DE602004003814T2 - ROTARY PISTON OR ENGINE WITH A SINGLE WING - Google Patents
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Abstract
Description
GEBIET DER ERFINDUNGAREA OF INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Flügelpumpen und -Motoren und spezieller Drehkolbenpumpen mit einem einzigen Flügel, die für das Pumpen von Flüssigkeiten in der chemischen, Medizin- und Lebensmittelindustrie verwendet werden, wo die benötigte Prozessreinheit häufige Pumpenreinigung oder -ersatz erfordert.The The present invention relates generally to vane pumps and motors and special rotary lobe pumps with a single wing, designed for pumping of liquids used in the chemical, medical and food industries Be where the needed Process purity frequent Pump cleaning or replacement required.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION
Die
Drehkolbenpumpe/ Der Drehkolbenmotor mit einem einzigen Flügel ist
aus der Geschichte bekannt aus Versuchen, eine Dampfmaschine mit
einem Drehkolben zu konstruieren. Später wurde das Schema bei Kompressoren/Pumpen
angewandt. (Es ist aus der Technik bekannt, dass im Allgemeinen
ein Drehkolbenmotor (Motor) umgewandelt werden kann in eine Pumpe,
wenn ein externer Antrieb zur Verfügung steht, und umgekehrt.)
Somit offenbart
Einige Beispiele von Drehkolbenpumpen mit einem einzigen Flügel sind in der japanischen Veröffentlichung JP 06-200887 bereitgestellt. Die Pumpe besitzt einen einzigen Flügel, der über die Pumpenkammer mit dem Rotor und dem Gehäuse verbunden ist. Bei einer Ausführungsform ist der Flügel gleitend verbunden mit dem Gehäuse, während er drehbar an dem Rotor angebracht ist. Bei einer zweiten Ausführungsform ist der Flügel ebenfalls gleitend verbunden mit dem Gehäuse – allerdings ist der Flügel nicht mit dem Rotor verbunden, sondern durch eine Feder in der Gleitfuge radial an den Rotor gedrängt, so dass der Flügel gleitend mit dem Rotor in Kontakt steht. Bei einer dritten Ausführungsform ist der Flügel in den Rotor integriert, während er durch einen Sockel gleitet, welcher wiederum drehbar mit dem Gehäuse verbunden ist.Some Examples of single-lobe rotary lobe pumps are in the Japanese publication JP 06-200887. The pump has a single wing that over the Pump chamber is connected to the rotor and the housing. At a embodiment is the wing slidably connected to the housing, while it is rotatably mounted on the rotor. In a second embodiment is the wing also slidably connected to the housing - but the wing is not connected to the rotor, but by a spring in the sliding joint pushed radially to the rotor, so that the wing slidably in contact with the rotor. In a third embodiment is the wing integrated into the rotor while he slides through a pedestal, which in turn rotatable with the Housing connected is.
Bei den meisten Ausführungsformen ist die Auslassöffnung durch ein Einwegeventil verschlossen, um Rückfluss von Flüssigkeit oder Druckverlust zu verhindern, wenn die abrollende Zone des Rotors über das Flügelgelenk passiert, da weder der Flügel noch der Rotor in dieser Position die Einlassöffnung von der Auslassöffnung der Pumpe isolieren.at most embodiments is the outlet opening closed by a one-way valve to return fluid or to prevent pressure loss when the rolling zone of the rotor over the wing joint happened because neither the wing nor the rotor in this position, the inlet opening of the outlet opening of Isolate the pump.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Drehkolbenpumpe oder -Motor bereit gestellt, umfassend ein Gehäuse mit einer zylindrischen, inneren Umfangswand, die einen Hohlraum begrenzt, und einen Rotor mit einer zylindrischen Umfangsfläche und einen Sockel innenliegend zu der Umfangsfläche, der exzentrisch in dem Hohlraum angeordnet ist. Der Rotor ist angepasst, die innere Umfangswand in dichter Nähe dazu abzurollen. Die innere Umfangswand und die Rotorumfangsfläche legen zwischen sich eine Arbeitskammer fest. Das Gehäuse weist einen Flügel mit einem Ende, das in dem Sockel aufgenommen ist, auf, derart dass der Flügel in der Lage ist, innerhalb des Sockels zu gleiten und dazwischen eine vorgegebene Flüssigkeitsdichtigkeit zu erhalten und der Rotor in die Lage versetzt wird, innerhalb des Hohlraums zu kreisen, wobei der Flügel eine einheitliche Dicke aufweist und starr an dem Gehäuse befestigt ist, und wobei der Sockel eine Öffnung mit Drehbacken aufweist und zwischen den Backen aufgenommen ist, um ein Drehgelenk zu bilden, welches das Gleiten des Flügels durch das Gelenk und das Hin- und Herschwingen des Flügels zusammen mit dem Gelenk ermöglicht, während die Flüssigkeitsdichtigkeit erhalten bleibt. Das Gehäuse weist eine Einlassöffnung, angrenzend an eine Seite des Flügels, und eine Auslassöffnung, angrenzend an die andere Seite des Flügels, auf, wobei sich beide Öffnungen über die innere Umfangswand in Flüssigkeitsverbindung mit dem Hohlraum befinden. Die Rollzone in dichter Nähe zwischen der Rotorfläche und der inneren Umfangswand des Gehäuses und der Flügel unterteilen die Arbeitskammer in eine erste sich ausdehnende Einlasskammer in Flüssigkeitsverbindung mit der Einlassöffnung und eine zweite sich zusammenziehende Auslasskammer in Flüssigkeitsverbindung mit der Auslassöffnung.According to the present invention, there is provided a rotary pump or motor comprising a housing having a cylindrical inner peripheral wall defining a cavity and a rotor having a cylindrical peripheral surface and a socket inwardly of the peripheral surface eccentrically disposed in the cavity , The rotor is adapted to roll off the inner peripheral wall in close proximity thereto. The inner peripheral wall and the rotor peripheral surface define a working chamber between them. The housing has a wing with one end received in the socket, such that the wing is able to slide within the socket and to provide a predetermined liquid tightness therebetween and to allow the rotor to move within the socket Circling, wherein the wing has a uniform thickness and is rigidly secured to the housing, and wherein the base has an opening with rotary jaws and is received between the jaws to form a hinge, which is the sliding of the wing through the joint and allowing the wing to swing back and forth with the joint while maintaining liquid tightness. The housing has an inlet port adjacent one side of the blade and an outlet port adjacent the other side of the blade, both ports being in fluid communication with the cavity via the inner peripheral wall. The rolling zone in close proximity between the rotor surface and the inner peripheral wall of the housing and the blades divide the working chamber into a first expanding inlet chamber in fluid communication with the inlet port and a second concentrating outlet chamber into fluid connection with the outlet opening.
Bei einem Beispiel weist der Sockel parallele Wände auf, und der Flügel besitzt eine zylindrische Spitze, die in dem Sockel aufgenommen ist, und so Flüssigkeitsdichtigkeit mit den Wänden sicherstellt. Der Flügel ist starr an dem Gehäuse befestigt, aber er ist dünner als seine zylindrische Spitze, was ein Hin- und Herschwingen innerhalb des Sockels ermöglicht.at In one example, the pedestal has parallel walls and the wing has a cylindrical tip received in the socket, and so liquid tightness with the walls ensures. The wing is rigid on the housing attached, but he is thinner as its cylindrical tip, causing a swinging back and forth within the socket allows.
Bei einem weiteren Beispiel besitzt der Sockel eine Öffnung mit zwei gerundeten Lippen, welche den Flügel dazwischen aufnehmen und somit die Erhaltung der Flüssigkeitsdichtigkeit bereitstellen. Der Sockel besitzt einen breiteren Hohlraum hinter den Lippen, derart dass der Flügel zum Hin- und Herschwingen innerhalb des Sockels in der Lage ist. Der Flügel kann parallele Wände aufweisen, was bei variablen Hin- und Herschwingwinkeln eine variable Flüssigkeitsdichtigkeit bereitstellt. Alternativ können die Vorsprünge elastisch sein, oder die Flügeldicke kann über die Flügellänge variieren, wobei bei variablen Hin- und Herschwingwinkeln ungefähr einheitliche Flüssigkeitsdichtigkeit bereitgestellt wird.at In another example, the base has an opening with two rounded ones Lips holding the wing take in between and thus the preservation of the liquid-tightness provide. The socket has a wider cavity behind the Lips, so that the wing is able to swing back and forth within the socket. The wing can have parallel walls which, with variable reciprocating angles and variable liquid tightness provides. Alternatively, the projections be elastic, or the wing thickness can over the Wing length vary, with variable reciprocating angles approximately uniform liquid tightness provided.
Erfindungsgemäß weist der Sockel eine Öffnung in Form einer zylindrischen Drehbacke auf, die das Gleiten des Flügels von einheitlicher Dicke durch das Gelenk und das Hin- und Herschwingen des Flügels zusammen mit dem Gelenk ermöglicht.According to the invention the socket an opening in the form of a cylindrical rotating jaw, which is the sliding of the wing of uniform thickness through the joint and swinging back and forth of the grand piano together with the joint allows.
Bei weiteren Beispielen weist der Sockel parallele Wände auf und das Ende des Flügels, welches in dem Sockel aufgenommen ist, passt zu der Aussparung zwischen den parallelen Wänden, aber der Flügel ist nicht starr an dem Gehäuse befestigt. Der Flügel kann durch ein Gelenk an dem Gehäuse befestigt sein, oder er kann flexibel gemacht werden, um sich zu krümmen, wenn der Rotor in dem Gehäuse kreist. Vorzugsweise in letzterem Fall verbinden die parallelen Wände die Umfangsfläche entlang einer leichten Rundung, was dem Flügel ermöglicht, sich leicht zu krümmen.at In other examples, the pedestal has parallel walls and the end of the wing, which in the socket is accommodated, fits to the recess between the parallel walls, but the wing is not rigid on the housing attached. The wing can by a hinge on the housing be fixed or it can be made flexible to yourself bend, when the rotor is in the housing circles. Preferably in the latter case connect the parallel Walls the peripheral surface along a slight curve, which allows the wing to curve easily.
Das
erfinderische Design bietet zwei wesentliche Vorteile. Der erste
Vorteil ist die Fähigkeit,
den Einlass und den Auslass der Pumpe/ des Motors in dichterer Nähe zueinander
zu positionieren, und somit den Rotationswinkel zu reduzieren, bei
dem der Rotor und der Zylinder nicht in abrollendem Kontakt stehen.
Der zweite Vorteil ist, dass der Rotor sich im Gleichgewicht befindet,
wenn er Flüssigkeitsdruck ausgesetzt
ist, da die Dichtung zwischen dem Flügel und dem Rotor auf dem Rotorumfang
erfolgt. Somit bringt der Flüssigkeitsdruck
eine Kraft auf, die durch das Rotorzentrum gerichtet ist und in
einer vernachlässigbaren
Kraft zwischen dem Flügel
und dem Rotorsockel resultiert, im Gegensatz zu Rotoren nach Stand
der Technik, wo der vorstehende Flügel Druck ausgesetzt ist, der
den Flügel
gegen seinen Sockel drängt,
wodurch Reibung entsteht. (Anmerkung: Dieser Vorteil trifft bei
der in
Gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Drehkolbenpumpe oder -Motor eine Dichtungssperre, angeordnet zwischen dem Rotorumfang und der inneren Umfangswand, vorzugsweise angrenzend an die Einlassöffnung oder an die Auslassöffnung. Die Sperre ist angepasst, um Flüssigkeitsverbindung zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung zu verhindern, wenn die Rollzone über der Einlassöffnung oder der Auslassöffnung oder dazwischen liegt. Vorzugsweise ist eine zweite Dichtungssperre angrenzend an die andere Öffnung angeordnet. Die Dichtungssperre kann aus nachgiebigem Material hergestellt sein und an der inneren Umfangswand oder auf dem Rotorumfang befestigt sein. Alternativ kann sie als zusammenwirkende Zähne auf der inneren Umfangswand und auf der Rotorumfangsfläche gebildet sein. Die Dichtungssperre kann als ein integriertes Element in den Lippen an der Sockelöffnung gebildet sein. Dabei wird eine Pumpe oder -Motor mit einem einzigen Flügel bereitgestellt, welche zur Funktionsfähigkeit keine Einwegeventile erfordert, sondern eher eine Sperre einsetzt, um eine Trennung zwischen dem Pumpen- oder -Motoreinlass und -auslass zu erhalten.According to one additional Embodiment of present invention, the rotary pump or motor comprises a Seal barrier, arranged between the rotor circumference and the inner Peripheral wall, preferably adjacent to the inlet opening or to the outlet opening. The lock is adjusted to fluid connection between the inlet opening and the outlet opening to prevent if the roll over the inlet or the outlet opening or in between. Preferably, a second seal barrier adjacent to the other opening arranged. The seal barrier can be made of resilient material be and attached to the inner peripheral wall or on the rotor circumference be. Alternatively, it can act as cooperating teeth on the inner peripheral wall and on the rotor peripheral surface be formed. The seal barrier can act as an integrated element in the lips at the base opening be formed. This is a pump or motor with a single wing provided, which are not one-way valves for operability requires, but rather uses a barrier to a separation between to obtain the pump or motor inlet and outlet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Drehkolbenpumpe in einem Pumpgerät verwendet, das an eine Antriebseinheit mit einem exzentrischen Antriebselement gekoppelt ist, welches angepasst ist, den Rotor anzutreiben. Die Pumpe kann an der Antriebseinheit befestigt und davon gelöst werden, wobei die beiden Einheiten derart konstruiert sind, dass das Befestigen der Pumpe an der Antriebseinheit in der Verbindung des Rotors mit dem exzentrischen Antriebselement resultiert. Vorzugsweise beinhaltet das Pumpgerät Befestigungsmittel, welche eine einfache Bedienung ohne Werkzeuge ermöglichen.According to one another embodiment In the present invention, the rotary lobe pump is used in a pumping device. that to a drive unit with an eccentric drive element coupled, which is adapted to drive the rotor. The Pump can be attached to and detached from the drive unit wherein the two units are constructed such that the fastening the pump on the drive unit in the connection of the rotor with the eccentric drive element results. Preferably included the pumping device Fasteners, which provide easy operation without tools enable.
Vorzugsweise weist der Rotor einen konzentrischen Sockel auf, das exzentrische Antriebselement umfasst eine exzentrische Kurbel, angepasst, um mittles eines Lagers drehbeweglich in den konzentrischen Sockel zu passen, wenn die Pumpe an dem Antriebselement befestigt ist, und das Gehäuse weist eine abgedichtete Öffnung auf, die es der Kurbel ermöglicht, in den konzentrischen Sockel einzudringen. Vorzugsweise weist die Kurbel einen konischen Kopf mit einem solchen Durchmesser und Exzentrizität auf, dass sie in den konzentrischen Sockel eindringen kann, ungeachtet der Ausrichtung zwischen dem Sockel und der Kurbel vor der Befestigung.Preferably, the rotor has a concentric socket, the eccentric drive element comprises an eccentric crank adapted to rotatably fit within the concentric socket by means of a bearing when the pump is attached to the drive element, and the housing has a sealed opening which it allows the crank to penetrate into the concentric socket. Preferably, the crank has a conical head with such a diameter and eccentricity that it can penetrate into the concentric socket, regardless of the orientation between the pedestal and the crank before fixing.
Die Drehkolbenpumpe ist vorzugsweise aus Materialien hergestellt, die für ihre Verwendung als Wegwerfeinheit geeignet sind, wie beispielsweise Kunststoff.The Rotary pump is preferably made of materials that for your Use as a disposable unit are suitable, such as plastic.
Somit wird ein Pumpgerät, das aus zwei Hauptkomponenten konstruiert ist, bereitgestellt: Eine permanente Antriebseinheit, die alle kostspieligen Komponenten enthält, und eine kostengünstige Einweg-Pumpeinheit, die mit den abgepumpten Mitteln in Kontakt kommt und die schnell und leicht ersetzbar ist. Die Einweg-Pumpeinheit enthält alle Pumpenteile, die einem hohen Grad an Abnutzung oder Verschmutzung ausgesetzt sind, derart dass ihr Ersatz in einem kompletten Pumpgerät resultiert, welches hinsichtlich Abnutzung und Reinheit so gut wie neu ist.Consequently becomes a pumping device, which is constructed of two major components provided: One permanent drive unit containing all costly components, and a cost-effective disposable pump unit, which comes in contact with the pumped funds and the fast and is easily replaceable. The disposable pump unit contains all pump parts, which is exposed to a high degree of wear or contamination are such that their replacement results in a complete pumping device, which as good as new in terms of wear and cleanliness.
Ferner kann die Drehkolbenpumpe der vorliegenden Erfindung einen Bypass-Kanal umfassen, welcher vorzugsweise in das Gehäuse integriert ist, mit einem Einlass in Verbindung mit der Einlassöffnung, einem Auslass in Verbindung mit der Auslassöffnung, und einem Einwegeventil, das zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnet ist, um einen Flüssigkeitsstrom unter Umgehung der Pumpenkammer zu ermöglichen, und dabei die Strömungskonstanz zu verbessern, während die Drehkolbenpumpe im Laufe des Pumpvorgangs pulsiert. Ferner kann die Pumpe einen Pulsationsdämpfer mit einer Luftkammer umfassen, der mit dem Auslass verbunden ist, angepasst zur Dämpfung der Druckwellen, die am Auslass der Drehkolbenpumpe vorhanden sind.Further For example, the rotary lobe pump of the present invention may include a bypass passage which preferably in the housing is integrated, with an inlet in communication with the inlet opening, an outlet in communication with the outlet opening, and a one-way valve, which is arranged between the inlet and the outlet to one liquid flow to allow bypassing the pump chamber, while the flow constant to improve while the rotary lobe pump pulsates during the pumping process. Furthermore, can the pump has a pulsation damper comprising an air chamber connected to the outlet, adapted for damping the pressure waves that are present at the outlet of the rotary lobe pump.
Andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei Betrachtung angesichts der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und den Ansprüchen im Anhang offensichtlich.Other Objects and features of the present invention will be considered in view of the detailed description of the preferred embodiment in conjunction with the attached drawings and the claims in the appendix obviously.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS
Zum Verständnis der Erfindung und ihrer Anmeldung, werden nun bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, indem nur nicht einschränkende Beispiele gegeben werden, mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:To the understanding The invention and its application are now preferred embodiments by giving only non-limiting examples, with reference to the accompanying drawings, in which:
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Unter
Bezugnahme auf
Die
Pumpe
Der
Rotor
Antriebseinheit
Das
radiale geometrische Verhältnis
von Antriebseinheit
Während dieser
kreisförmigen
Bewegung legen Rotor
Dreht
sich die exzentrische Kurbel
In
der Position von
Insbesondere
kann Flüssigkeitsrückstrom auch
durch eine einzelne Dichtungssperre
Es
wäre offensichtlich
für Fachleute,
dass jede Sperre, geeignet zwischen dem Rotor
Das
Bypass-Einwegeventil
Bei
dem dargestellten Beispiel von
Die
exzentrische Kurbel
Die erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe kann leicht zur Einwegverwendung in der chemischen, Medizin- und Lebensmittelindustrie angepasst werden, wo die benötigte Prozessreinheit häufige Pumpenreinigung oder -ersatz erfordert. Zu diesem Zweck ist die Pumpe aus kostengünstigen Materialien hergestellt, die für ihre Verwendung als Wegwerfeinheit geeignet sind, wie beispielsweise Kunststoff. Die beschriebene Struktur der Flügel-und-Sockel-Verbindung ermöglicht eine einfache Pumpenfertigung aus Formkomponenten. Somit sind die Pumpenteile, die mit den gepumpten Mitteln in Kontakt kommen, kostengünstig und leicht und schnell durch eine einfache Bedienung ersetzbar, ohne irgendwelche Werkzeuge zu verwenden. Die Einweg-Pumpeinheit enthält vorzugsweise alle Pumpenteile, die einem hohen Grad an Abnutzung und Verschmutzung ausgesetzt sind, während die dauerhafte Antriebseinheit, einschließlich der exzentrischen Kurbel mit dem Lager, alle kostspieligen Komponenten enthält. Somit resultiert der Ersatz der Einweg-Pumpeinheit in einem kompletten Pumpgerät, welches hinsichtlich Abnutzung und Reinheit so gut wie neu ist.The inventive rotary piston pump can Easily disposable in the chemical, medical and food industries be adjusted where needed Process purity frequent Pump cleaning or replacement required. For this purpose, the Pump from inexpensive Materials manufactured for their use as a disposable unit, such as Plastic. The described structure of the wing-and-socket connection allows a simple pump production from molded components. Thus, the pump parts, which come in contact with the pumped funds, inexpensive and easily and quickly replaced by a simple operation, without to use any tools. The disposable pump unit preferably includes all pump parts requiring a high degree of wear and contamination are exposed while the permanent drive unit, including the eccentric crank with the bearing, containing all the expensive components. Consequently results in the replacement of the disposable pump unit in a complete Pumping device, which as good as new in terms of wear and cleanliness.
Die
Flügel-und-Sockel-Verbindung
in der erfindungsgemäßen Pumpe
oder dem erfindungsgemäßen Motor
kann auf etliche verschiedene Arten entworfen werden, wie in
Obwohl eine Beschreibung einer bestimmten Ausführungsform gegeben wurde, wird davon ausgegangen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden könnten, ohne vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Demnach ist vorgesehen, dass die Erfindung nur hinsichtlich der angefügten Ansprüche limitiert ist.Although a description has been given of a particular embodiment, it is understood that various changes could be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, it is provided see that the invention is limited only in terms of the appended claims.
Indem die Leistung der Pumpen-Ausführungsform beschrieben wurde, führt dieselbe Ausführungsform die Motorfunktion durch, wenn Flüssigkeitsdruck an der Einlassöffnung angelegt wird, mit geringerem Druck an der Auslassöffnung, wodurch ein Drehmoment auf den Rotor ausgeübt wird, das in der Rotation des Rotors resultiert.By doing the performance of the pump embodiment described same embodiment the engine function through when fluid pressure at the inlet opening is applied, with less pressure at the outlet, whereby a torque is applied to the rotor, that in the rotation of the rotor results.
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