DE2739055A1 - Reaction turbine for low pressure fluid - has radial passages with tangential discharge in disc mounted on hollow shaft for fluid inlet - Google Patents

Reaction turbine for low pressure fluid - has radial passages with tangential discharge in disc mounted on hollow shaft for fluid inlet

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DE2739055A1
DE2739055A1 DE19772739055 DE2739055A DE2739055A1 DE 2739055 A1 DE2739055 A1 DE 2739055A1 DE 19772739055 DE19772739055 DE 19772739055 DE 2739055 A DE2739055 A DE 2739055A DE 2739055 A1 DE2739055 A1 DE 2739055A1
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
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Abstract

A disc (1) is mounted on a hollow shaft (3). Two or more radial passages (2) within the disc have internal openings which communicate with the bore of the hollow shaft. At the periphery of the disc these passages have openings (5) which are tangential to the disc. Recesses (6) can be cut in the disc to expose the sides of the passages in which the tangential openings are made. A low pressure gas or liquid enters through the hollow shaft and flows out through the radial passages. It is discharged from the tangential openings to produce a reaction which rotates the disc.

Description

Fluidmotor nach dem ReaktionsprinzipFluid motor based on the reaction principle

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fluidmotor nach dem Reaktionsprinzip.The invention relates to a fluid motor based on the reaction principle.

Das Reaktionsprinzip wird häufig mit Hilfe einer einfachen Einrichtung erläutert, bei der ein unter Druck stehendes Arbeitsmittel,z. B. Wasser, durch die Nabe eines Rotors zugeführt wird und an den tangential abgebogenen Spitzen von speichenartig angeordneten Armen wieder austritt, wodurch der Rotor entgegen der Ausströmrichtung in Drehung versetzt wird.The principle of reaction is often implemented with the help of a simple device explained in which a pressurized work medium, z. B. water through which Hub of a rotor is fed and at the tangentially bent tips of spoke-like arranged arms exits again, whereby the rotor against the outflow direction is set in rotation.

Es besteht die Aufgabe, einen nach diesem Prinzip arbeitenden Fluidmotor in kompakter und robuster Bauart zu schaffen, der für Serienfertigung geeignet und hauptsächlich zum Antrieb kleinerer hydraulischer oder pneumatischer Vorrichtungen oder Geräte verwendbar ist.The task is to create a fluid motor that works according to this principle to create in a compact and robust design that is suitable for series production and mainly for driving smaller hydraulic or pneumatic devices or devices can be used.

Eine Lösung der Aufgabe wird in einem Fluidmotor gesehen, der gekennzeichnet ist durch einen auf einer die Abtriebskraft abführenden Hohlwelle angeordneten scheibenförmigen Rotor, mit mindestens zwei an seinem Umfang tangential angeordneten Strahlaustrittsöffnungen und in dem Rotor radial verlaufenden Verbindungskanälen zwischen den Strahlaustrittsöffnungen und der das Arbeitsmittel zuführenden Hohlwelle.One solution to the problem is seen in a fluid motor that is characterized is by a disk-shaped arranged on a hollow shaft dissipating the output force Rotor, with at least two jet outlet openings arranged tangentially on its circumference and connecting channels running radially in the rotor between the jet outlet openings and the hollow shaft feeding the working medium.

Hohlwelle und Rotor lassen sich als rotationssymmetrisehe Teile auf einfache leise, beispielsweise aus Kunststoff, herstellen und zusammenfügen. Die Hohlwelle ist vorzugsweise in çJälzlagern gelagert. Der scheibenförmige Rotor adrkt, insbesondere, wen er aus relativ schwerem, metallischen Werkstoff hergestellt ist, a]s Schwungrad, so daß bei kurzzeitigen Störungen in der Zufuhr des Arbeitsmittels die Drehzahl nicht wesentlich abfall, was bei vielen Anwendungen, bei denen konstante Drehzahl verlangt trird, von Vorteil ist.The hollow shaft and rotor can be designed as rotationally symmetrical parts simple quiet, for example made of plastic, manufacture and assemble. the The hollow shaft is preferably supported in roller bearings. The disc-shaped rotor adrcts especially if it is made of a relatively heavy, metallic material, a] s flywheel, so that in the event of brief disturbances in the supply of the working medium the speed does not drop significantly, which is the case in many applications where constant Speed requires trird, is an advantage.

rine bevorzugte Ausführungsform weist einen Rotor von kreiszylindrischer Form auf, wobei der Durchmesser des Rotors ein Iiehrfaches seiner Dicke beträgt. Die Strahlaustrittsöffnungen können in zu Axialebenen parallelen Flächen von winkligen Ausnehmungen im Umfang des Rotors angebracht sein, oder es können in die Ft.ündungen der Kanäle im Umfang des Rotors rechtwinklig gebogene Röhrchen eingesetzt werden, deren tangential ausgerichtete Enden die Strahlaustrittsöffnungen sind.A preferred embodiment has a rotor of a circular cylindrical shape Shape on, the diameter of the rotor being several times its thickness. The jet outlet openings can be angled in surfaces parallel to axial planes Recesses in the circumference of the rotor can be made, or it can be in the openings tubes bent at right angles are used in the circumference of the rotor, whose tangentially aligned ends are the jet outlet openings.

Soll der Fluidmotor in zwei Drehrichtungen betreibbar sein, so kann er gemäß der Erfindung dergestalt weitergebildet werden, daß die Hohlwelle in der Mittelebene des Rotors dicht abgeschlossen ist und daß Mittel zur wahlweisen Zuführung des Arbeitsmittels von dem einen oder dem anderen Ende der Hohlwelle her vorgesehen sind und daß dem einen Zuführungsweg Kanäle und Austrittsöffnungen für die eine Drehrichtung, dem anderen Zuführungsweg Kanäle und Austrittsöffnungen für die Gegendrehrichtung zugeordnet sind.If the fluid motor is to be operable in two directions of rotation, then it can be developed according to the invention in such a way that the hollow shaft in the Central plane of the rotor is tightly closed and that means for optional supply of the working medium is provided from one or the other end of the hollow shaft are and that the one supply path channels and outlet openings for one Direction of rotation, the other supply path channels and outlet openings for the opposite direction of rotation assigned.

Eine wirtschaftliche Herstellungsweise eines derartigen Rotors für zwei Drehrichtungen läßt sich dadurch erreichen, daß er aus zwei gleichartigen dicht nebeneinander auf der Hohlwelle angeordneten, kreiszylindrischen Scheiben mit entsprechend angebrachten Strahlaustrittsöffnungen besteht.An economical way of manufacturing such a rotor for two directions of rotation can be achieved in that it consists of two similarly tight circular cylindrical disks arranged next to one another on the hollow shaft with corresponding attached beam exit openings.

Für Antriebsaggregate hoher Drehzahlkonstanz bzw. Ganggenauigkeit, beispielsweise zum Antrieb von Zählwerken, Vorschubeinrichtungen für Aufzeichnungsträger und dergleichen, ist der Fluidmotor gemäß der Erfindung gleichermaßen geeignet, wenn er mit einem Untersetzungsgetriebe und/oder einem Fliehkraft- oder Hemmregler zusammengebaut wird.For drive units with high speed constancy or accuracy, for example to drive counters, feed devices for recording media and the like, the fluid motor according to the invention is equally suitable if he is with a reduction gear and / or a centrifugal or escapement regulator is assembled.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Figurcn 1 bis 5 dar,estellter Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is illustrated by some in FIGS. 1 to 5 Embodiments explained.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Fluidmotor mit Strahliiustrittsöffnungen in Ausnehmungen des Umfangs in vei'scliicdenen Schnitten.Figures 1 and 2 show a fluid motor with jet outlet openings in recesses of the circumference in divided sections.

Figur 3 zeigt einen Rotor mit einer anderen Art von otrahlellstrittsöffnungen.Figure 3 shows a rotor with a different type of otrahlellstittsöffnungen.

In den Figuren 4 und 5 ist ein Fluidmotor für zwei Drehrictngen dargestellt.In Figures 4 and 5, a fluid motor for two directions of rotation is shown.

figur 1: Der hier im Querschnitt gezeigte Rotor 1 eines Fluidmotors weist die Form einer im wesentlichen kreiszylinderförmigen Scheibe auf.Figure 1: The rotor 1 of a fluid motor shown here in cross section has the shape of a substantially circular cylindrical disc.

Im Innern des Rotors 1 verlaufen auf einem Durchmesser Verbindungskanäle 2, die einerseits in eine Hohlwelle 3 münden, auf welcher der Rotor 1 befestigt ist, und andererseits mit rechtwinklig von ihnen abgehenden Bohrungen verbunden sind, dic -s Strahlaustrittsöffnungen 4 in Flächen 5 münden, die zu ilebenen des Rotors 1 wenigstens annähernd parallel sind und mit rechtwinklig daran anstoßenden Flächen 6 winklige Ausnehmungen 7 im Umfang des Rotors 1, hier also im Mantel des Kreiszylinders, bilden.In the interior of the rotor 1, connecting channels run on a diameter 2, which on the one hand open into a hollow shaft 3 on which the rotor 1 is attached is, and on the other hand connected to holes extending from them at right angles are, dic -s jet outlet openings 4 open into surfaces 5 which are to i-planes of the Rotors 1 are at least approximately parallel and abut them at right angles Areas 6 angled recesses 7 in the circumference of the rotor 1, here in the jacket of the Circular cylinder, form.

Um die Verbindungskanäle 2 einfacher herstellen zu können, sind diese, wie aus der Figur zu ersehen ist, als durchgehende Bohrung ausgeführt, deren Mündungen im Umfang des Rotors 1 oberhalb der zu den Austrittsöffnungen 4 führenden Bohrungen durch Stopfen 8 verschlossen sind.In order to be able to produce the connecting channels 2 more easily, these are As can be seen from the figure, designed as a through hole, the mouths in the circumference of the rotor 1 above the holes leading to the outlet openings 4 are closed by plug 8.

Figur 2 zeigt den Fluidmotor mit dem Rotor 1 nach Figur 1 in einem Längsschnitt.FIG. 2 shows the fluid motor with the rotor 1 according to FIG. 1 in one Longitudinal section.

Die in Lagern 11, vorzugsweise Wälzlagern, gelagerte Motorwelle ist zum Teil als Hohlwelle 3 ausgeführt, über welche das fluidische Arbeitsmittel (Pfeil) zugeführt wird. Dazu ist auf das otorgehäuse 12 ein Flansch 13 aufgesetzt, in welchen die Hohlwelle 3 ragt und an den die hier nicht gezeichnete Leitung für das Arbeitsmittel angeschlossen ist. Aus der Hohlwelle 3 tritt es über Bohrungen in derselben in die Verbindungskanäle 2 im Innern des scheibenförmigen Rotors 1 und von dort durch die Strahlaustrittsöffnungen 4, den Rotor 1 nach dem Reaktionsprin zip in Drehung versetzend, ins Freie.The motor shaft mounted in bearings 11, preferably roller bearings partly designed as a hollow shaft 3, via which the fluidic working medium (arrow) is fed. For this purpose, a flange 13 is placed on the otor housing 12, in which the hollow shaft 3 protrudes and to which the line, not shown here, for the work equipment connected. From the hollow shaft 3 it occurs through holes in the same in the Connecting channels 2 inside the disc-shaped rotor 1 and from there through the Jet outlets 4, the rotor 1 in rotation according to the reaction principle, into the open.

Die Verbindung der lfohlweile 3 mit dem Rotor 1 kann durch eine dcr üblichen Verbindungstechniken, wie Löten, Schweißen oder TX1eben erfolgen, oder Rotor und Welle können einstückig aus Kunststoff cngefertigt sein.The connection of the hollow shaft 3 with the rotor 1 can be achieved by a dcr common connection techniques, such as soldering, welding or TX1eben, or The rotor and shaft can be made in one piece from plastic.

3 3 zeigt einen Rotor 1 entsprechend Figur 1 mit auf einem Durchmesser im Innern des Rotors angeordneten Verbindungskanälen 2, die an die Hohlwelle 3 angeschlossen sind. Im Gegensatz zu der Ausrührmag nach Figur 1 sind jedoch die Strahlaustrittsöffnungen 4 an den tangential ausgerichteten Enden von rechtwinklig gebogenen Röhrchen 9 angeordnet, die in die äußeren Mündungen der Verbindungskanäle 2 so eingesetzt sind, daß die Strahlaustrittsöffnungen 4 in entgegengesetzte Richtungen eisen. 3 shows a rotor 1 corresponding to FIG. 1 with one diameter Connection channels 2 arranged in the interior of the rotor and connected to the hollow shaft 3 are. In contrast to the Ausrührmag according to Figure 1, however, the jet outlet openings 4 arranged at the tangentially aligned ends of tubes 9 bent at right angles, which are inserted into the outer mouths of the connecting channels 2 so that the Iron jet outlets 4 in opposite directions.

Zur Erhöhung der Antriebskraft kann die Anzahl der Austrittsöffnungen 4 bei allen Ausführungen auch vervielfacht, insbesondere verdoppelt werden, wobei die Verbindungskanäle der zwei weiteren Austrittsöffnungen rechtwinklig zu den dargestellten Verbindungskanälen 2 verlaufen.To increase the driving force, the number of outlet openings 4 in all versions also multiplied, in particular doubled, whereby the connecting channels of the two further outlet openings at right angles to those shown Connecting channels 2 run.

Entsprechend sind die Kanäle 2 in der in Figur 4 und 5 dargestellten Ausführungsform angeordnet, wobei sie sich hier jedoch in einem Rotor 1 befinden, dessen Strahlaustrittsöffnungen 4 und 4' paarweise so angeordnet sind, daß wahlweise entgegengesetzte Drehmomente auf die Hohlwelle 3 ausgeübt werden können.The channels 2 are correspondingly shown in FIGS. 4 and 5 Embodiment arranged, but here they are in a rotor 1, whose jet outlet openings 4 and 4 'are arranged in pairs so that optionally opposite torques can be exerted on the hollow shaft 3.

Zu diesem Zweck ist, wie in Figur 5 zu sehen ist, die Hohlwelle 3 etwa in der Mittelebene m-m des Rotors 1 durch eine Wand 10 dicht abgeschlossen. Das Arbeitsmittel kann wahlweise, z. B. mittels eines Umschaltventils, dem linken oder dem rechten Abschnitt der Hohlwelle 3 zugefiihrt werden, die Verbindungskanäle 2, 2' verlaufen jeweils in Ebenen parallel zur Mittelebene m-m des Rotors 1 und münden in der Drehrichtung entsprechend ausgerichteten Strahlaustrittsöffnungen 4, 4'.For this purpose, as can be seen in FIG. 5, the hollow shaft 3 approximately in the central plane m-m of the rotor 1 by a wall 10 tightly closed. The work equipment can optionally, for. B. by means of a switching valve, the left one or the right section of the hollow shaft 3, the connecting channels 2, 2 'each run in planes parallel to the central plane m-m of the rotor 1 and open in the direction of rotation appropriately aligned jet outlet openings 4, 4 '.

Werden in dem in Figur 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel die Strahlaustrittsöffnungen 4 über den Zuführungsweg von links (ausgezogener Pfeil) über die Hohlwelle 3 und die in der Zeichenebene liegenden Verbindungskanäle 2 beaufschlagt, so dreht sich der Rotor 1 im Uhrzeigersinn. Wird dagegen das Arbeitsrnittel von rechts in die Hohlwelle 3 zugeführt (gestrichelter Peil), so werden über die senkrecht zur Zeichenebene vcrlaufenden Verbindungskana]e 2 die Strahlaustrittsöffnungen 4' (Figur 4) beaufschlagt, was eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn bewirkt.Are in the embodiment shown in Figure 4 and 5, the Jet outlets 4 over the feed path from the left (solid arrow) acted upon via the hollow shaft 3 and the connecting channels 2 lying in the plane of the drawing, so turns the rotor 1 clockwise. On the other hand, it becomes the means of work fed from the right into the hollow shaft 3 (dashed bearing), then the Connecting channels 2 running perpendicular to the plane of the drawing represent the jet outlet openings 4 '(Figure 4) is applied, which causes a counterclockwise rotation.

Für einen Fluidmotor mit Drehrichtungsumkehr gemäß Figur 4 und 5 läßt sich zur Vereinfachung der Montage und der Lagerhaltung der Potor 1 aus zwei dicht nebeneinander auf der Hohlwelle 3 angeordneten, kreiszylindrischen Scheiben gemäß Figur 1 und 2 oder 3 her stellen, die spiegelbildlich und um 90° axial gegeneinander versetzt auf die Hohlwelle 3 aufgebracht sind.For a fluid motor with a reversal of the direction of rotation according to FIGS. 4 and 5 can be to simplify assembly and storage of the Potor 1 from two tight circular cylindrical disks arranged next to one another on the hollow shaft 3 according to FIG Figure 1 and 2 or 3 put forth, the mirror image and by 90 ° axially against each other are applied to the hollow shaft 3 offset.

Claims (6)

Patentansprüche 1/Fiuidmotor nach dem Reaktionsprinzip, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h einen auf einer die Abtriebskraft abführendcn Ilohlvelle (3) angeordneten scheibenförmigen Rotor (1), mit mindestens zwei an seinem Umfang tangential angeordneten Strahlaustrittsöffnungen (4) und in dem Rotor (1) radial verlaufenden Verbindungskanälen (2) zwischen den Strahlaustrittsöffnungen (4) und der das Arbeitsmittel zuführenden Hohlwelle (3). Claims 1 / fluid motor according to the reaction principle, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h one on an Ilohlvelle which dissipates the output force (3) arranged disc-shaped rotor (1), with at least two on its circumference tangentially arranged jet outlet openings (4) and in the rotor (1) radially extending connecting channels (2) between the jet outlet openings (4) and the hollow shaft (3) feeding the working medium. 2. Fluidmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) von kreiszylindrischer Form ist. 2. Fluid motor according to claim 1, characterized in that the rotor (1) is of circular cylindrical shape. 3. Fluidmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlaustrittsöffnungen (4) in zu Axialebenen parallelen Flächen (5) von winkligen Ausnehmungen (7) im Umfang des Rotors (1) angebracht sind. 3. Fluid motor according to claim 1 or 2, characterized in that the jet outlet openings (4) in surfaces (5) parallel to the axial planes of angled Recesses (7) are attached in the circumference of the rotor (1). 4. Fluidmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Mündungen der Verbindungskanäle (2) im Umfang des Rotors (1) rechtwinklig gebogene Röhrchen (9) eingesetzt sind, deren tangential ausgerichtetes Ende die Strahlaustrittsöffnung (4) ist. 4. Fluid motor according to claim 1 or 2, characterized in that in the mouths of the connecting channels (2) in the circumference of the rotor (1) at right angles bent tubes (9) are used, the tangentially oriented end of the Beam exit opening (4) is. 5. Fluidmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (3) in der Mittelebene (m-m) des Rotors (1) dicht abgeschlossen ist und daß Mittel zur wahlweisen Zuführung des Arbeitsmittels von dem einen oder dem anderen Ende der Hohlwelle (3) her vorgesehen sind und daß dem einen Zuführungsweg Kanäle (2) und Austrittsöffnungen (4) für die eine Drehrichtung, dem anderen Zuführungsweg Kanäle (2') und Austrittsöffnungen (4') für die Gegendrehrichtung des Rotors (1) zugeordnet sind. 5. Fluid motor according to one of the preceding claims, characterized in that that the hollow shaft (3) is tightly closed in the central plane (m-m) of the rotor (1) is and that means for the optional supply of the working medium of the one or the other end of the hollow shaft (3) are provided and that the one feed path Channels (2) and outlet openings (4) for one direction of rotation and the other feed path Channels (2 ') and outlet openings (4') for the opposite direction of rotation of the rotor (1) assigned. 6. Fluidmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) aus zwei dicht nebeneinander auf der Hohlwelle angeordneten, kreiszylindrischen Scheiben mit Verbindungskanälen (2) und Austrittsöffnungen (4, 4') besteht. 6. Fluid motor according to claim 5, characterized in that the rotor (1) of two circular cylindrical ones arranged close together on the hollow shaft Disks with connecting channels (2) and outlet openings (4, 4 ') consists.
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