DE3423276A1 - Vane motor or pump - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Flügelmotor oder eine FlügelThe invention relates to a wing motor or a wing
pumpe mit einem einen zylindrischen oder eliptischen Hohlraum sowie Ein- und Auslaßöffnungen bzw. Vor- und Rücklauf aufweisendes Gehäuse, in dem ein zu dem Hohlraum exzentrisch angeordneter Rotor mit mehreren schwenkbaren Flügeln gelagert ist.pump with a cylindrical or elliptical cavity as well Inlet and outlet openings or flow and return having housing in which a A rotor arranged eccentrically to the cavity and having a plurality of pivotable vanes is stored.
Drehflügelmaschinen, die sich als Motor oder Pumpe mit gasförmigen oder flüssigen Medien betreiben lassen, sind seit langem bekannt. Hierbei sind insbesondere beim Motorbetrieb wesentliche Volumenänderungen in den Kammern zwischen je zwei Flügeln erwünscht, um ein hohes Kompressionsverhältnis zu erzielen. Um gleichzeitig auch eine ausreichende Dichtung zu gewährleisten, besitzt die durch die DE-OS 23 20 738 bekanntgewordene Drehflügelmaschine einen exzentrisch in dem Gehäuse gelagerten Rotor und konzentrisch zum Hohlraum des Gehäuses angeordnete, gegeneinander verschwenkbare Flügel. Der exzentrisch gelagerte Rotor greift mit zwischen zwei Scheiben angeordneten Rollen-Flügelführungen mit jeweils einer Rolle zwischen zwei Flügel des zentrisch gelagerten Flügelsatzes ein. Die Rollen dienen gleichzeitig als Dichtung und Kolben. Während der Rotordrehung wandern die Rollen abhängig von der Rotorexzentrizität wechselweise von einer tiefsten bis in eine höchste Lage; dabei trennen sie die Flügel voneinander, die sich mehr oder weniger einander nähern und so eine Volumenänderung bewirken.Rotary vane machines that act as a motor or pump with gaseous or operate liquid media have long been known. Here are in particular when the engine is running, there are significant changes in volume in the chambers between two Wings are desirable to achieve a high compression ratio. To at the same time to ensure a sufficient seal, has the DE-OS 23 20 738 known rotary vane machine an eccentrically mounted in the housing Rotor and arranged concentrically to the cavity of the housing, mutually pivotable Wing. The eccentrically mounted rotor engages with those arranged between two disks Roller wing guides with one roller each between two wings of the centric stored wing set. The rollers serve as seals and pistons at the same time. During the rotor rotation, the rollers move depending on the rotor eccentricity alternately from a lowest to a highest position; in doing so they separate the Wings from each other, which more or less approach each other and so a change in volume cause.
Die aus Rollen bestehenden Flügelführungen unterliegen während sie sich radial nach innen und nach aussen bewegen einer rollenden Reibung mit einem daraus resultierenden geringeren und gleichmäßigeren Verschleiß, der aber durch die Vielzahl der eingesetzten und mechanisch erheblich beanspruchten Bauteile unvermeidlich zu einem Spiel zwischen den Flügeln und den Rollenführungen führt und insgesamt den Wirkungsgrad stark herabsetzt.The wing guides consisting of rollers are subject to while they move radially inwards and outwards with a rolling friction the resulting lower and more even wear, but through the large number of components used, which are subject to considerable mechanical stress, are unavoidable leads to a game between the wings and the roller guides and overall greatly reduces the efficiency.
Es sind weiterhin hydraulische Hochleistungspumpen mit exzentrisch gelagerten Flügeln bekannt, die wie auch die aus der DE-OS 25 31 491 bekannte Flügelzellenpumpe einen konzentrisch angeordneten Rotor mit in Schlitzen gleitenden Flügeln aufweist, die beim Umlaufen in bezug auf die Gehäusewand radial ausgeschoben und zurückgezogen werden. Um trotz gedrungener Bauweise eine große Förderleistung bzw. beim Motorbetrieb ein hohes Kompressionsverhältnis zu erreichen, müssen die Flügel einen großen Hub ausführen, was eine Schlitztiefe bis nahe an die Antriebswelle des Rotors voraussetzt. Auf diese Weise entstehen zwischen zwei benachbarten Schlitzen Segmente, die am Grund der Schlitze nur noch von geringer Dicke sind, so daß bei hohen Belastungen die Gefahr des Auseinanderbrechens der Segmente besteht.There are still hydraulic high-performance pumps with eccentric supported vanes known, like the vane pump known from DE-OS 25 31 491 has a concentrically arranged rotor with blades sliding in slots, which are pushed out and withdrawn radially when rotating with respect to the housing wall will. In order to achieve a large delivery rate or engine operation in spite of the compact design To achieve a high compression ratio, the blades must have a large stroke execute what requires a slot depth close to the drive shaft of the rotor. In this way, segments are created between two adjacent slots, which are at the The bottom of the slots are only of small thickness, so that at high loads there is a risk of the segments breaking apart.
Derartige aus Radialschlitzen des Rotors heraustretende Flügel verursachen darüber hinaus zusätzliche Reibungsverluste durch ihre Führung an den Rotorschlitzen, und zwar insbesondere in demjenigen Bereich, in dem die Flügel vom höchsten Flüssigkeitsdruck belastet sind. Diese Reibungsverluste beeinträchtigen nicht nur die Maschinenleistung, sondern es treten zusätzliche Leistungsverluste durch das Umsetzen der Reibungsenergie in Wärme ein.Cause such blades emerging from radial slots in the rotor In addition, additional friction losses due to their guidance on the rotor slots, in particular in the area in which the blades have the highest fluid pressure are burdened. These friction losses not only affect machine performance, instead, there are additional power losses due to the conversion of the frictional energy in warmth.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine kompaktbauende Flügelmaschine mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen, die nur wenige mechanisch beanspruchte Teile benötigt, so daß sich auch die aus der Wärmeentwicklung entstehenden Verluste reduzieren.The invention is therefore based on the object of the aforementioned disadvantages to avoid and especially a compact wing machine with high efficiency to create that requires only a few mechanically stressed parts, so that also reduce the losses resulting from the development of heat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch am Umfang des Rotors axial angeordnete Drehgelenke für kreisbogenförmige Flügel, die in der unteren Totlage des Rotors mit ihren dem Rotor zugekehrten Flächen am Rotor anliegen und gleichzeitig mit einer äußeren Teilfläche solange an der Gehäuseinnenwand anliegen, bis das jeweilige Flügelende aus dem Spalt zwischen dem Rotor und dem Gehäuse heraustritt.According to the invention, this object is achieved by on the circumference of the rotor axially arranged swivel joints for circular arc-shaped wings, which are in the lower dead position of the rotor with their surfaces facing the rotor rest on the rotor and at the same time with an outer partial surface resting against the inner wall of the housing until the respective Blade end emerges from the gap between the rotor and the housing.
Die mit stangenartigen Drehgelenken fest verbundenen Flügel 0 greifen mit den Drehgelenken auf einem Umfang von z.B. 220 in etwas mehr als halbkreisförmige Ausnehmungen des Rotors ein, von dem sie sich während des Umlaufens ohne weitere zusätzliche Führungen unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft abheben und lediglich mit ihren äußeren Kanten, in die eine Dichtung eingesetzt sein kann, an der Gehäusewand dichtend anliegen und entlanggleiten. Sobald ein Flügel in die untere Totlage des exzentrischen Rotors gelangt, wird er durch die Zwangs führung zwischen dem Rotor und der Gehäuseinnenwand mit seiner inneren Fläche gegen den Rotor bündig zur Anlage geschwenkt. Diese Lage hält der Flügel auch solange ein, bis sein in Drehrichtung hinteres Ende die untere Totlage verlassen hat und danach allein wieder seine obere Kante an der Gehäuseinnenwand entlanggleitet.The wings 0, which are firmly connected with rod-like swivel joints, grip with the swivel joints on a circumference of e.g. 220 in a little more than semicircular Recesses of the rotor, from which they move while rotating without further additional guides take off under the influence of centrifugal force and only with their outer edges, in which a seal can be inserted, on the housing wall lie tightly and slide along. As soon as a wing is in the bottom dead center of the eccentric rotor arrives, it is guided by the forced guidance between the rotor and the inner wall of the housing with its inner surface against the rotor flush with the system panned. The wing maintains this position until it is in the direction of rotation rear end has left the lower dead position and then again its upper one The edge along the inside wall of the housing.
Die dem Rotor zugekehrte Fläche des Flügels wird hierbei nicht beansprucht; auch die Außenfläche unterliegt kaum einem Verschleiß und erzeugt kaum durch Reibung hervorgerufene Wärme. Die äußere Flügelfläche berührt nämlich jeweils nur linienförmig mit Teilbereichen die Gehäuseinnenwand.The surface of the wing facing the rotor is not used here; The outer surface is also hardly subject to wear and is hardly produced by friction evoked heat. The outer wing surface is in contact with each other only linearly with parts of the inside wall of the housing.
Der sich im unteren Totpunkt an den Rotor anschmiegende Flügel gleitet an der Gehäuseinnenwand ab.The wing, which clings to the rotor at the bottom dead center, slides on the inside wall of the housing.
Dieser Flügelmotor läßt sich bereits mit lediglich drei oder bevorzugt vier Flügeln betreiben, so daß die Länge eines kreisbogenförmigen Flügels nahezu einem Viertel des Rotorumfangs entspricht. Es läßt sich folglich der Rotor sehr weit gegenüber der Mittelachse des Gehäuses versetzen, ohne die Anlage der äußeren Flügelkante gegen die Gehäuseinnenwand zu beeinträchtigen.This vane motor can be used with just three or preferred operate four blades so that the length of an arcuate blade is nearly corresponds to a quarter of the rotor circumference. It can consequently the rotor very offset far from the central axis of the housing without interfering with the outer To affect the wing edge against the inner wall of the housing.
Ein weiteres Kriterium für den vertikalen Versatz der Rotorachse zur Mittelachse des Hohlraumes stellt die Dicke der Flügel und der Rotordurchmesser dar, denn je weniger dick diese sind desto mehr läßt sich die Rotorachse vertikal versetzen.Another criterion for the vertical offset of the rotor axis to The central axis of the cavity represents the thickness of the blades and the rotor diameter because the less thick they are, the more the rotor axis can be vertical offset.
Das Abdrücken der gegen den Rotor anliegenden Flügel können in den Rotor unterhalb der Flügel radial angeordnete Druckfedern unterstützen. Die Federn empfehlen sich insbesondere bei dünnen Flügeln, die nur eine geringe Fliehkraft besitzen.The pressure of the wings resting against the rotor can occur in the Support the rotor underneath the vanes arranged radially compression springs. The feathers are particularly recommended for thin wings that only have a low centrifugal force own.
Als Material für die Flügel eignet sich ein hoch abriebfester Kunststoff. Weiterhin sind auch Carbide, Sintermetall, Stahl oder Keramik bzw. alle Werkstoffe mit zumindest ähnlich guten Eigenschaften geeignet.A highly abrasion-resistant plastic is suitable as the material for the wings. Furthermore, carbides, sintered metal, steel or ceramic or all materials are also possible with at least similarly good properties.
Der Flügelmotor läßt sich als Freilaufkupplung betreiben, wenn Vor- und Rücklauf miteinander verbunden werden. Eine Kraftübertragung liegt bei geschlossenem Verbindungskanal vor, der sich mechanisch (Fliehkraft) oder elektrisch schließen läßt. Bei offenem Kanal wird das Treibmedium im Kreis gefördert; ein Antrieb kann nicht stattfinden.The vane motor can be operated as an overrunning clutch if and return are connected to each other. A power transmission is with the closed Connection channel that closes mechanically (centrifugal force) or electrically leaves. When the channel is open, the propellant is conveyed in a circle; a drive can do not take place.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung: Fig. 1 die Vorderansicht einer Flügelmaschine mit kreisförmigem Hohlraum, Fig. 2 den Gegenstand gemäß Fig. 1 mit einem eliptischen Hohlraum und Fig. 3 einen Rotor in der Vorderansicht.The invention is illustrated below with reference to two in the drawing Embodiments explained in more detail. They each show in a schematic representation: 1 shows the front view of a wing machine with a circular cavity, FIG. 2 the object according to FIG. 1 with an elliptical cavity and FIG. 3 a rotor in the front view.
Der Flügelmotor 1 besitzt gemäß Fig. 1 ein zylindrisches Gehäuse 2 mit einem ebenfalls zylindrischen Hohlraum 3 sowie je einem Rohrstutzen 4 bzw. 5 für den Ein- und Auslaß bzw. Vor- und Rücklauf eines flüssigen oder gasförmigen Treibmediums. Die Stutzen 4,5 lassen sich tangential, seitlich oder kombiniert am Gehäuse 2 vorsehen. Das Gehäuseinnere nimmt einen exzentrisch gelagerten Rotor 7 auf, der um den Betrag V gegenüber dem Mittelpunkt M des Hohlraums 3 versetzt ist.According to FIG. 1, the vane motor 1 has a cylindrical housing 2 with a likewise cylindrical cavity 3 and a pipe socket 4 or 5 each for the inlet and outlet or flow and return of a liquid or gaseous Propellant. The nozzle 4.5 can be tangential, laterally or combined on the Provide housing 2. The interior of the housing accommodates an eccentrically mounted rotor 7 which is offset by the amount V with respect to the center point M of the cavity 3.
Der Rotor 7 weist an seinem Umfang vier um jeweils 900 gegeneinander versetzte axial verlaufende zylinderförmige Ausnehmungen 8 von mehr als 1800 auf (vgl. Fig. 3), in denen Flügel 9 mit ihren Drehgelenken 12 gelagert sind. Die mit den Drehgelenken 12 fest verbundenen Flügel 9 sind der Zylinderform des Rotors 7 angepaßt, d.h. sie sind kreisbogenförmig ausgeführt. Bedingt durch die um 900 winkelversetzten Ausnehmungen 8 entspricht die Bogenlänge der Flügel 9 etwa einem Viertel des Rotorumfangs. In radiale Bohrungen 13 des Rotors 7 eingesetzte Druckfedern 14 unterstützen das Abdrücken der mit ihren inneren Flächen 15 am Rotor bündig anliegenden Flügel 9. In diese Lage wird der Flügel 9 gezwungen, sobald das in Umlaufrichtung des Rotors 7 vordere Ende des Flügels 9 die untere Totlage T des im Hohlraum 3 exzentrisch gelagerten Rotors erreicht (vgl.The rotor 7 has four by 900 against each other on its circumference offset axially extending cylindrical recesses 8 of more than 1800 (see. Fig. 3), in which wings 9 are mounted with their swivel joints 12. With The wings 9 firmly connected to the swivel joints 12 are of the cylindrical shape of the rotor 7 adapted, i.e. they are designed in the shape of a circular arc. Due to the angular offset of 900 Recesses 8 corresponds to the arc length of the blades 9 approximately a quarter of the rotor circumference. In radial holes 13 of the rotor 7 inserted compression springs 14 support the pressing of the flush with their inner surfaces 15 on the rotor Wing 9. The wing 9 is forced into this position as soon as it is in the direction of rotation of the rotor 7, the front end of the wing 9, the lower dead center T of the eccentric in the cavity 3 supported rotor reached (cf.
Fig. 2). Die Dicke D der Flügel 9 entspricht nämlich dem im unteren Totpunkt zwischen der inneren Gehäusewand und dem Rotor 7 verbleibenden Freiraum.Fig. 2). The thickness D of the wings 9 corresponds to that in the lower one Dead center between the inner housing wall and the rotor 7 remaining free space.
Der in Fig. 2 dargestellte Flügelmotor 1 unterscheidet sich von dem der Fig. 1 lediglich durch den eliptischen Hohlraum 3. Der Fig. 2 läßt sich sehr deutlich entnehmen, daß bei einem in Pfeilrichtung 16 umlaufenden Rotor 7 ein Flügel 9 sofort um sein Drehgelenk 12 bis zur bündigen Anlage seiner inneren Fläche 15 am Rotor 7 verschwenkt, wenn das voreilende Flügelende den unteren Totpunkt T des Rotors 7 erreicht hat. Beim Passieren des Spaltes zwischen dem Rotor 7 und der Innenwand des Gehäuses 2 liegt jeweils nur ein Teilabschnitt 17 der äußeren Fläche 18 des betreffenden Flügels 9 an der Gehäuseinnenwand. Die Zwangsführung drückt den Flügel 9 solange gegen den Rotor 7, bis dieser mit seinem nacheilenden bzw. freien Ende 19 den Spalt am unteren Totpunkt T verlassen hat. Danach legt sich das nacheilende Ende 19 dichtend gegen die Gehäuseinnenwand.The vane motor 1 shown in Fig. 2 differs from that of Fig. 1 only through the elliptical cavity 3. The Fig. 2 can be very can clearly be seen that with a rotor 7 rotating in the direction of arrow 16, a wing 9 immediately around its swivel joint 12 until its inner surface 15 is flush pivoted on the rotor 7 when the leading wing tip reaches the bottom dead center T des Rotor has reached 7. When passing the gap between the rotor 7 and the inner wall of the housing 2 is only a portion 17 of the outer surface 18 of the relevant wing 9 on the housing inner wall. The forced guidance pushes the sash 9 against the rotor 7 until the latter with its trailing or free end 19 has left the gap at bottom dead center T. After that, the lagging one settles End 19 sealing against the inner wall of the housing.
Im Falle eines Motorbetriebes wird ein flüssiges Medium oder Gas gemäß Pfeil 22 in den Rohrstutzen 4 hineingedrückt, das den Rotor 7 in Pfeilrichtung 16 in Umlauf versetzt. . Jeweils zwischen der inneren Fläche 15 und der äußeren Fläche 18 zweier aufeinanderfolgend angeordneter Flügel 9 baut sich bei kompressiblen Treibmedien ein Druckraum 23 auf. Das eingeströrnte Medium treibt den Rotor an, bis es seine Treibkraft zunehmend verliert und dann auf der anderen Gehäuseseite im wesentlichen drucklos durch den Auslaß über den Rohrstutzen 5 gemäß Pfeil 24 abströmt.In the case of engine operation, a liquid medium or gas is used in accordance with Arrow 22 is pressed into the pipe socket 4, which moves the rotor 7 in the direction of arrow 16 put into circulation. . In each case between the inner surface 15 and the outer surface 18 two consecutively arranged Wing 9 builds up compressible propellant media on a pressure chamber 23. The frozen medium drifts the rotor on until it increasingly loses its driving power and then on the other Housing side essentially pressureless through the outlet via the pipe socket 5 according to Arrow 24 flows off.
Beim Betrieb als Pumpe wird die Maschine über ihre Achse 6 mit einem Motor verbunden, und die Betriebsverhältnisse kehren sich um; d.h. auf einer Seite des Gehäuses 2 wird arn Rohrstutzen 5 zunächst ein Unterdruck zum Ansaugen des Treibmediums erzeugt, während auf der anderen Gehäuseseite ein ansteigender Druck entsteht, mit dem das angesaugte Treibmedium aus dem Rohrstutzen 4 des Gehäuses 2 ausströmt.When operated as a pump, the machine is on its axis 6 with a Motor connected and the operating conditions are reversed; i.e. on one side of the housing 2 is arn pipe socket 5 first a negative pressure for sucking in the propellant medium generated, while on the other side of the housing there is an increasing pressure, with which the sucked in propellant medium flows out of the pipe socket 4 of the housing 2.
Die erfindungsgemäße Pumpe besitzt den besonderen Vorteil, daß sie im Gegensatz zu den herkömmlichen Kreiselpumpen selbstansaugend ist.The pump according to the invention has the particular advantage that it In contrast to conventional centrifugal pumps, it is self-priming.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843423276 DE3423276A1 (en) | 1984-06-23 | 1984-06-23 | Vane motor or pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843423276 DE3423276A1 (en) | 1984-06-23 | 1984-06-23 | Vane motor or pump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3423276A1 true DE3423276A1 (en) | 1986-01-02 |
Family
ID=6239027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19843423276 Withdrawn DE3423276A1 (en) | 1984-06-23 | 1984-06-23 | Vane motor or pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3423276A1 (en) |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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