DE2437896A1

DE2437896A1 - Als motor, pumpe oder verdichter anwendbare druckfluidmaschine

Info

Publication number: DE2437896A1
Application number: DE2437896A
Authority: DE
Inventors: Jean Pierre Marcel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-08-09
Filing date: 1974-08-06
Publication date: 1975-02-20
Also published as: GB1481721A; ES429037A1; IT1017994B; US3945780A; FR2241689A1; FR2241689B1

Description

Als Motor, Pumpe oder Verdichter anwendbare Druckfluidmaschine

Die Erfindung betrifft eine als Motor, Pumpe oder Verdichter anwendbare Druckfluidmaschine mit zwei Organen, zwischen denen mindestens eine Nut mit konstantem Querschnitt ausgebildet ist und die in Richtung der Nut relativ zueinander bewegbar sind, mit mindestens einem, an einem der genannten Organe fest angebrachten Kolben, der einen zu dem Querschnitt der genannten Nut konjugierten Querschnitt hat und dicht schließend in der Nut aufgenommen ist, mit in dem anderen der beiden Organe beweglichen Trennwänden, die wahlweise in der genannten Nut Flüssigkeitsräume bilden können, mit einer Einrichtung, die die genannten Arbeitsräume mit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung in Verbindung zu bringen vermag, und mit die beweglichen Trennwände antreibenden Antriebsnocken, die mit dem den

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oder die Kolben tragenden Organ starr verbunden sind und mit den Enden der genannten Trennwände derart zusammenwirken, daß diese eine Hin- und Herbewegung synchron mit der Relativbewegung der beiden genannten Organe ausführen müssen.

Bei den bekannten Maschinen dieser Art besorgen die Nocken die Verlagerung der beweglichen Trennwände auf mechanischem Wege, so daß die notwendigerweise ruckartigen Bewegungen der genannten Nocken einen gewissen Verschleiß des Mechanismus zur Folge · haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Maschine der genannten Art zu entwickeln, bei der die erwähnten Nachteile der bekannten Maschinen nicht auftreten.

Dazu ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß sich die Enden der Trennwände in einem geschlossenen Raum bewegen, der zwischen den beiden genannten Organen liegt und mit einem fluidgefüllten Raum der Maschine derart verbunden ist, daß er ebenfalls mit Fluid gefüllt ist, daß ferner die Antriebsnocken für die genannten Trennwände sich in dem genannten geschlossenen Raum befinden und zwischen den Enden von zwei beliebigen, aufeinanderfolgenden Trennwänden Hohlräume von periodisch sich änderndem Volumen bestimmen, und daß schließlich der genannte geschlossene Raum solche Gestalt und Abmessungen aufweist, daß die Volumenänderung eines jeden der sein Volumen periodisch ändernden Hohlräume mindestens gleich dem Volumen desjenigen Teils jeder Trennwand ist, der zyklisch mehr oder weniger tief in den genannten geschlossenen Raum eindringt.

Bei dieser speziellen Ausführungsform stehen die Trennwände mit ihren Enden unter dem Einfluß des in dem genannten geschlossenen Raum herrschenden Fluiddrucks, so daß sie durch diesen Druck in Bewegung gesetzt werden, ohne daß die Nocken praktisch in Tätigkeit zu treten brauchen. Auf diese Weise wird praktisch

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ORIGINAL INSPECTED

jeder mechanische Kontakt zwischen den Nocken und den Enden der Trennwände unterbunden, wodurch der Verschleiß der Maschine erheblich herabgesetzt wird und diese selbst sehr viel ruhiger arbeitet. Die Nocken, die vorhanden bleiben, weil sie es ja sind, die die periodische Volumenänderung der fraglichen Hohlräume herbeiführen, spielen die Rolle von Sicherheitsorganen und bewirken unter Umständen stets eine Verlagerung in einer Bahn und mit einer Synchronisierung, die dem Lauf der Maschine hervorragend angepaßt ist, wenn etwa die Wirkung des Druckfluids zu bestimmten Zeiten nicht ganz die gewünschte Wirkung zeigt, insbesondere beim Anlaufenlassen der Maschine.

Die.Erfindung ist bei zylindrischen Maschinen mit axialen Trennwänden ebenso anzuwenden wie bei flachen Maschinen mit radialen Trennwänden.

Ein genaueres Bild der Erfindung verschafft man sich aus der nachstehenden Beschreibung eines die Erfindung nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß verbesserten Druckfluidmaschine und an Hand der Zeichnungen, die folgendes darstellen:

Fig. 1: einen längs der gebrochenen Linie I - I in Fig. 2 geführten Längsschnitt durch die ganze Maschine;

Fig. 2: einen Querschnitt durch die Maschine, in der oberen Hälfte der Figur geschnitten längs der Linie II - II in Fig. 1 und in der unteren Hälfte geschnitten längs der Linie III - III in Fig. 1;

Fig. 3: im oberen Teil eine Abwicklung eines Teils des Zylinders mit dem Radius Rl in Fig. 1 und im unteren Teil eine Abwicklung eines Teils des Zylinders mit dem Radius R2 in Fig. 1.

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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Maschine besteht im wesentlichen aus einem Stator 1, dessen drei Teile la, Ib und Ic mit Schrauben 2 miteinander verbunden sind und der einen einteiligen Rotor 3 umgibt.

Der Rotor 3 weist einen Hauptteil 3a auf, dessen beide Seitenflächen in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien 3b und 3c dargestellt sind, sowie einen zentralen Teil 3d, der die Maschinenwelle darstellt, die hier als Hohlwelle ausgebildet ist. In den zylindrischen Rotorteil 3a sind in Richtung der Mantellinien Nuten 4 mit rechteckigem Querschnitt gearbeitet, in denen bewegliche Trennwände 5 verschiebbar sind. Im übriggen ist in den gleichen Zylinderteil 3a des Rotors eine Ringnut 7 von rechteckigem Querschnitt geschnitten, die einen Zylinder bildet, in dem dicht schließend ein Kolben 6 von entsprechendem Querschnitt gleitend verschiebbar ist; der Kolben 6 steht mit dem Teil Ib des Stators in starrer Verbindung.

Jede bewegliche Trennwand 5 besitzt eine rechteckige Ausnehmung 5a, durch die der Kolben 6 laufen kann, wenn die genannr te Ausnehmung sich in dessen Bahn befindet.

Durch zwei in das Mittelstück Ib des Stators geschnittene Öffnungen 8 bzw. 9 wird eine Verbindung zwischen den beiden Fluxdarbeitsräumen 10 bzw. 11 in dem Zylinder 7 und der Umgebung hergestellt; die beiden Arbeitsräume erstrecken sich auf jeweils einer Seite des Kolbens 6 bis an die beiden Trennwände 5, die den Zylinder verschließen.

Die beweglichen Trennwände 5 werden in axialer Richtung von Antriebsnocken 17, 18 bewegt, die aus den Seitenflächen der beiden seitlichen Abschnitte la und lc des Stators hervorstehen, die den entsprechenden Seitenflächen 3b und 3c des Rotors gegenüberstehen (vgl. auch Fig. 3).

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Diese Nocken beanspruchen in radialer Richtung den Teil des Raumes, der zwischen der Bohrung Dl des Stators und dem Aussendurchmesser D3 der zylindrischen Rotorteile verfügbar ist, die sich beiderseits der beiden Seitenflächen 3b und 3c des aktiven Mittelabschnitts des genannten Rotors befinden. Sie bestimmen von den beiden Seiten des Hauptteils 3a des Rotors her konvergierende Räume, etwa 12.3 (Fig. 3) gegenüber divergierenden Räumen über geeichte Durchlässe verbunden, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch in den Stator eingelassene Innenleitungen 16 gebildet werden.

Die Maschine arbeitet folgendermaßen:

Das durch die Öffnung 8 eintretende Druckfluid erreicht die Kammer 10 und übt einen Druck auf die beweglichen Trennwände 5 aus, was zur Folge hat, daß der Rotor 5 in Richtung des Pfeils F in Drehung versetzt wird. Das in der Kammer 11 eingeschlossene' Fluid entweicht allmählich durch die Öffnung 9.

Betrachtet man zwei nebeneinanderliegende Trennwände 5.1 und 5.2 (Figuren 2 und 3) in ihrer den Zylinder 7 schließenden Lage (Zone I, Fig. 3), so grenzen sie zusammen mit dem Stator 1 und dem Rotor 3 einen Hohlraum 12.1 ab, der das Volumen vl hat. Diese beiden Trennwände nehmen bei der Weiterdrehung des Rotors Stellungen 5.4 und 5.5 ein (Zone III, Fig. 3), in denen sie den Zylinder öffnen. Der oben definierte Hohlraum hat sich verändert, sein Volumen v2 ist geringer; die Volumenverkleinerung V^ = vl - v2 ist während der Bewegung in der Zone II eingetreten.

Wenn man (Figuren 2 und 3) die Endflächen 13 der Trennwände, die Wände der die Trennwände aufnehmenden Nuten M- und die seitliche Fläche la des Stators betrachtet, so 'bestimmen sie Hohlräume 14·, deren Volumen in der Zone I Null ist und einen Maximalwert vom Betrage V2 in der Zone III hat. Die Zunahme

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des Volumens V2 ergibt sich, wenn die beweglichen Trennwände die Zone II durchlaufen.

Gemäß der Erfindung ist die Gruppe der Hohlräume 12 und 14 als quasidicht zu betrachten und wird flüssigkeitsgefüllt gehalten entweder aus dem Zylinder 7, wobei geringe Leckflüssigkeitsbewegungen zwischen Rotor und Stator in Richtung dieser Hohlräume zugelassen werden, oder durch Versorgung von außen, die durch die Öffnungen 15 erfolgt, von denen eine Fig. 3 angedeutet ist.

Die Summe der Volumenänderungen Vl und V2 der Hohlräume 12 und IU ist Null, so daß die in diesen Hohlräumen eingeschlossene konstante Fluidmenge die Verbindung zwischen der Winkelbewegung des Rotors, die die Änderung von vl hervorruft, und der Bewegung der beweglichen Trennwände in ihren Nuten, die die Änderung von v2 bewirkt, bildet. Die Volumina vl und v2 sind so abgestimmt, daß die gewünschte Verschiebung der Trennwände in ihren Nuten nach Maßgabe eines bestimmten Drehwinkels erfolgt.

Man kann aber auch der Volumenänderung V¹I der Hohlräume 12 einen Betrag geben, der größer ist als der der Volumenänderung V2 der Hohlräume 14, wobei das zusätzliche Fluid, das für die Verschiebung der Trennwände erforderlich ist, durch die Leitungen 16 (Figuren 2 und 3) von regelbarem oder experimentell bestimmtem Querschnitt aus einem Hohlraum 12.3 entnommen wird, von wo die Enden 13.1 der Trennwände zu einem Hohlraum 12.4 geschoben werden, in den die entgegengesetzten Enden 13.2 der genannten Trennwände eintreten.

Diese Ausführungsform erlaubt die Verschiebung der Trennwände ohne störende QuerschnittsVeränderungen» wobei die Wirkung des Fluids eine Kraft am Ansatz dieser Trennwände gemäß ihrer Bewegungsrichtung ausübt, während die Enden dieser

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Trennwände, die sich in den den Zonen II zugehörigen Hohlräumen 12.3. befinden, von unter gleichem Druck stehenden Fluid umgeben sind.

Die Nocken zum Verbinden der Führungsbahnen der Trennwände in den Zonen I und II erlauben die Beibehaltung der Position der Trennwände relativ zu den Kolben, wodurch jeder Fehler beim Start und jede Beschädigung vermieden wird, die auf eine VersorgungsStörung zurückzuführen ist, während die Maschine durch Schwungkraft in Drehung versetzt wird.

Die Erfindung bietet noch weitere Vorteile:

sie erlaubt zum Beispiel die Begrenzung der ß'ahn jeder Trennwand durch einen Anschlag, der an dem Organ angebracht ist, das die Nuten für diese Trennwände enthält, anstatt diese Bahn durch Führungswege zu begrenzen, die dem anderen Organ angehören. In diesem Falle ist ein Spiel zwischen den Enden der Trennwände und den Führungswegen vorgesehen, um jede Berührung zu vermeiden, wobei der für das Fluid verfügbare Durchlaß die Rolle der Auslaßleitungen 16 spielt, indem er auf ein und derselben Seite des Rotors die Hohlräume 12.3 mit den Hohlräumen 12. M-verbindet.

Jedes ungewollte Ansaugen von Luft wird bei als Pumpe arbeitenden Maschinen unterbunden, denn das in den Hohlräumen 12 befindliche Fluid bildet eine hydraulische Dichtung zwischen dem Rotor und dem Stator.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

Als Motor, Pumpe oder Verdichter anwendbare Druckfluidmaschine mit zwei Organen, zwischen denen mindestens eine Nut mit konstantem Querschnitt ausgebildet ist und die in Richtung der Nut relativ zueinander bewegbar sind, mit mindestens einem an einem der genannten Organe fest angebrachten Kolben, der einen zu dem Querschnitt der genannten Nut konjugierten Querschnitt hat und dicht schließend in der Nut aufgenommen ist, mit in dem anderen der beiden Organe beweglichen Trennwänden, die wahlweise in der genannten Nut Fluidarbeitsräume bilden können, mit einer Einrichtung, die die genannten Arbeitsräume mit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung in Verbindung zu bringen vermag, und mit die beweglichen Trennwände antreibenden Antriebsnocken, die mit dem den oder die Kolben tragenden Organ starr verbunden sind und mit den Enden der genannten Trennwände derart zusammenwirken, daß diese eine Hin- und Herbewegung synchron mit der Relativbewegung der beiden genannten Organe ausführen müssen,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Enden der Trennwände (5) in einem geschlossenen Raum bewegen, der zwischen den beiden genannten Organen (1,3) liegt und mit einem fluidgefüllten Raum der Maschine derart verbunden ist, daß er ebenfalls mit Fluid gefüllt ist, daß ferner die Antriebsnocken (17, 18) für die genannten Trennwände sich in dem genannten geschlossenen Raum befinden und zwischen den Enden von zwei beliebigen, aufeinanderfolgenden Trennwänden Hohlräume (12, I¹+) von periodisch sich änderndem Volumen bestimmen, und daß schließlich der genannte geschlossene Raum solche Gestalt und Abmessungen aufweist, daß die Volumenänderung eines jeden der sein Volumen

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periodisch ändernden Hohlräume mindestens gleich dem Volumen desjenigen Teils jeder Trennwand ist, der zyklisch mehr oder weniger tief in den genannten geschlossenen Raum eindringt.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt und die Abmessungen des genannten geschlossenen Raumes ermöglichen, daß die Volumenänderung jedes der genannten Räume (12, I¹+) mit periodisch sich änderndem Volumen größer ist als das Volumen jedes Teils der Trennwand, der zyklisch mehr oder weniger weit in den genannten geschlossenen Raum eindringt, während jeder Teil des genannten geschlossenen Raumes, der einen Teil des in einer Richtung abgeschrägten Nockens enthält, durch einen geeichten Durchlaß (16) mit einem Abschnitt des geschlossenen Raumes in Verbindung zu bringen ist, der einen Teil des in der anderen Richtung abgeschrägten Nockens enthält.
3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der genannte geschlossene Raum in Verbindung steht mit dem Zwischenraum, der durch ein gewolltes Spiel gebildet ist, das zwischen den genannten, sich gegeneinander bewegenden Organen (1.3) der Maschine besteht.

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