DE1811951A1

DE1811951A1 - Fluegelrotationsmaschine

Info

Publication number: DE1811951A1
Application number: DE19681811951
Authority: DE
Inventors: Harry Sandoy
Original assignee: Pusnes AS
Current assignee: Pusnes AS
Priority date: 1967-12-08
Filing date: 1968-11-30
Publication date: 1969-08-28
Also published as: GB1207545A; ES361197A1; NO121766B

Description

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Aksjeselskapet Pusnes Mekaniske Verksted,

Arendal,. NORWEGEN.

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Flügelrotationsmaschine

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flügelrotationsmaschine mit einem äusseren Gehäuse, in dem der Rotor gelagert ist, und einem inneren, den Rotor umgebenden Gehäuse, das quer zu der Rotorachse zwecks Variierung des Hubvolumens von einem positiven Maximalwert zu einem negativen Maximalwert variiert werden kann, d.h. zwei alternative Hubvolumen, für jede Drehrichtung eins.

Eine Rotationsmaschine dieser Art erhält relativ grosse Bemessungen des äusseren Gehäuses, im Vergleich zu dem effektiven Arbeitsvolumen, das zwischen dem inneren Gehäuse und dem I Rotor liegt. Das äussere Gehäuse muss das ganze innere Gehäuse einschliessen, für dessen Verschiebung erforderliche Spielräume besitzen und auch die notwendigen Befestigungs- und Führungsmittel für das innere Gehäuse enthalten. Wenn der maximale hydraulische Druck in den Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äusseren Gehäuse hinausgeführt wird, muss das ganze äussere Gehäuse mit seinem Deckel für diesen Druck bemessen werden, und es ist daher wünschenswert, den Arbeitsdruck direkt von dem Arbeitsvolumen in dem inneren Gehäuse und hinaus in die angrenzenden Hohrleitungen zu führen. Da das Hubvolumen von einem

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positiven zu einem negativen Wert variiert werden kann, können die beiden ölläufe abhängig von der Position des inneren Gehäuses im Verhältnis zu dem Rotor und dem äusseren Gehäuse Einlass oder Auslass sein, und der ganze Olstrom muss daher ausserhalb des Zwischenraumes »tischen dem äusseren und dem inneren Gehäuse gehalten werden, wenn man vermeiden soll, das äussere Gehäuse für den Arbeitsdruck zu bemessen.

Erfindungsgemäss ist die Rotationsmaschine dadurch gekennzeichnet, dass das innere Gehäuse pendelnd in dem äusseren Gehäuse aufgelagert ist, und Ein- und Auslass sind durch die beiden Wellenzapfen der Pendelaufhängung geführt.

Dies hat mehrere Vorteile zur Folge, und das wesentlichste ist, dass man Möglichkeit dazu erhält, das äussere und das innere Gehäuse nach Bedarf auszubilden, so dass man die Pendelaufhängung und die Führungsmittel in dem äusseren Gehäuse placieren kann, ohne darauf Rücksicht zu nehmen, dass dieses für den Arbeitsdruck bemessen werden soll. Ferner kann man günstige Stromungsbedimgungen in dem inneren Gehäuse für das Arbeitsmedium, vorzugsweise eine hydraulische Flüssigkeit, erzielen.

Dadurch, dass Ein- und Auslass durch die Wellenzapfen er- .^ folgen, wird der Druckunterschied in den Läufen eine Axialkraft bewirken, die die Wellenzapfen mit dem inneren Gehäuse in Richtung dem Auslass zu pressen wird. Daher ist es zweckmässig, eine Axiallagerung des Wellenzapfens auf der Auslaßseite zu arrangieren, und da Ein- und Auslass durch Verschieben des inneren Gehäuses umgetauscht werden können, muss daher die Axiallagerung auf beiden Seiten ausgeführt werden. .

Zwecks Verschiebung des inneren Gehäuses kann dieses erfin-

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düngsgemäss mit der Kolbenstange eines hydraulischen oder pneumatischen Arbeitszylinders,oder anderer linear arbeitender Einrichtungen¹verbunden werden, und zweckmässigerweise wird •zwischen der Kolbenstange und dem Gehäuse des Arbeitszylinders eine in beiden Eichtungen wirkende Feder eingefügt, welche als Nullstellfeder für das innere Gehäuse fungiert.

Um synchrone Bewegungen der einzelnen Flügel zu gewährleisten, ist auf jeder Endseite des Rotors ein an sich bekannter J Steuerring für die Flügel vorgesehen.

Erfindungsgemäss werden die Steuerringe zweckraässigerweise mit radialen Lochern zum Ausgleich von Druckunterschieden versehen.

Ferner können die erfindungsgemässen Steuerringe mit axial verlaufenden Lochern versehen sein, die einzeln auf der dem Rotor abgewandten Ringfläche des Steuerringes in eine ausgenommene Tasche in der Ringfläche münden, wobei die Anzahl und/oder das gesamte Areal der Taschen grosser als die Anzahl Flügelnuten und/oder das gesamte Endareal der Teile der Flügelnuten ist, die " unter den respektiven Flügeln liegen. Bei Steuerringen bildet die-Friktion ein grosses Problem, doch lost man dieses Problem durch das oben genannte'Merkmal in einer guten Weise. Dadurch, dass das gesamte Areal der Taschen- im Verhältnis zu dem gesamten Endareal der unter den respektiven Flügeln liegenden Teile der Flügelnuten, welche Flügelnuten unter Druck des Arbeitsmediums stehen, abgestimmt wird, erzielt man eine gewisse Pressung des Steuerringes gegen die Endfläche des Rotors, so dass der Ring dem Rotor während der Rotation folgt. Auf diese Weise erhält

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man geringe Gleitungsfriktion zwischen dem Steuerring und den einzelnen Flügeln und zwischen Ring und Deckel.

Erfindungsgemäss können ferner in den beiden gegenüberliegenden Seitenwänden jeder Ringnut ein oder mehrere Kanäle von einer solchen Länge ausgenommen sein, dass sie nicht bis zu der Flügelnut unter dem Flügel reichen, wenn sich der Flügel in voll ausgeschobener Stellung befindet, wobei in jedem Flügel eine Ventileinrichtung vorgesehen ist, die automatisch-Verbindung zwischen dem Kanal oder den Kanälen auf der Seite des Flügels, die den grossben Druck hat, und dem Flügelraum unter dem Flügel herstellt. Dieses Merkmal besitzt auch selbständige Bedeutung, da es auch bei anderen Rotationsmaschinen zur Anwendung gelangen kann, ungeachtet dessen, ob diese variierbar und/oder reversierbar sind oder mit konstantem Volumen arbeiten.* Bei einer derartigen Vorrichtung an einem Flügel in einer Flügelrotationsmaschine, besonders in Verbindung mit einer Rotationsmaschine wie oben erwähnt, kann erfindungsgemäss zweckmässigerweise mindestens ein durchgehendes Loch in dem Flügel senkrecht zu der Flügelebene vorgesehen sein, welches Loch in allen Flügelstellungen mit dem Kanal oder den Kanälen in der einen Flügelnutseite zusammenwirkt und auf der anderen Seite in eine oder mehrere in dem Flügel ausgenommene Taschen mündet, die mit Hilfe eines oder mehrerer Kanäle Verbindung mit der Flügelnμt unter dem Flügel besitzen, wobei in jeder Tasche ein frei beweglicher Plattenteil vorgesehen ist,, der wechselweise, abhängig von den Druckverhältnissen, die Verbindung des Loches oder der Locher mit der Tasche sperrt oder die Verbindung zwischen der Tasche und dem oder den in der der Tasche zugekehrten Flügelnutwand ausgenommenen Kanälen

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sperrt.

Die Erfindung soll näher erklärt werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die ein vorgezogenes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Rotationsmaschine.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 mit an seiner Endfläche durchschnittenem Rotor. *

Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 durch das innere Gehäuse.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt wie' in Fig. 3» ^mit dem inneren Gehäuse in einer anderen Stellung im Verhältnis zu dem Rotor.

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnittes, wie in Fig. 3 ^und 4 gezeigt, in grosserem Maßstäbe.

Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt wie in Fig. 5> ^mi"t dem besonderen Flügelventil in einer anderen Stellung.

Fig. 7 zeigt in grosserem Maßstäbe eine Einzelheit an der Flügelkons'truktion und der Ausführung des Steuerringes. "

Das innere Gehäuse besitzt in der gezeigten Ausführung nahezu eine Birnenform mit ebenen Endseiten, wie es aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, wo das innere Gehäuse mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist. Das innere Gehäuse 1 ist in dem äusseren Gehäuse 2, d.h. in den Deckeln 3 und 4» die auf das äussere Gehäuse 2 aufgeschraubt sind, aufgelagert. Die Auflagerung erfolgt mit Hilfe von zwei Ilohlzapfen 5 ^und 6, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Stück mit dem inneren Gehäuse ausgebildet gezeigt sind. Diese Ilohlzapfen können natürlicherweise auch losbar an dem inneren

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Gehäuse befestigt sein. ■ Der Rotor ¹J ist ebenfalls in den Deckeln 3 und 4 ^rait Hilfe von zwei Wellenzapfen 8 und 9 aufgelagert. Diese Wellenzapfen sind in in den respektiven Deckeln und 4 vorgesehenen Rollenlagern 10 und 11 aufgelagert.

Der Rotor 7 i^st durch eine zylindrische Bohrung in dem inneren Gehäuse 1 geführt und ist mit Flügeln 12 versehen, die an der zylindrischen Wand der Bohrung 13 anliegen.

In dem inneren Gehäuse 1 sind Kanäle I4 und I5 ausgebildet, die von je einem Hohlwellenzapfen 5> bzw. 6, und bis zu in derti Gehäuse 1 ausgebildeten Kammern l6 und I7 führen. Der Kanal I5 ist an beiden Seiten des Kanales I4 geführt, und beide Kanäle sind so ausgebildet, dass man günstige stromungstechnische Verhältnisse erhält.

Der in der Äxialrichtung gerichtete Druck in den Kanälen wird von Kugellagern l8 und I9 aufgenommen. Diese Kugellager l8 und 19 werden mit Hilfe der aufgeschraubten Deckel 20 und 21 lagegesichert, und Dichtung zwischen den Hohlwellenzapfen und den Deckeln erfolgt mit Hilfe eingelagerter O-Ringe 22, 23· Zwischen dem inneren und dem äusseren Gghäuse sind ferner O-Ringe 24 und 25 eingelagert, die die Bohrung für den Rotor umgeben. In derselben Weise sind die Wellenzapfen 8 und 9 fü^r den Rotor 7 mit Hilfe von O-Ringen 26, 27 abgedichtet, und der Wellenzapfen 8 ist ausserdem. mit Hilfe einer Packbüchse 28 abgedichtet.

Das innere Gehäuse ist mit zwei VorSprüngen 29 und 30 ™it einer Bohrung für einen Bolzen 3I versehen. Auf dem Bolzen ist ein Stangenelement 32, das mit der Kolbenstange 33 eines Stempels 34 in einem hydraulischen Arbeitszylinder J^ verbunden

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ist, drehbar gelagert. Auf der Kolbenstange 33 ist eine Hülse

36 befestigt. Aussen auf die Hülse 36 ist ein becherförmiger Teil 38 geschoben, der mit seiner Öffnung an dem Arbeitszylinder 35 befestigt ist. Innen in dem becherförmigen Korper 38 ist eine Schraubenfeder 39 vorgesehen, deren Enden gegen Scheiben 55 ^ur*d

37 wirken, die beide auf der Kolbenstange verschoben werden können, aber Anschlag gegen einen Absatz 56 bzw. die Hülse 36 auf der Kolbenstange 33 haben. Die Scheiben 55 ^un<i 37 haben auch Anschlag gegen den becherförmigen Teil 3$ ^und den Zylinder 35· Die Feder 39 wirkt daher als eine Nullstellungsfeder, da die Feder komprimiert werden wird, wenn die Kolbenstange 33 axial verschoben wird. In der gezeigten Stellung befindet sich das innere Gehäuse in Nullstellung, und die Rotationsmaschine wird, z.B. wenn die Maschine als Pumpe arbeitet, in dieser Nullstellung keinen Effekt liefern. Durch Zuführung hydraulischen Druckes ander einen "oder anderen Seite des Kolbens 34 iⁿ dem Arbeitszylinder 35 kann das innere Gehäuse 1 nach links oder rechts in Fig. 2 in die in Fig. 3 bzw. 4 gezeigte Stellung geschwenkt werden. Wenn der Druck in dem Arbeitszylinder 35 entlastet wird, wird die Nullstellungsfeder 39 ^das innere Gehäuse 1 in neutrale Stellung oder Nullstellung bringen. An dem Stangenelement 3² ist ein weiteres schmales Stangenelement 4-0 befestigt, das aus dem inneren Gehäuse herausgeführt ist. Dieses Stangenelement 40 ist zum Anschluss an einen Indikator oder ein Reguliermittel zwecks Steuerung des Arbeitszylinders 35 bestimmt. Um Schaden an der Rotationsmaschine zu vermeiden, sind in dem äusseren Gehäuse zwei regulierbare Anschläge 41 ^un^ 42 für das innere Gehäuse vor-

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gesehen.

Denkt man sich die Rotationsmaschine als hydraulische Pumpe angewandt, dass wird sie in der in Fig. 3 gezeigten Stellung hydraulische Flüssigkeit durch den Kanal I4 liefern und hydraulische Flüssigkeit durch den Kanal I5 einsaugen, wie mit den Pfeilen angedeutet. In der in Fig. 4 gezeigten Stellung die die andere Maxima1stellung ist, ist die Stromungsrichtung durch die Pumpe mit Pfeilen angedeutet, und man sieht, dass die Stromungsrichtung verglichen mit Fig. 3 reversiert ist. Zwischen diesen beiden äussersten Stellungen kann die Pumpe nach Bedarf eingestellt werden.

Um zu gewährleisten, dass die Flügel während der ganzen Zeit an der Zylinderfläche I3 in allen Stellungen des inneren Gehäuses im Verhältnis zu dem Rotor anliegen, sind an jeder Endseite des Rotors an sich bekannte Steuerringe 44 vorgesehen. Um die Gleitungsfriktion zwischen dem Steuerring 44 ^und den einzelnen Flügeln 12 und den Deckeln .3 oder 4 zu reduzieren, ist der Steuerring mit einer Reihe kleiner axial verlaufender Locher 45 versehen, die alle in eine auf der dem äusseren Gehäuse zugekehrten Seite des Steuerringes ausgenommene Tasche 46 münden. In dem in Fig. 7 gezeigten Ausschnitt sind diese Einzelheiten des Steuerringes 44 iⁿ grosserem- Mäßst'abe gezeigt.· Das gesamte Areal der Taschen 46 ist im Verhältnis zu dem gesamten Endareal der unter den einzelnen Flügeln liegenden Flügelräume abgestimmt, so dass gewährleistet ist,« dass der Steuerring in seiner Anlage an der Endfläche des Rotors verbleibt und seiner Rotation folgt. Zwecks Druckentlastung ist der Steuerring 44 ferner mit radial

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gerichteten Bohrungen 47 versehen. Diese radialen Bohrungen 47 sind in Fig. 2 lediglich in einer geringeren Anzahl eingezeichnet, doch ist hier zu verstehen, dass sie gleichmässig um den ganzen Ring 44 herumverteilt sind.

Zwecks dichtender Anlage der Flügel an dem inneren Gehäuse wird zweckmässigerweise der interne Druck in der Rotationsmaschine ausgenutzt. In Fig. 1, 5> 6 und 7 sind Einzelheiten an der Flügelkonstruktion gezeigt, wodurch man Ausnutzung des Druckes in

der Rotationsmaschine zur Pressung des Flügels nach auswärts erzielt. In den beiden gegenüberliegenden Seitenwänden der Flügelnut 48 sind mehrere Kanäle 49» 50 (siehe Fig. 5 ^und 6) ausgenommen. Diese Kanäle 49 ^und 50 besitzen eine solche Länge, dass sie nicht zu der Flügelnut 48 unter dem Flügel 12 reichen, wenn sich der Flügel in der in Fig. 5 ^un(A 6 gezeigten voll ausgeschobenen Stellung befindet. In dem Flügel 12 sind senkrecht auf der Flügelebene mehrere Bohrungen 5I vorgesehen, die auf der einen Seite mit den respektiven Kanälen 50 in allen Flügelstellungen zusammenwirken, und auf der anderen Seite in die Bohrungen in einer έ in dem Flügel ausgenommenen länglichen Tasche 5² münden. In dieser Tasche ist ein frei beweglicher Plattenteil 53 vorgesehen, der wechselweise, abhängig von den Druckverhältnissen, die Verbindung der Bohrungen 5I ^mi"t der Tasche 52 oder die Verbindung zwischen der Tasche 5² und den in der der Tasche zugekehrten Flügelnutwand ausp;enommenen Kanälen 49 sperren wird. Die Tasche 52 hat mit Hilfe mehrerer radial gerichteter Kanäle 54 Verbindung mit der Flüpelnut 48 unter dem Flügel 12.

In Fig. 5 ist der Druck am grossten in der Arbeitskammer,

ciio rechts von dem Flügel 12 liegt, und der Druck verpflanzt sich

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wie mit dem Pfeil angedeutet, wobei das Plattenelement 53 nach links hinübergeschlagen wird und die Verbindung zwischen den Kanälen 49 ^und der Tasche 52 sperrt. In Fig. 6 ist der Druck am grossten in der Arbeitskammer links, das Plattenelement 53 ist nach rechts hinübergeschlagen und sperrt die Verbindung zwischen den Bohrungen 51 ^und der Tasche 52·

Diese gezeigte Vorrichtung besitzt nicht allein Bedeutung bei einer Rotationsmaschine derjenigen Art, der die Anmeldung besonders gilt, sondern hat generelle Anwendungsmoglichkeit für sämtliche Flügelrotationsmaschinen.

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Claims

Aksjeselskapet Pusnes Mekaniske Verlest ed, Arendal, NORWEGEN. Patentansprüche

1. Flügelrotationsmaschine mit einem äusseren Gehäuse, in dem der Rotor gelagert ist, und einem inneren, den Rotor umgebenden Gehäuse, das quer zu der Rotorachse zwecks Variierung des Hub- ([ Volumens von einem positiven Maximalwert zu einem negativen Maximalwert verschoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das. innere Gehäuse mit Hilfe von zwei Wellenzapfen pendelnd in dem äusseren Gehäuse aufgelagert ist, und dadurch, dass Ein- und Auslass durch je einen der beiden Wellenzapfen geführt sind.

2. Rotationsmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Axiallagerung je Wellenzapfen.

3· Rotationsmaschine nadi einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Gehäuse mit der Kolbenstange in einem hydraulischen oder pneumatischen Arbeitszylinder, oder anderen linear wirkenden Einrichtungen, verbunden ist, wobei eine Feder mit Anschlag gegen zwei auf der Kolbenstange verschiebbare Scheiben, die wiederum Anschlag gegen zwei Ansätze auf der Kolbenstange und gegen zwei feste, im Verhältnis zu dem äusseren Gehäuse fixierte Ansätze hat, die denselben Abstand von den Ansätzen auf der Kolbenstange besitzen, so dass die Feder als Nullsteller des inneren Gehäuses fungiert, eingebaut ist.

4. Rotationsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen auf jeder Endseite des Rotors vorge-

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sehenen S.teuerring für die Flügel.

5· Rotationsmaschine nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet,

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dass die Steuerringe mit radialen Lochern versehen sind.

6. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerringe mit axial verlaufenden Lochern versehen sind, die einzeln auf der dem Rotor abgekehrten Ringfläche des Steuerringes in eine ausgenommene Tasche in der Eingflache münden, wobei die Anzahl und/oder das gesamte Areal der Taschen grosser als die Anzahl Flügelnuten und/oder das gesamte Endareal der unter den respektiven Flügeln liegenden Teile der Flügelnuten ist.

7. Vorrichtung an Flügel in einer Flügelrotatio nsmaschine zwecks automatischer Verbindung zwischen der Flügelnut unter dem Flügel und der Flügelseite, die den grossten Drück hat, besonders in Verbindung mit einer Rotationsmaschine nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekenneichnet, dass in den zwei gegenüberliegenden Seitenwänden jeder Flügelnut ein oder mehrere Kanäle von einer solchen Länge ausgenommen sind, dass sie nicht bis zur Flügelnut unter dem Flügel reichen, wenn sich der Flügel in voll ausgeschobener Stellung befindet, wobei in jedem Flügel eineVentileinrichtung vorgesehen ist, die automatisch Verbindung zwischen dem Kanal oder den Kanälen auf der Seite des Flügels, die den grossten Druck hat, und dem Flügelraum unter dem Flügel herstellte

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass in dem Flügel senkrecht zu pier Flügelebene mindestens ein durchgehendes Loch vorgesehen ist, das in allen Flügelstellungen mit dem Kanal oder den Kanälen in der einen Flügelnutseite zusammen-

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wirkt und auf der anderen Seite in eine oder mehrere in dem Flügel äüsgenommene Taschen mündet, die mit Hilfe eines oder mehrerer Kanäle Verbindung mit der Flügelnut unter dem Flügel besitzen, wobei in jeder Tasche ein frei beweglicher Plattenteil vorgesehen ist, der wechselweise, abhängig von den Druckverhältnisseri, die Verbindung des Loches oder der Locher mit der Tasche oder die Verbindung zwischen der Tasche und dem oder den in der der Tasche zugekehrten Flügelnutwand ausgenommenen Kanälen sperrt.

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