bauteile (1,2) gemeinsame Anteile aufweisen, die ständig durch bestimmte Bauelemente der beweglichen Bauteile (1,2) eingenommen werden, sowie die Einlaßöffnungen (6) und die Auslaßöffnungen (7) stets abgedichtet voneinander durch die beweglichen Bauteile (1,2) gehalten werdeu_e

2. Pumpe nach Anspruch l_s dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche! Bauteile (1,2) aue einem lad (1), da© mm einer Achse befestigt ist, und einen oder mehrere !Flügel (4) aufweietp und einea? oder mehrere Scheiben (2) besteht, die Ausnehmungen (5) aufweisen, die in die Mitte der Scheibe (2) verlaufen, die Scheiben (2) an einer Achse vorliegen j, die geneigt zu der Achse des Rades (l) angeordnet ist»

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine derartige Geometrie und gegenseitige Lage des Flügelrades (l) und der« die Ausnehmungen (5) aufweisenden Scheiben (2) gewählt ist, daß die Flügel (4) mit den Ausnehmungen (5) der Scheibe (2) in Eingriff kommen können«

4· Pumpe nach Ansprüchen 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Gehäuse (3) abgedichtet die Volumina umschließt, die durch das Umlaufen des Flügelrades (1) und der Scheiben (2J erzeugt wird.

5. Pumpe nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die relative geometrische Aueführung der Flügel (4) und der Ausnehmungen (5) der Scheiben so gewählt ist, daß sich eine Getriebegeometrie ergibt.

6« Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die relative geometrieohe Aueführung der Flügel (4) und der Hohlräume *:<;) der

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Scheibe (2) so auegewählt ist, daß eich ein Schneckengetriebe ergibt.

7. Pumpe nach Ansprüchen 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Schnitte dee Außenumfangs des Rades (1) und der Flügel (4) bezüglich einer axialen Ebene konvex verlaufende Kurven sind, die in Richtung auf die. Mitte des Rades (l) geführt sind,

8. Pumpe nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Schnitte des Rade« Cl) und der Flügel (4) bezüglich der Ebene der Scheiben (2) Kurven darstellen, deren Mittelpunkte mit den Mittelpunkten der Scheiben (2) zusammenfallen.

9« Pumpe nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (6) und die Auslaß Öffnungen (7) jeweils an einer Seite des Flügelrades (1) angeordnet sind.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (6) unmittelbar hinter einer Scheibe (2) in der Drehrichtung des Flügelrades (1) angeordnet sind, sowie jede Auslaßöffnung (7) unmittelbar vor einer derartigen Scheibe (2) angeordnet ist.

11. Pumpe nach Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (6) und die AuslaßÖffnungen (7) die Form eines kreisförmigen Ringabschnittes aufweisen·

12. Pumpe nach Ansprüchen 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß Sine gleiche Anzahl an Flügeln (4)» Scheiben(2), Einlaßöffnungen (6) und Auslaßöffnungen (7) vorgesehen ist.

13. Pumpe nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssystem für die Achsen des Flügelrades (1) und der Scheibe (2) außerhalb des Gehäuses (3) angeordnet ist.

14. Pumpe nach Ansprüchen 2 und 3» dadurch gekennzeichnet^ äwß die

mechanische Verbindung zwischen den Achsen des FUgelra

Di

der Scheiben ((2) außerhalb des Gehäuses (3) vorliegt. ■

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