DE4328872A1 - Pump having two chambers for conveying (delivering) hydraulic and pneumatic media, which can be operated in axial and radial directions - Google Patents

Pump having two chambers for conveying (delivering) hydraulic and pneumatic media, which can be operated in axial and radial directions

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Abstract

Bicameral pump (two-chamber pump) for conveying hydraulic and pneumatic media, the system of which can be driven axially and radially. The pump is designed in a manner similar to a vane pump (sliding-vane pump), but the vanes are guided on both sides so that media can be delivered even in the case of low rotational speed. By reversing the energy, the pump becomes a motor. It is possible to combine pneumatics, hydraulics and mechanical rotary movements in the two dependently operating chambers. In a further development, internal combustion engines which can convert energy directly are rendered possible by sequentially connecting the working curves to form larger circular areas, by using magnets and by igniting gases. A simple disc which is provided with grooves in which vanes can move is fitted in the middle. Bell-shaped curves are arranged in mirror-image fashion relative to the disc. The result is two dependent chambers which are filled and emptied in opposition. <IMAGE>

Description

In der Technik sind die verschiedensten Arten von Pumpen bekannt, die mit kreisförmiger Bewegung angetrieben werden. Sie sind alle nach dem Verdrängungsprinzip aufgebaut, wodurch immer Drücke an den Lagerungen auftreten, die zu Reibungsverlusten führen. Die Gleitreibung an den Abdichtelementen kann zu Wirkungsgradverlusten führen, die bis zu 50% betragen können.Various types of pumps are known in the art, which are driven with circular motion. They are all built on the displacement principle, which always pressures the bearings occur, which lead to friction losses. The Sliding friction on the sealing elements can lead to efficiency losses lead, which can be up to 50%.

Bei den Kreiselpumpen entsteht keine mechanische Reibung. Das Medium wird durch Fliehkraft förderfähig. Die Kreiselpumpe muß jedoch eine Anfangsdrehzahl haben bevor Medien transportiert, die Energie verbraucht. Kolbenpumpen, die praktisch ab 1 U/m anfangen zu fördern, haben dafür im höheren Bereich größere Reibungen und mechanische Unwuchten zu überwinden. Schrauben und Zahnradpumpen benötigen gewisse Viskosität der Medien. Flügelpumpen arbeiten ebenfalls erst ab einer erforderlichen Anfangsdrehzahl, die die Flügel an die Außenwand preßt. Federn oder zwangsweise Führung schaffen zwar Abhilfe, tragen aber negativ zur Funktion bei und verteuern die Herstellung.There is no mechanical friction with the centrifugal pumps. The Medium becomes eligible by centrifugal force. The centrifugal pump must however, have an initial speed before transporting media that Consumes energy. Piston pumps that start practically from 1 U / m to promote have greater friction and higher levels overcome mechanical imbalances. Screws and gear pumps require a certain viscosity of the media. Vane pumps work also only from a required initial speed that the Presses wings against the outer wall. Springs or forced leadership create a remedy, but contribute negatively to the function and make production more expensive.

Die hier vorgestellte Pumpe hat die geringe mechanische Reibung der Kreiselpumpe, die hohe Verdichtung der Kolbenpumpe und die einfache Bauart der Flügelpumpe vereint. Die Pumpe läßt die Bauweise Radial und Axial zu. Wie bei den meisten Pumpenbauarten ist auch hier eine Umkehrung als Motor möglich. Zur Druckerzeugung ist die radiale, zur Druckaufnahme ist die axiale Lösung besser. The pump presented here has low mechanical friction the centrifugal pump, the high compression of the piston pump and the simple design of the vane pump combined. The pump leaves the Construction radial and axial too. As with most pump types reversing as a motor is also possible here. For pressure generation is the radial, the axial solution is better for pressure absorption.  

Die Arbeitsweise der Radialpumpe ist aus der Zeichnung Fig. 1 ersichtlich. Das Gehäuse (1) ist bei hoher Druckerzeugung vorzugsweise aus Metall hergestellt. Eine rundlaufende Nut (6) nimmt wie bei Zylinderrollenlagern Walzen (4) auf. Nur die lineare Reibung der Walzen ist die mechanische Reibung. Ein Kugellager und ein Dichtring, die in den Sitz (9) eingebaut werden, nehmen die Achse des Kolbens (3) auf. Der Kolben (3) ist ein mit Nuten versehener Hohlzylinder und in Fig. 2 dargestellt. Die Bohrungen (9) + (10) sind zur Nut (6) versetzt angeordnet. (Formel 1) Bei einer Drehbewegung des Kolbens (3) werden die Walzen (4) in der Nut (6) bewegt. Die Walzen (3) haben nur Berührungslinien in den Wandungen der Nuten (6) + (11). Das zu fördernde Medium wird hinter den Walzen (3) eingesogen und vor den Walzen ausgedrückt. Das Ansaugen und Ausstoßen erfolgt von dem durch die exzentrische Lagerung entstandenen Kolben der nur ein Hohlzylinder ist. Der Druck des Kolbens wird von dem Kugellager im Sitz (9) aufgenommen. Am Außen- und Innenring der Nut ist jeweils eine Pumpe entstanden, deren Druckkräfte sich gegenseitig aufheben. Der Vorteil des Systems ist, daß alle Teile rund laufen, ohne eine Hubbewegung ausführen zu müssen. The operation of the radial pump can be seen from the drawing Fig. 1. The housing ( 1 ) is preferably made of metal with high pressure generation. A concentric groove ( 6 ) receives rollers ( 4 ) as with cylindrical roller bearings. Only the linear friction of the rolls is mechanical friction. A ball bearing and a sealing ring, which are installed in the seat ( 9 ), take up the axis of the piston ( 3 ). The piston ( 3 ) is a hollow cylinder provided with grooves and is shown in FIG. 2. The bores ( 9 ) + ( 10 ) are arranged offset to the groove ( 6 ). (Formula 1) When the piston ( 3 ) rotates, the rollers ( 4 ) are moved in the groove ( 6 ). The rollers ( 3 ) only have lines of contact in the walls of the grooves ( 6 ) + ( 11 ). The medium to be pumped is sucked in behind the rollers ( 3 ) and expressed in front of the rollers. The suction and ejection takes place from the piston created by the eccentric bearing, which is only a hollow cylinder. The pressure of the piston is absorbed by the ball bearing in the seat ( 9 ). A pump was created on the outer and inner ring of the groove, the compressive forces of which cancel each other out. The advantage of the system is that all parts run smoothly without having to perform a lifting movement.

Um eine Zweipunktlagerung der Achse (12) zu erreichen, werden zwei Gehäuse spiegelbildlich mit einem Zwischenring (13) der die Aufgaben der Dichtung übernimmt zusammengesetzt. Der zur Auslaßbohrung (8) keilförmige Kompressionsraum (7) macht es möglich ebenfalls Luft zu komprimieren und zu fördern. Ansaugen oppositionell über Einlaßbohrung. Die Ein- und Auslaßbohrungen sind so angeordnet, daß bei drei Walzen eine Freigabe erfolgt, wenn eine Walze am höchsten bzw. tiefsten Punkt angelangt ist.In order to achieve a two-point bearing of the axis ( 12 ), two housings are assembled in mirror image with an intermediate ring ( 13 ) which takes over the sealing functions. The wedge-shaped compression space ( 7 ) for the outlet bore ( 8 ) also makes it possible to compress and convey air. Suck in oppositionally via inlet bore. The inlet and outlet bores are arranged so that three rollers are released when one roller has reached the highest or lowest point.

Ein Einsatzgebiet dieser Pumpen ist die Entsalzung von Wasser mit Reverse-Osmose Anlagen über Windkraftanlagen. Da Wind nicht immer in gleichmäßiger Stärke zur Verfügung steht und zur Betätigung von R. O. Anlagen gleichbleibende Wasserdrücke verlangt werden, werden die Hochdruckpumpen in der R. O. elektrisch betrieben. Bei Einsatz dieser Pumpen in Reihenschaltung direkt auf der Flügelachse, lassen sich diese einzeln ab- und zuschalten. Drehzahl und Druck können konstant gehalten werden. Energieverluste von 70% und mehr, die bei mehrmaliger Umwandlung der Energieform entstehen, werden weitgehend ausgeschaltet. (Wind in Mechanik, Mechanik in Elektrik, Elektrik in Chemie bei Batterien, Chemie in Elektrik, Elektrik in Mechanik, Mechanik in Hydraulik.)One area of application for these pumps is the desalination of water Reverse osmosis systems over wind turbines. Because wind is not always is available in uniform strength and for the actuation of R. O. plants constant water pressures are required the high pressure pumps in the R.O. are electrically operated. When in use these pumps connected in series directly on the wing axis, these can be switched on and off individually. Speed and pressure can be kept constant. Energy losses of 70% and more, that arise when the energy form is converted several times largely turned off. (Wind in mechanics, mechanics in electrics, Electrics in chemistry for batteries, chemistry in electrics, electrics in Mechanics, mechanics in hydraulics.)

Da bei der Radialpumpe der Massenstrom des Mediums von den Walzen nur abgedichtet wird, ist bei der Umkehrung als Motor eine Änder­ ung nötig. Die Möglichkeit besteht bei der folgenden Axialpumpe, die als System ebenfalls eine Zweikammerpumpe ist. Because with the radial pump the mass flow of the medium from the rollers only sealing is a change when reversing as a motor necessary. It is possible with the following axial pump, which is also a two-chamber pump as a system.  

Die Arbeitsweise der Zweikammer-Axialpumpe ist aus Fig. 4, der konstruktive Aufbau aus Fig. 3 ersichtlich. Wie bei der Radial­ pumpe werden die Abdichtelemente zweiseitig geführt. Das Gehäuse (1) besteht aus zwei gleichen Scheiben an deren Rand auf den Um­ fang von 360° Kurven (2) als Nuten eingearbeitet sind. 170° des Kreises abfallend, 10° sind 0, 170° sind ansteigend und die rest­ lichen 10° sind 0. Zwischen den beiden spiegelbildlich angeordne­ ten Scheiben wird bei Einbau in einen Halter (13) ein Zwischenraum freigelassen, der angetriebene Scheibe (4) mit den Nuten (11) auf­ nimmt. Die Achse (12) wird in den Lagern (9), (10) gelagert und ist mit der Scheibe (4) starr verbunden. In den Nuten der Scheibe (4) sind Flügelkolben (3) eingesetzt. Bei Bewegen der Scheibe (4) wandern die Flügelkolben in dem Zwischenraum der Kur­ vennute (2) auf und ab.The mode of operation of the two-chamber axial pump can be seen from FIG. 4, the structural design from FIG. 3. As with the radial pump, the sealing elements are guided on both sides. The housing ( 1 ) consists of two identical disks on the edge of which are incorporated into the order of 360 ° curves ( 2 ) as grooves. 170 ° of the circle descending, 10 ° are 0, 170 ° are increasing and the remaining 10 ° are 0. When installing in a holder ( 13 ) a space is left between the two mirror images, the driven disc ( 4 ) with the grooves ( 11 ) on. The axis ( 12 ) is mounted in the bearings ( 9 ), ( 10 ) and is rigidly connected to the disc ( 4 ). Wing pistons ( 3 ) are inserted in the grooves of the disc ( 4 ). When the disc ( 4 ) moves, the wing pistons move up and down in the space between the cure vennute ( 2 ).

Ein Flügelkolben (3), dessen Breite 10 des Kreisumfangs beträgt, saugt ein Medium in den Kanal (5) ein. Ein zweiter Flügelkolben drückt das Medium aus dem Kanal (8) wieder heraus. Die Scheibe (4) dichtet die Ansaugkammer (6) gegen die Ausstoßkammer (7) zwischen der Stellung 350° und 360° ab. Es entstehen zwei abhängig vonein­ ander arbeitende Pumpen. Da die Pumpen auch als Motoren Verwendung finden können, kann ein Teil als Pumpe und der zweite Teil als Mo­ tor arbeiten, deren Medien unterschiedlich sein können.A wing piston ( 3 ), the width of which is 10 of the circumference, draws a medium into the channel ( 5 ). A second wing piston pushes the medium out of the channel ( 8 ). The disc ( 4 ) seals the suction chamber ( 6 ) against the discharge chamber ( 7 ) between the 350 ° and 360 ° position. There are two pumps working depending on each other. Since the pumps can also be used as motors, one part can work as a pump and the second part as a motor, the media of which can be different.

Bei der Arbeitsweise mit pneumatischen Medien wirkt die Pumpe als Kompressor, wenn dem Auslaß (8) ein Rückschlagventil nachgeschal­ tet wird. Eine Druckumwandlung verschiedener Medien ist möglich. Bei einer Hintereinanderschaltung mehrerer Pumpen auf einen Krei­ sumfang läßt sich ein ventilfreier Viertaktexplosionsmotor kon­ struieren.When working with pneumatic media, the pump acts as a compressor when the outlet ( 8 ) is followed by a check valve. A pressure conversion of different media is possible. With a series connection of several pumps on a circle, a valve-free four-stroke explosion engine can be constructed.

Claims (11)

1. Pumpe mit zwei Kammern zum Fördern hydraulischer und pneumati­ scher Medien, dadurch gekennzeichnet, daß das System in axialer und radialer Richtung betreibbar ist.1. Pump with two chambers for conveying hydraulic and pneumatic shear media, characterized in that the system can be operated in the axial and radial directions. 2. Pumpe mit zwei Kammern zum Fördern hydraulischer und pneumati­ scher Medien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Radialpumpe zwei mechanisch abhängige, für Medien selbständige Pumpen, die durch einen Exzenterring voneinander getrennt, entstanden sind.2. Pump with two chambers for pumping hydraulic and pneumatic shear media according to claim 1, characterized in that in the radial pump two mechanically dependent, for media independent pumps separated by an eccentric ring separated, have arisen. 3. Pumpe mit zwei Kammern zum Fördern hydraulischer und pneumati­ scher Medien nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Axialpumpe zwei mechanisch abhängige, für Medien selbständige Pumpen, die durch eine rotierende Scheibe vonein­ ander getrennt, entstanden sind.3. Pump with two chambers for pumping hydraulic and pneumatic shear media according to claim 1 to 2, characterized in that in the axial pump two mechanically dependent, for media self-contained pumps that move through a rotating disc other separately, have arisen. 4. Pumpe mit zwei Kammern zum Fördern hydraulischer und pneumati­ scher Medien nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Radialpumpe Walzen die in einer Führungsnute an zwei Punkten geführt sind als Kolben wirken und die Exzenter­ scheibe zusätzlich als Kolben wirkt.4. Pump with two chambers for pumping hydraulic and pneumatic shear media according to claim 1 to 3, characterized in that that in the radial pump rolls in a guide groove two points are guided as pistons and the eccentric disc also acts as a piston. 5. Pumpe mit zwei Kammern zum Fördern hydraulischer und pneumati­ scher Medien nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Axialpumpe Flügelkolben in spiegelbildlichen Kurven laufen, die in einer rotierenden Scheibe positioniert sind. 5. Pump with two chambers for pumping hydraulic and pneumatic shear media according to claim 1 to 4, characterized in that in the axial pump vane piston in mirror images Curves run, positioned in a rotating disc are.   6. Pumpe mit zwei Kammern zum Fördern hydraulischer und pneumati­ scher Medien nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibung der Kolben an der Wand so gering wie an einer Flügelpumpe ist, obwohl eine Förderung von Medien wie bei einer Kolbenpumpe bei geringstem Massenstrom beginnt.6. Pump with two chambers for pumping hydraulic and pneumatic shear media according to claims 1 to 5, characterized in that that the friction of the pistons on the wall is as low as on one Vane pump is, although a promotion of media like a piston pump starts with the lowest mass flow. 7. Pumpe mit zwei Kammern zum Fördern hydraulischer und pneumati­ scher Medien nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialpumpe als Motor funktioniert und eine Kammer sowohl als Motor und die zweite als Pumpe nutzbar ist.7. Pump with two chambers for pumping hydraulic and pneumatic shear media according to claims 1 to 6, characterized in that that the radial pump works as a motor and a chamber can be used both as a motor and the second as a pump. 8. Pumpe mit zwei Kammern zum Fördern hydraulischer und pneumati­ scher Medien nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung des Förderraums mit präziser Fertigung er­ reicht wird, wodurch die Pumpe im Hochdruckbereich bei niederen Massenströmen einsetzbar wird.8. Pump with two chambers for pumping hydraulic and pneumatic shear media according to claims 1 to 7, characterized in that that the sealing of the delivery room with precise manufacturing he is sufficient, whereby the pump in the high pressure range low mass flows can be used. 9. Pumpe mit zwei Kammern zum Fördern hydraulischer und pneumati­ scher Medien nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialpumpe durch Vermehren der Kurven auf den Umfang sich vervielfachen läßt.9. Pump with two chambers for pumping hydraulic and pneumati shear media according to claims 1 to 8, characterized in that the axial pump by increasing the curves on the circumference can be multiplied. 10. Pumpe mit zwei Kammern zum Fördern hydraulischer und pneumati­ scher Medien nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mehrfachpumpe auf dem Umfang die Möglichkeiten, weiterer Kombinationen als Explosionsmotor hinzukommen.10. Pump with two chambers for pumping hydraulic and pneumatic shear media according to claims 1 to 9, characterized in that that with a multiple pump the scope other combinations as an explosion engine. 11. Pumpe mit zwei Kammern zum Fördern hydraulischer und pneumati­ scher Medien nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbau als Explosions- bzw. Verbrennungsmotor die Ventilsteuerung vereinfacht wird, da nur Rückstromsperrventile benötigt werden.11. Pump with two chambers for pumping hydraulic and pneumatic shear media according to claims 1 to 10, characterized in that that when expanded as an explosion or internal combustion engine Valve control is simplified because only non-return valves are needed.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29806646U1 (en) 1998-04-01 1998-06-25 Krampitz Tanksystem GmbH, 21337 Lüneburg Pump arrangement
CN101586535B (en) * 2009-06-26 2011-02-09 西安交通大学 Cascade pump for wind power generation transduction

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