DE3632462A1 - Stroemungsmaschine in taumelscheibenbauweise - Google Patents
Stroemungsmaschine in taumelscheibenbauweiseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine in Taumel
scheibenbauweise zum Pumpen von Fluiden, zur Verwendung
als Hydraulikmotoren, zum Komprimieren von Gasen oder
zum Einsatz als Vakuumquelle und dergleichen.
Strömungsmaschinen in Taumelscheibenbauweise werden be
reits vielfältig eingesetzt. Typisch ist die Verwendung
als Gasmeßgerät. Taumelscheibenkonstruktionen hat man
auch für Hydraulikpumpen und Motoren vorgesehen. Diese
Konstruktionen haben jedoch eine Anzahl von Nachteilen
und Begrenzungen. So sind beispielsweise die bisherigen
Konstruktionen von Taumelscheibenpumpen und -motoren
nicht in der Lage, bezüglich ihrer Größe geeignete
Durchsätze zu ermöglichen, so daß ihr Einlaß-Auslaß-
Leistungsverhältnis relativ niedrig ist. Bei den be
kannten Konstruktionen stellen sich im allgemeinen
Fluiddichtungsprobleme ein, außerdem arbeiten sie mit
einem dynamischen Ungleichgewicht und Druckungleichge
wicht, können in dem Fluid mitgeführte Feststoffe nicht
wirksam hindurchlassen und unterliegen extremen Winkel
beschleunigungsbelastungen an den Scheiben während ihrer
Taumelbewegung bzw. Nutationsbewegung.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht
deshalb darin, eine Strömungsmaschine in Taumelscheiben
bauweise zu schaffen, bei der diese Nachteile und Be
grenzungen beseitigt sind, die verbesserte Betriebs
eigenschaften aufweist, zu denen relativ große Fluid
durchsätze und Leistungsverhältnisse mit konstanter
Strömungsgeschwindigkeit gehören, deren Auslegung und
Konstruktion vereinfacht ist, die eine relativ ge
ringe Anzahl von sich bewegenden Teilen aufweist,
robust gebaut ist, eine lange Einsatzzeit unter
schwierigen Bedingungen ermöglicht und als Pumpe oder
Motor in der Lage ist, eine breite Vielfalt unter
schiedlicher Fluidarten zu pumpen, wozu auch Fluide
gehören, die Feststoffmaterialien enthalten, die sonst
die Pumpe beschädigen oder die Arbeitsweise der sich
bewegenden Teile beeinträchtigen würden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Strömungs
maschine bzw. Fluidvorrichtung gelöst, die ein Ge
häuse aufweist, welches eine Kammer bildet, durch die
hindurch eine Welle für eine Relativdrehung angeordnet
ist. Bei einer Ausführungsform sind an einem erweiterten
Kugelabschnitt der Welle ein Paar von Taumelelementen
für eine Relativdrehung um entsprechende Achsen ange
ordnet, die sich in der Mitte der Kammer schneiden.
Eine von dem Gehäuse getragene Teilerplatte erstreckt
sich radial in eine Seite der Kammer und sitzt gleitend
verschiebbar in Schlitzen, die in den Taumelelementen
ausgebildet sind. In dem Gehäuse sind auf gegenüber
liegenden Seite der Teilerplatten Einlaß- und Auslaß
öffnungen vorgesehen. Eine Relativdrehung zwischen der
Welle und dem Gehäuse führt dazu, daß die Taumelelemente
einer Nutationsbewegung unterliegen, wodurch aufeinander
folgende expandierende und kontrahierende Volumina in
der Kammer erzeugt werden, wodurch das Fluid zwischen
den Einlaß- und Auslaßöffnungen bewegt wird. Bei einer
anderen Ausführungsform wird das Taumelelement von
einem elastomeren Material gebildet, welches sich
elastisch verformt und so den Durchgang von von dem Fluid
mitgetragenen Fremdgegenständen ermöglicht.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den Patentansprüchen.
Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungs
form einer Strömungsmaschine,
Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf
die Strömungsmaschine von Fig. 1,
Fig. 3 in einer Abwicklung die Öffnungsanordnung und
Positionierung des Randes der Taumelelemente
über einen Weg von 360°,
Fig. 4 in einer Abwicklung wie Fig. 3 die Öffnungs
anordnung für eine weitere Ausführungsform und
Fig. 5 im Axialschnitt eine weitere Ausführungsform.
Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Strömungsmaschine 10
in Taumelscheibenbauweise kann als Hvdraulikpumpe oder
-motor unter Verwendung eines relativ inkompressiblen
Arbeitsfluids verwendet werden, wie Wasser oder Öl,
wozu auch hochviskose Flüssigkeiten wie Molasse und
dergleichen gehören. Die Erfindung läßt sich auch für
kompressible Fluide verwenden, nämlich zum Komprimieren
von Gasen oder zur Bildung einer Vakuumquelle.
Die Strömungsmaschine 10 hat ein Gehäuse 12 mit einer
Außenwand 14, welche eine kugelförmige Innenfläche 16
aufweist und eine Arbeitskammer 18 bildet. In der Kammer
18 ist längs einer zentralen Achse 22 eine Welle 20
angeordnet, die sich durch die Mitte der die Kammer 18
bildenden Kugel erstreckt. Die Welle 20 und das Gehäuse
12 können sich mit Hilfe eines Paars von Wälzlagern 24,
25 relativ zueinander drehen. Bei der gezeigten Aus
führungsform ist das Gehäuse 12 stationär und wirkt
als Stator, während sich die Welle 20 dreht. Abhängig
von den jeweiligen Erfordernissen und Vorgaben kann auch
die Welle 20 stationär sein und sich das Gehäuse 12
um sie drehen, beispielsweise wenn die Maschine als
Hydraulikmotor eingesetzt wird. Als Fluidpumpe wird
das rotierende Element, also entweder die Welle oder
das Gehäuse, von einer externen Energiequelle über
einen geeigneten, nicht gezeigten Treibzug angetrieben.
Bei der Verwendung als Hydraulikmotor, wo das Einlaß
fluid unter Druck gesetzt wird, wird die Energie von
dem rotierenden Element abgenommen, nämlich entweder von
der Welle oder dem Gehäuse, und zwar über einen ge
eigneten Treibzug.
Auf der Welle 20 befindet sich zentriert in der Kammer
18 eine vergrößerte Kugel 26 mit sphärischer Oberfläche.
Die Kugel 26 kann in einem Stück mit der Welle 20 aus
gebildet oder als gesonderter Teil auf die Welle 20 auf
gekeilt sein. Die Kugel 26 trägt ein Paar von nutierenden
Elementen bzw. Taumelelementen 28, 30, die wie Taumel
scheiben wirken. In der Kugel 26 sind Lagereinrichtungen
ausgebildet, die kreisförmige Schlitze 32, 34 aufweisen,
wodurch die Taumelelemente 28, 30 für eine Drehung um die
jeweilige Achse 36 bzw. 38 gehalten sind, die sich in
der Mitte der Kammer 18 schneiden und die einen spitzen
Winkel R, gezeigt als Winkel von 30°, bezüglich der zen
tralen Achse 22 der Welle 20 bilden. Jedes Taumelelement
28, 30 ist mit einer flachen ringförmigen Basis 40, 42
versehen, die sich in einem entsprechenden Lagerschlitz
dreht. Die äußeren Ränder 44, 46 eines jeden Taumelele
ments 28, 30 haben die Form eines konischen Abschnitts.
Die Taumelelemente 28, 30 sind in ihrer Größe so be
messen und so positioniert, daß an eine Seite der
Kammer 18 angrenzende Teile der konischen Abschnitte in
einem Wälzkontakt längs einer radialen Linie 48 stehen,
die in einer Ebene senkrecht zu der Welle 20 liegt. Wenn
die Taumelelemente 28, 30 die in Fig. 1 gezeigte
Lage einnehmen, befindet sich die Linie 48 des Wälz
kontakts an der Oberseite der Kammer 18. Diese Linie 48
des Wälzkontakts dreht sich um die Kammer 18 in Phase
mit der Drehung der Welle 20 und in deren Dreh
richtung. Wesentlich ist, daß die Linie 48 des Wälz
kontakts eine gemeinsame Fluiddichtung zwischen den
beiden Taumelelementen 28, 30 bildet. Dadurch ent
fallen gesonderte Dichtungen längs gegenüberliegender
Seiten der Taumelscheibe, wie sie bei den bisher be
kannten Pumpen und Meßgeräten erforderlich sind.
Von dem Gehäuse wird eine halbmondförmige Teilerplatte
50 gehalten, die radial in die Kammer 18 auf einer
Seite der Welle 20 vorsteht. Der Innenrand 58 der
Teilerplatte 50 ist kreisförmig und so geformt, daß
er der sphärischen Oberfläche der Kugel 26 für eine
Relativdrehung mit ihr entspricht. Die gegenüber
liegenden radialen Ränder 54 der Teilerplatte 50 sind
fest in sich radial erstreckenden flachen Nuten 56 an
geordnet, die in der Außenfläche eines Paares von
Stirnkonen 58, 60 ausgebildet sind, die in die Kammer
18 von den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 12
aus vorstehen. Die konischen Innenflächen der Taumel
elemente 28, 30 berühren die Stirnkonen 58, 60 längs
der Wälzkontaktlinien 48, welche die Fluiddichtungen
bilden. Alternativ können die Stirnkonen an der Welle
20 befestigt oder in einem Stück mit ihr ausgebildet
werden. Die Stirnkonen würden sich dann in einer innig
dichtenden Relativbewegung mit den radialen Rändern
der Teilerplatte 50 drehen.
Auf gemeinsamen Seiten der konischen Abschnitte der
jeweiligen Taumelelemente 28, 30 sind radiale Schlitze
62, 64 (Fig. 2) ausgebildet, so daß die in den
Schlitzen eingepaßte Teilerplatte 50 eine Vor- und
Zurückbewegung jedes Taumelelements über einem Halb
sektor der Platte ermöglicht. Die gegenüberliegenden
Seiten 66, 68 eines jeden Halbsektors der Teilerplatte
50 sind nach außen konkav, wodurch die gegenüberliegenden
radialen Ränder eines jeden der Schlitze 62, 64 Be
rührungsdichtungen in allen Positionen der Taumelele
mente 28, 30 während ihrer Rückwärts- und Vorwärtsbe
wegung bilden, wodurch eine gute Fluiddichtung erhalten
wird. Die äußeren Umfangsränder 70, 72 der Taumelele
mente 28, 30 sind mit sphärischen Oberflächen ent
sprechend der inneren Kugelfläche 16 des Gehäuses 12
versehen, um eine gute Fluidabdichtung während der
gesamten Taumelbewegung der Taumelelemente 28, 30 in
der Kammer 18 aufrechtzuerhalten.
In der Gehäusewand 14 sind auf gegenüberliegenden
Seiten der Teilerplatte 50 ein Paar von Einlaßöffnungen
74, 76 und ein Paar von Auslaßöffnungen 78, 80 vorge
sehen. Bei der Abwicklung von Fig. 3 ist die Richtung
der Wellendrehung von oben nach unten durch den Pfeil
82 dargestellt. Die Einlaßöffnung 74 und die Auslaß
öffnung 78 richten das Fluid in die Seite der Kammer
und aus der Seite der Kammer, in der das Taumelelement
28 arbeitet. Das gegenüberliegende Paar von Einlaß-
und Auslaßöffnungen 76, 80 richten das Fluid in die
Seite der Kammer 18 und aus der Seite der Kammer 18
heraus, in der das andere Taumelelement 30 arbeitet.
Wesentlich ist die besondere Gestaltung, aufgrund derer
die Öffnungsflächen in der Größe auf volle Querschnitts
fläche des Fluidstroms über die beiden Seiten der
Kammer 18 bemessen werden können. Wie am besten aus
der Abwicklung von Fig. 3 zu ersehen ist, hat jede der
Öffnungen eine im wesentlichen dreieckige Form. Die
eine Seite 82 erstreckt sich über die volle Breite des
Halbsektors der Teilerplatte 50, die von dem ent
sprechendem Taumelelement überquert wird. Jede der rest
lichen Seiten der dreieckigen Öffnungen erstreckt sich
längs der Linien, die von dem Umfangsrand der Taumel
elemente an den gegenüberliegenden Grenzen des Laufs
quer über die Kammer 18 gebildet werden. Das beudeutet,
daß bei der Einlaßöffnung 74, wie dies in Fig. 3 ge
zeigt ist, sich der Innenrand 84 der Öffnung längs der
Linie erstreckt, die vom Rand des Elements 28 einge
nommen wird, wenn dieses sich in der äußeren rechten
Position bezüglich der Teilerplatte 50 befindet. Dies
ist die für die Elemente in Fig. 1 gezeigte Position.
Der gegenüberliegende Rand 86 der Öffnung erstreckt
sich längs der Linie, die von dem Rand des Elements
eingenommen wird, wenn es sich zu der gegenüberlie
genden Seite der Kammer bewegt hat. Dies wäre die
Position, in welcher die Seite des Elements in Kon
takt mit der konischen Oberfläche des Stirnkonus 58
am linken Ende der Kammer steht, wie dies in Fig. 1
gezeigt ist. Ein weiterer wesentlicher Aspekt der
Ausgestaltung der Einlaß- und Auslaßöffnungen besteht
darin, daß die Öffnungen automatisch arbeitende Ven
tileinrichtungen für den Durchstrom aufgrund der Be
wegung der Taumelelemente quer über die Öffnungsflächen
aufweist. Dadurch werden gesonderte Ventilelemente
und eine Ventilantriebsanordnung nicht mehr erforder
lich.
Einsatz und Betrieb der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten
Strömungsmaschine werden anhand einer Verwendung er
läutert, bei welcher die Welle 20 zum Pumpen eines in
kompressiblen Fluids angetrieben wird. Wenn aufgrund
des Antriebs die Welle 20 relativ zum Gehäuse 12 ge
dreht wird, führt das Zusammenwirken der Taumelelemente
28, 30 mit dem sich drehenden Kugelabschnitt 26 und
mit der Teilerplatte 50 dazu, daß die Elemente in der
Kammer 18 vor und zurück taumeln bzw. nutieren, während
sie sich gleichzeitig in den Schlitzen 32, 34 der Kugel
26 um ihre jeweiligen Achsen drehen. Die Taumelbewegung
der Taumelelemente 28, 30 erzeugt aufeinanderfolgende
kontrahierende und expandierende Volumina zwischen
den konischen Abschnitten 58, 60 der Elemente, der Innen
fläche 16 des Gehäuses 12 und der Außenfläche des Kugel
abschnitts 26. Durch die Einlaßöffnungen 74, 76 wird
in jede Seite der Kammer 18 Fluid eingesogen und
unter Druck durch die Taumelelemente 28, 30 auf einer
Bahn um die Kammer 18 herum gesetzt und durch die
Auslaßöffnungen 78, 80 abgeführt. Die Auslaßöffnungen
können über geeignete, nicht gezeigte Leitungen für den
jeweiligen Einsatzzweck als Fluidmotor oder hydrau
lische Betätigungseinrichtung angeschlossen werden.
Die relativ großen Querschnittsflächen der Einlaß-
und Auslaßöffnungen ermöglichen einen relativ großen
Fluidstrom bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit,
was für die Pumpe einen hohen Leistungsgrad ergibt.
Da sich die beiden Taumelelemente zusammen in ent
gegengesetzter Beziehung in einer einzigen Kammer be
wegen, sind die dynamischen Kräfte im Gleichgewicht,
während die relativ großen Fluiddrucke an den Elementen
ausgeglichen sind.
Dadurch, daß gegenüberliegende Taumelelemente in einer
einzigen Kammer vorgesehen werden, braucht der einge
schlossene Winkel R nur halb so groß wie der einge
schlossene Winkel sein, der für eine einzelne Scheibe
mit der gleichen Verschiebung erforderlich wäre. Dieser
kleinere Winkel R führt zu Winkelbeschleunigungskräften
niedriger Ordnung an den Elementen während ihrer
Taumelbewegungen.
Fig. 4 zeigt in einer Abwicklung eine Strömungsmaschine
88 für den Einsatz als Gaskompressor. Die Strömungs
maschine hat ein eine Kammer 92 begrenzendes Gehäuse
90. In der Kammer 92 sitzen auf einer nicht gezeigten
drehenden Welle ein Paar von Taumelelementen 94, 96,
die in Aufbau und Anordnung der der Ausführungsform der
Fig. 1 bis 3 entsprechen. Ein Paar von Einlaßöffnungen
98, 100 mit voller Größe sind auf einer Seite der
Teilerplatte 102 ähnlich wie bei der Ausführungsform
der Fig. 1 bis 3 vorgesehen. Anstelle von Auslaß
öffnungen mit voller Größe umfassen die Fluidauslaß
einrichtungen eine Vielzahl von Einwegrückschlagven
tilen 104, 106 und 108, die in dem Gehäuse angeordnet
sind und mit der Kammer auf einer gemeinsamen Seite
der Teilerplatte 102 in Verbindung stehen. Eines der
Rückschlagventile 104 ist auf einer Seite des Zentrums
der Teilerplatte 102 in der annähernden Stellung
positioniert, wo die Taumelelemente an ihrem inneren
Laufende, was in Fig. 1 gezeigt ist, in Rollkontakt
stehen, um das Gas abzugeben bzw. zu fördern, das in
den Kontraktionsvolumen zwischen den Innenflächen der
Taumelelemente komprimiert wird. In dem Gehäuse sind
auf gegenüberliegenden Enden der Teilerplatte an den
Positionen, die von den Taumelelementen an ihren ent
gegengesetzten Laufenden eingenommen werden, zusätzliche
Rückschlagventile 106, 108 angeordnet.
Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform einer Strömungs
maschine 110 in Taumelscheibenbauweise läßt sich bei
Fluiden einsetzen, die Feststoffe, wie Sand oder Steine
oder andere Teilchen enthalten. In einem Gehäuse 114
in der Bauweise der Fig. 1 bis 3 sitzt eine Welle 112
für eine Relativdrehung damit. An der Welle befindet
sich eine erweiterte Kugel 116, die in der Gehäuse
kammer 118 zentriert ist. Für die Drehung in einem
kreisförmigen Schlitz 122 in der Kugel um eine Achse 124,
die das Zentrum der Kammer schneidet und unter einem
spitzen Winkel Φ zu der Welle geneigt ist, ist eine
einzige Taumelscheibe 120 angeordnet. Von dem Gehäuse
wird eine Teilerplatte 126 getragen, die sich radial in
eine Seite der Kammer erstreckt, wobei die Teilerplatte
in einen Schlitz paßt, der durch eine Seite der Scheibe
gehend ausgebildet ist. Die gegenüberliegenden Ober
flächen der Teilerplatte sind ähnlich wie bei der Aus
führungsform der Fig. 1 bis 3 nach außen konkav.
Von den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses springen
ein Paar von Stirnkonen 128, 130 nach innen vor. Die
gegenüberliegenden Flächen der Scheibe stehen in
Wälzkontakt an der Trennfläche mit den Flächen der
Konen und bilden Fluiddichtungen. Die Taumelscheibe 120
besteht aus einem geeigneten elastomeren Material,
beispielsweise Hartkautschuk, der eine ausreichende
Steifigkeit hat, um den erforderlichen Fluiddruck zu
erzeugen, während gleichzeitig eine elastische Ver
formung möglich ist, so daß die Oberfläche der Scheibe
nachgeben kann, damit von dem Fluid mitgerissene
Gegenstände durch die Trennfläche zwischen der Scheibe
und dem Konus hindurchgehen können, ohne diese Ele
mente zu beschädigen. Dies kann eintreten, wenn mitge
rissene Feststoffe zwischen der Scheibenoberfläche und
der Konusoberfläche eingeschlossen werden. Die Elasti
zität des Scheibenmaterials erlaubt seiner Oberfläche
ein Nachgeben und ein Überrollen des harten Gegenstandes
ohne Schaden. Erforderlichenfalls können auch die
Stirnkonen und/oder die zentrale Kugel aus einem ähn
lichen elastomeren Material gefertigt werden, so daß
die Konus- und Kugeloberflächen ebenfalls nachgeben,
wenn Feststoffe an der Abwälztrennfläche mit der Schei
be eingeschlossen sind. Die besondere Härte der Schei
be, der Stirnkonen und der Kugel hängt vom Einsatzzweck
ab. Typische Durometerhärten im Bereich von 50 bis 100
eignen sich beispielsweise für einen mittleren Fluid
pumpdruck. Ein weiterer Vorteil der Herstellung des
Scheibenelements aus einem Elastomer besteht darin,
daß es Beschleunigungsbelastungen ebenso wie Schlitz
breitenerfordernissen während der Taumelbewegung nach
gibt.
Claims (13)
1. Strömungsmaschine zur Verwendung als Pumpe, Motor,
Gaskompressor oder Vakuumquelle, gekenn
zeichnet durch ein Gehäuse (12) mit einer
Außenwand (14), welche eine kugelförmige Innen
fläche (16) hat, welche zum Teil eine Kammer (18) be
grenzt, durch eine Welle (20), die sich durch die
Kammer (18) längs einer zentralen Achse (22) er
streckt, durch Einrichtungen (24, 25) zum Halten
der Welle (20) und des Gehäuses (12) für eine
Relativdrehung um die zentrale Achse (22), durch ein
Paar von Taumelelementen (28, 30), von denen jedes
einen äußeren Umfangsrand hat, der entsprechend
der Kugelfläche (16) der Gehäusewand (14) für
eine Gleitbewegung damit geformt ist, durch Ein
richtungen (32, 34) zum Halten der Taumelelemente
(28, 30) für eine Relativrotation bezüglich der
Welle (20) um die jeweiligen Achsen (36, 38),
welche die Mitte der Kammer (8) schneiden und die
sich in entgegengesetzte Richtungen unter spitzen
Winkeln von der zentralen Achse (22) aus erstrecken,
wobei die Taumelelemente (28, 30) längs gemein
samer Seiten aneinanderliegen und dadurch eine
Fluiddichtung längs einer Kontaktabwälzlinie (48)
bilden, durch eine von dem Gehäuse (12) getragene
Teilerplatte (50), die sich durch die Kammer (18)
längs einer Seite der Welle (20) erstreckt, durch
Einrichtungen, die radial durch eine Seite eines
jeden Taumelelements (28, 30) gehende Schlitze (62,
64) bilden, wobei die Teilerplatte (50) gleitend
verschiebbar durch die Schlitze (62, 64) paßt, durch
Einlaßöffnungseinrichtungen (74, 76) zum Richten des
Fluids in die Kammer (18) auf einer Seite der
Teilerplatte (50) und durch Auslaßöffnungsein
richtungen (76, 80) zum Abführen von Fluid aus der
Kammer (18) auf der gegenüberliegenden Seite der
Teilerplatte (50), wobei die Relativdrehung zwischen
der Welle (20) und dem Gehäuse (12) eine nutierende
Bewegung der Taumelelemente (28, 30) bewirkt, wo
durch abwechselnde expandierende und kontrahierende
Volumina in der Kammer (18) erzeugt werden.
2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Taumelelemente
(28, 30) Konusabschnitte (58, 60) aufweisen, deren
Scheitel sich in der Mitte der Kammer (18) befinden
und deren Basen die Seiten bilden, die aneinander
liegen und die Fluiddichtung längs der Kontaktab
wälzlinie (48) bilden.
3. Strömungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Welle (20) einen
in der Kammer (18) zentrierten erweiterten Kugelab
schnitt (26) aufweist, daß die Einrichtungen zum
Halten der Taumelelemente (28, 30) für die Relativ
drehung kreisförmige Schlitze (32, 34) einschließen,
die in den Kugelabschnitt (26) konzentrisch zu den
sich schneidenden Achsen (36, 38) der Taumelelemente
(28, 30) ausgebildet sind, und daß jedes Taumelele
ment (28, 30) eine ringförmige Basis (40, 42) hat,
die für eine Relativdrehung in einem entsprechenden
kreisförmigen Schlitz (32, 34) sitzt.
4. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß wenigstens die Ein
laßöffnungseinrichtungen (74, 76) Mittel zur Bildung
von dreieckförmigen Öffnungen durch das Gehäuse
(12) auf einer gemeinsamen Seite der Teilerplatte
(50) aufweisen, wobei jede Öffnung eine Basisseite
(82) aufweist, die sich längs der Teilerplatte (50)
im wesentlichen über die ganze von dem zugehörigen
Taumelelement (28 bzw. 30) durchlaufene Distanz er
streckt und jede der übrigen Seiten der dreieck
förmigen Öffnung sich längs im wesentlichen der
Position erstreckt, die von dem Umfangsrand des
Taumelelements (28, 30) in seiner gegenüberliegenden
Laufextremstellung in der Kammer (18) eingenommen
wird, wodurch eine maximale Öffnungsfläche be
züglich des sich durch die Kammer (18) bewegenden
Fluidvolumens vorgesehen ist.
5. Strömungsmaschine nach Anspruch 4 zur Verwendung
als Gaskompressor, dadurch gekennzeich
net, daß die Auslaßöffnungseinrichtungen Einweg
ventileinrichtungen (104) aufweisen, um komprimiertes
Gas aus dem Gehäuse (90) heraus vom Volumen der
Kammer (92) auf der Seite der Teilerplatte (102) zu
richten, die den Einlaßöffnungseinrichtungen (98,100)
gegenüberliegt.
6. Strömungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einwegventilein
richtungen wenigstens ein Rückschlagventil (104) in
dem Gehäuse (90) an einer Stelle, wo die Umfangs
ränder der gegenüberliegenden Taumelelemente (94, 96)
in Kontakt miteinander stehen, zusammen mit zusätz
lichen Rückschlagventilen (106, 108) aufweisen, die
auf gegenüberliegenden Seiten der Kammer (92) an
Stellen angeordnet sind, wo die Umfangsränder der
Taumelelemente (94, 96) sich auf ihrem maximalen
Abstand voneinander befinden.
7. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Taumelelemente (28, 30) aus einem elastomeren
Material bestehen, welches sich elastisch verformt,
um in dem Fluid enthaltene Feststoffe durch die
Kammer (18) hindurchzulassen.
8. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse stationär und die Welle (112) für
eine Drehung in dem Gehäuse (114) um die zentrale
Achse gelagert ist.
9. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß gegenüberliegende Seiten (52, 54) der Teiler
platte (50) nach außen konkav sind, wodurch die
Ränder der Schlitze Berührungsdichtungen mit den
Teilerplattenseiten in allen Positionen der Taumel
elemente (28, 30) bilden.
10. Strömungsmaschine zu Verwendung als Fluidpumpe oder
-motor, insbesondere nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch ein
Statorgehäuse (114) mit einer Außenwand, die eine
kugelförmige Innenfläche hat, welche teilweise eine
Kammer begrenzt, durch eine Welle (112), die sich
durch die Kammer erstreckt, für eine Drehung um eine
zentrale Achse gelagert ist und einen erweiterten
Kugelabschnitt (116) aufweist, der eine innerhalb der
Kammer konzentrische kugelige Oberfläche hat, durch
Statorkonen (128, 130), die um die Welle an gegen
überliegenden Seiten des Kugelabschnitts (116)
positioniert sind, wobei sich die Scheitel der Konen
zur Mitte der Kammer erstrecken, durch eine Taumel
scheibe (120) mit einem äußeren kreisförmigen Rand,
welcher zu der Kugelfläche des Gehäuses (114) kon
form ist, durch Einrichtungen (122) zum Halten der
Taumelscheibe (120) für eine Drehung auf dem Kugel
abschnitt (116) um eine Achse (124), die durch die
Mitte der Kammer geht und in einem spitzen Winkel
(R) zu der zentralen Achse geneigt ist, wobei die
Taumelscheibe (120) aus einem elastomeren Material
hergestellt ist, das sich elastisch verformt, um
Feststoffe in dem Fluid hindurchzulassen und um die
Schlitzbreitenerfordernisse während der Taumelbe
wegung aufzunehmen, durch eine Teilerplatte (126),
die von dem Gehäuse (114) getragen wird und sich
radial in eine Seite der Kammer erstreckt, wobei
der Innenrand der Teilerplatte entsprechend der
Außenfläche des Kugelabschnitts (116) geformt ist,
und durch einen Schlitz durch eine Seite der Taumel
scheibe (120) bildende Einrichtungen, wobei die
Teilerplatte (126) gleitend verschiebbar in den
Schlitz eingepaßt ist.
11. Strömungsmaschine nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Statorkonen
(128, 130) aus einem elastomeren Material geformt
sind, das sich elastisch verformt, um in dem Fluid
enthaltende Fremdstoffe hindurchzulassen.
12. Strömungsmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kugelabschnitt
(116) aus einem elastomeren Material besteht, das
sich elastisch verformt, um in dem Fluid enthaltene
Fremdstoffe durchzulassen.
13. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß die
gegenüberliegenden Seiten der Teilerplatte (116)
nach außen konkav sind, wobei die Ränder des Scheiben
schlitzes (122) Berührungsdichtungen mit den
Tellerplattenseiten in allen Positionen der Taumel
scheibe (120) bilden.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/747,052 US4629404A (en) | 1985-06-20 | 1985-06-20 | Nutating disc type fluid device |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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