DE677150C

DE677150C - Rotary piston pump with two runners rotating in a housing, each having a wing-like rotary piston and a recess corresponding to the piston

Info

Publication number: DE677150C
Application number: DEN36987D
Authority: DE
Original assignee: NORTHEY ROTARY ENGINES Ltd
Current assignee: NORTHEY ROTARY ENGINES Ltd
Priority date: 1933-08-25
Filing date: 1934-07-26
Publication date: 1939-06-20

Description

Drehkolbenpumpe mit zwei in einem Gehäuse umlaufenden Läufern,- die je einen flügelartigen Drehkolben und eine den Kolben entsprechende Aussparung aufweisen Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe mit zwei in einem Gehäuse wirkenden Drehkörpern.Rotary lobe pump with two rotors rotating in a housing - the each have a wing-like rotary piston and a recess corresponding to the piston The invention relates to a rotary lobe pump with two acting in one housing Rotating bodies.

Die Vorteile der Drehkolbenpumpe gegenüber Maschinen mit hin und her gehenden Kolben sind bekannt. Andererseits zeigen aber Drehkolbenpumpen für gasförmige Fördermittel, insbesondere in ihren kleineren Ausführungen, den Mangel eines geringen volumetrischen Wirkungsgrades, der durch Dichtungsschwierigkeiten bedingt ist. Denn bei kleineren Maschineneinheiten wirken sich geringe Mängel in der Dichtung und die Spielräume, die mit Rücksicht auf die Herstellung und den Verschleiß unvermeidlich sind, im Verhältnis zur geförderten Menge viel stärker aus als bei größeren Maschinen.The advantages of the rotary lobe pump over machines with back and forth going pistons are known. On the other hand, however, show rotary lobe pumps for gaseous Funding, especially in their smaller versions, the lack of a small volumetric efficiency, which is caused by sealing difficulties. Because in the case of smaller machine units, minor defects in the seal and the leeway, which is inevitable with regard to manufacture and wear and tear are much stronger in relation to the amount conveyed than with larger machines.

Das Ziel, der Erfindung ist nun .eine Drehkolbenpumpe, die möglichst einfach herzustellen, vollkommen betriebssicher und von höchstem Wirkungsgrad ist. Zur Erreichung dieses Zieles bedient sich die Erfindung einer Reihe bekannter Merkmale, die sämtlich notwendige Voraussetzung sind. Hierzu gehört zunächst, daß die beiden im Gehäuse zusam= menwirkenden Drehkörper je einen flügelartigen Drehkolben und je eine Aussparung aufweisen, in welche der andere Flügelkolben beim Umlaufen eingreifen kann. Durch diese Ausgestaltung der Drehkörper wird ein sehr großer Hub erreicht und damit die Möglichkeit geschaffen, schon in einer Stufe hohe Drücke zu erreichen, während andererseits etwa verbleibende geringe Restladungen oder durch die Herstellung bedingte tote Räume sich im Vergleich zu dem großen Hub der Drehkolben kaum nachteilig auf den Wirkungsgrad auswirken können.The aim of the invention is now. A rotary lobe pump that is as possible is easy to manufacture, completely reliable and of the highest degree of efficiency. To achieve this goal, the invention makes use of a number of known features, which are all necessary prerequisites. This includes first of all that the two in the housing cooperating = rotating body each a wing-like rotary piston and each have a recess into which the other wing piston engage when rotating can. A very large stroke is achieved through this configuration of the rotating body and thus created the possibility of achieving high pressures in one stage, while on the other hand any remaining small residual charges or due to the manufacture Conditional dead spaces are hardly disadvantageous in comparison to the large stroke of the rotary lobes can affect the efficiency.

Weiterhin sind die Flügelkolben in bekannter Weise so ausgestaltet und angeordnet, daß bei jeder Stellung im Gehäuse nur zwei Kammern veränderlichen Rauminhaltes gebildet werden. Dieses Merkmal bedeutet, daß die Flügelkolben verhältnismäßig schmal sind, daß also der Rauminhalt der Maschine gut ausgenutzt wird.Furthermore, the wing pistons are designed in a known manner and arranged that in each position in the housing only two chambers are variable Volume can be formed. This feature means that the wing pistons are relatively are narrow, so that the volume of the machine is well used.

Schließlich besitzen die Aüslaßschlitze eine solche Gestalt und einen solchen Verlauf, daß der Druckraum so lange mit dem Auslaß verbunden ist, bis die verbleibende, unter Druck stehende und zur Ansaugseite zu fördernde Restladung nur noch gering ist. Daß die Restladung zur Ansaugseite gefördert wird, bedeutet an sich die Wiedergewinnung der für das Zusammendrücken der Restladung aufgewendeten Arbeit; immerhin würde aber das Zusammendrücken und die Ausdehnung einer großen Restladung Wärmeverluste durch die Kühlung der Pumpe zur Folge haben, und deshalb ist die Verringerung der Restladung wichtig.Finally, the outlet slots have one such shape and one such a course that the pressure chamber is connected to the outlet until the remaining, pressurized and residual charge to be pumped to the suction side only is still low. That the remaining charge is conveyed to the intake side means on the recovery the one for compressing the remaining charge work expended; but at least the compression and expansion would a large residual charge result in heat losses due to the cooling of the pump, and therefore reducing the remaining charge is important.

Die vorgenannten Merkmale waren bereits bekannt, doch waren bei dieser bekannten Pumpe die Auslaßschlitze derart in den Gehäusestirnwänden untergebracht, daß neben dem zugehörigen Drehkörper angeordnete Scheiben mit entsprechenden Schlitzen die Steuerung der Auslaßschlitze übernehmen mußten. Die Verwendung solcher Steuerscheiben erscheint zunächst notwendig, weil sie die Möglichkeit bieten, die Auslaßschlitze unabhängig von der Form des zugehörigen Drehkörpers zu steuern. Die Einlaßschlitze konnten jedoch nicht durch solche Scheiben gesteuert werden, weil die Anordnung der Scheiben an dem einen Drehkörper keinen Platz für entsprechende Scheiben am anderen Drehkörper läßt. Infolgedessen waren die Einlaßschlitze im Bereich der Aussparung des Drehkörpers angeordnet und wurden von dieser Aussparung gesteuert.The aforementioned features were already known, but were with this one known pump the outlet slots so housed in the housing end walls, that next to the associated rotating body arranged disks with corresponding slots had to take control of the outlet slots. The use of such control discs initially appears necessary because they offer the possibility of the outlet slots to control regardless of the shape of the associated rotating body. The inlet slots however, could not be controlled by such disks because of the arrangement of the disks on the one rotating body no space for corresponding disks on other rotating body leaves. As a result, the inlet slots were in the area of the recess of the rotating body arranged and were controlled by this recess.

Trotz der Vorteile der verschiedenen obengenannten Merkmale zeigte die bekannte Pumpe jedoch eine Reihe von schwerwiegenden Mängeln, besonders einen vollkommen unbefriedigenden Wirkungsgrad bei kleineren Einheiten. Eingehende Untersuchungen haben ergeben, daß diese Mängel in folgendem begründet sind: Die Scheiben haben einen @ wesentlich größeren Durchmesser als die Drehkörper. Infolgedessen zeigen sie eine andere Wärmeausdehnung, so daß Platz für diese Ausdehnung geschaffen werden muß, sonst kommen die Scheiben zum Anschlag mit den feststehenden Gehäusewandungen oder gar mit den Seitenflächen des anderen Drehkörpers, und dies ergibt einen hohen Verschleiß oder eine Verformung der Scheiben. Das zur Vermeidung dieser Erscheinungen vorgesehene Spiel bedeutet aber eine erhebliche Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades. Um daher die Leistung nicht zu tief sinken zu lassen, muß das Spiel zwischen den Seitenflächen des scheibenlosen Drehkörpers und den Innenflächen der Scheiben des anderen Drehkörpers so gering als möglich gehalten werden. Aus Gründen der Herstellung und wegen der Wärmeausdehnung läßt sich dabei nicht vermeiden, daß im Betrieb eine Berührung dieser Flächen stattfindet. Da nun aber die Seitenflächen der Scheiben eine andere Umfangsgeschwindigkeit haben als die Seitenflächen des anliegenden Drehkörpers, besteht eine Geschwindigkeitsdiffcrenz, die sich in einem erhöhten Verschleiß und nach längerer Betriebszeit in weiterem Absinken der Leistung auswirkt.Despite the advantages of the various features mentioned above showed However, the known pump had a number of serious shortcomings, particularly one completely unsatisfactory efficiency with smaller units. In-depth investigations have shown that these deficiencies are due to the following: The discs have a much larger diameter than the rotating body. As a result, show they have a different thermal expansion, so that space is created for this expansion otherwise the panes will come to a stop with the stationary housing walls or even with the side surfaces of the other rotating body, and this results in a high Wear or deformation of the discs. To avoid these phenomena but the intended play means a considerable deterioration in the volumetric Efficiency. In order not to let the performance drop too low, the game must between the side surfaces of the disc-less rotating body and the inner surfaces of the Discs of the other rotating body are kept as small as possible. For reasons the production and because of the thermal expansion can not be avoided that there is contact between these surfaces during operation. But now there are the side surfaces of the disks have a different peripheral speed than the side surfaces of the adjacent rotating body, there is a speed difference, which is in a increased wear and tear and, after a longer period of operation, a further decrease in performance affects.

Bei Drehkolbenmaschinen dieser Art ist weiterhin die Forderung aufzustellen, daß die Läufer auf ihren` Wellen axial um einen gewissen Betrag verschiebbar sind, damit sie sich selbst richtig einstellen. Wenn aber Scheiben verwendet werden, dann kann sich der scheibenlose Drehkörper nicht selbsttätig einstellen, da er ja in der Nähe des anderen Drehkörpers von dessen Scheiben seitlichumfaßt wird. Dies führt wiederum zu erhöhter Reibung.In the case of rotary piston machines of this type, the requirement must continue to be made that the rotors are axially displaceable by a certain amount on their shafts, so that they adjust themselves correctly. But if disks are used, then the disk-less rotating body cannot adjust itself automatically because it is in the vicinity of the other rotating body is laterally encompassed by its disks. this leads to turn to increased friction.

Alle diese Nachteile werden nun durch die Erfindung vermieden, und zwar dadurch, daß die Einlaß- und die Auslaßschlitze in an sich bekannter Weise in den Gehäusestirnwänden im Bereich der Aussparungen der Drehkörper angeordnet sind und von diesen unmittelbar gesteuert werden. Es leuchtet ein, daß diese Bauart wesentlich einfacher als.die bekannte ist. Deshalb ist es um so überraschender, daß bei der Pumpe gemäß der Erfindung auch in den kleinsten Einheiten volume.trische Wirkungsgrade von über goo/o erreicht werden können. Die Pumpe gemäß der Erfindung hat über den genannten Vorteil hinaus sich im Dauerbetrieb als vollständig zuverlässig und sehr unempfindlich erwiesen, da keine innere Schmierung notwendig ist. Dies ist deshalb von großer Bedeutung, weil das Fördermittel ohne Öldampf angeliefert werden kann. Die Drehzahl ist praktisch unbeschränkt und hat nur Rücksicht auf die durch die Strömung des Fördermittels bedingten Reibungsverluste in den Leitungen zu nehmen. Der Hauptvorteil der Pumpe gemäß der Erfindung besteht aber darin, daß es mit ihr wie mit hin und her gehenden Kolben möglich ist, auch gegen sehr hohe Drücke noch zu fördern, und dieser Vorteil ist darauf zurückzuführen, daß die Dichtung der einzelnen Arbeitsräume nahezu vollkommen ist. Hinzu kommt die Möglichkeit der Anwendung höchster Umdrehüngszahlen, d. h. großer Leistung, bezogen auf das Gewicht und die Kosten der Pumpe.All these disadvantages are now avoided by the invention, and by the fact that the inlet and outlet slots are known per se arranged in the housing end walls in the area of the recesses of the rotating body and are directly controlled by them. It is obvious that this type of construction is much simpler than the known one. Therefore it is all the more surprising that in the pump according to the invention even in the smallest units volume.trische Efficiency levels of over goo / o can be achieved. The pump according to the invention In addition to the mentioned advantage, it has proven to be completely reliable in continuous operation and proved to be very insensitive, as no internal lubrication is necessary. this is of great importance because the conveyor is delivered without oil vapor can be. The speed is practically unlimited and only takes into account the Friction losses in the lines caused by the flow of the conveying medium gain weight. The main advantage of the pump according to the invention is that it is possible with it like with pistons going back and forth, even against very high ones Pressures still promote, and this advantage is due to the fact that the seal of the individual work rooms is almost perfect. There is also the possibility of Use of the highest number of revolutions, d. H. great performance based on weight and the cost of the pump.

In der folgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel mit den Merkmalen der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. i einen senkrechten Querschnitt durch die Pumpe, Fig. z einen waagerechten Querschnitt. Gemäß der in Fig. i und a dargestellten Ausführungsform besteht die Drehkolbenpumpe aus einer wassergekühlten Hauptkaminer a, die aus zwei nebeneinanderliegenden und ineinander übergehenden Ringkanälen gebildet ist. Innerhalb dieser beiden Kanäle befinden sich zwei Läufer b und b1, die sich in gegenläufigem Sinne drehen können. Sie sitzen auf parallel zueinander liegenden Wellen c und cl, welche mittig zu den Ringkanälen angeordnet sind.In the following description is an embodiment with the Features of the invention explained with reference to the accompanying drawing. In the drawing Fig. i shows a vertical cross section through the pump, Fig. z shows a horizontal one Cross-section. According to the embodiment shown in Fig. I and a, there is Rotary lobe pump from a water-cooled main chimney a, which consists of two adjacent and annular channels merging into one another is formed. Within these two channels are located two runners b and b1, which can rotate in opposite directions. they sit on parallel shafts c and cl, which are centered on the ring channels are arranged.

Die Läufer b und bi sind mit Flügeln d versehen, welche sich bis an die Innenwandungen des Gehäuses erstrecken. Neben diesen Flügeln weisen die Läufer Aussparungen e auf, in welche die Flügel bei der Drehung eingreifen. Auf den Wellen c und cl sitzen Zahnräder f, deren Zähne gleichmäßige Ausbildung haben, so daß sich die Läufer mit gleicher Geschwindigkeit drehen.The rotors b and bi are provided with wings d which extend to the inner walls of the housing. In addition to these wings, the runners have recesses e into which the wings engage during rotation. On the shafts c and cl sit gears f, the teeth of which are uniformly designed, so that the runners rotate at the same speed.

Zum Antrieb der Läufer dient ein Motor, eine elektrische oder Verbrennungskraftmaschine, die mit der Antriebsscheibe g gekuppelt ist, welche auf einer der Wellen c, cl sitzt.A motor, an electric or internal combustion engine is used to drive the rotor, which is coupled to the drive pulley g, which sits on one of the shafts c, cl.

In den Stirnwandungen des Gehäuses sind im Bereich der Aussparungen e die Ein- und Auslaßschlitze t und u angeordnet, so daß sie im Betriebe von diesen Aussparungen gesteuert werden können. Die Einlaßschlitze t stehen durch die Leitungen v mit der Zuleitung iv in Verbindung, während die Auslaßschlitze u durch die Leitungen y mit der Ableitung x verbunden sind.In the end walls of the housing, in the region of the recesses e, the inlet and outlet slots t and u are arranged so that they can be controlled by these recesses during operation. The inlet slots t are connected to the supply line iv through the lines v, while the outlet slots u are connected to the discharge line x through the lines y .

Die Pumpe arbeitet in folgender Weise: Die Drehkörper b und b1 drehen sich in der durch die Pfeile in Fig. i angegebenen Richtung. In dem Maß, wie sie sich von der gezeichneten Stellung, die den Beginn des Saughubes bezeichnet, entfernen, wird das Volumen, das durch die Flügel auf der Eintrittsseite eingeschlossen ist, vergrößert, und das Fördermittel, Luft, Gas o. dgl., wird durch die -Schlitze l angesaugt. Gleichzeitig wird das zwischen den anderen Seiten der Flügelkolben -eingeschlossene Volumen verringert, so daß die im vorhergehenden Arbeitshub angesaugte Ladung zusammengedrückt wird.The pump works in the following way: The rotating bodies b and b1 rotate in the direction indicated by the arrows in Fig. i. As much as they do move away from the position shown, which indicates the start of the suction stroke, becomes the volume enclosed by the wings on the entry side, enlarged, and the conveying means, air, gas or the like. Is through the slots l sucked in. At the same time, what is trapped between the other sides of the vane pistons Volume reduced, so that the charge sucked in in the previous working stroke is compressed will.

Erreicht bei weiterer Drehung die linke Kante der Aussparung e des linken Drehkörpers den Auslaßschlitz tt, dann wird die zusammengepreßte Ladung in die Ableitung gefördert. Nachdem der Flügelkolben d die Auslaßschlitze u abgedeckt hat, ist der Verdichtungshub beendet. Die Stellung der Flügelkolben entspricht dann der Stellung der Fig. i, nur daß jetzt die Kolben nach unten gerichtet sind.With further rotation it reaches the left edge of the recess e des left rotating body tt the outlet slot, then the compressed charge in the derivation promoted. After the vane piston d covered the outlet slots u the compression stroke is finished. The position of the wing pistons then corresponds the position of Fig. i, only that now the pistons are directed downwards.

Wenn die Drehkörper sich dann weiterdrehen, werden die Flügel aufwärts bewegt, und ein Teil: der Restladung im Raumes (Fig. i) tritt schließlich in den Ringkanal a über, in welchem der Druck dadurch ein wenig über den atmosphärischen Druck erhöht wird, so daß die Kammer gewissermaßen etwas überladen wird. Die für das Zusammendrücken der Restladung aufgewandte Leistung geht also nicht verloren. Wenn die -Drehkörper dann wieder die Stellung gemäß Fig. i erreichen, dann befindet sich die überladene Füllung auf der Verdichtungsseite der Läufer. Nur der Teil der Ladung, welcher in dem Raum s nach Abschließung der Druckseite des Ringkanals a verbleibt, muß normalen Druck haben, bevor die neue Ladung angesaugt werden kann. Da dieser Teil nur einen geringen Prozentgehalt des Gesanltvolumens darstellt, so kann seine Einwirkung auf die Leistung vernachlässigt werden. Die überladungswirkung steigt natürlich mit höherem Arbeitsdruck der Pumpe.Then when the rotating bodies continue to rotate, the wings become upward moves, and a part: the residual charge in space (Fig. i) finally enters the Annular channel a over, in which the pressure thereby a little over the atmospheric Pressure is increased so that the chamber is somewhat overloaded. The for the compression of the remaining charge is therefore not lost. If the rotating body then again reach the position shown in FIG. I, then is located the overloaded filling on the compression side of the runner. Just the part of Charge, which in the space s after closure of the pressure side of the ring channel a remains must have normal pressure before the new charge can be sucked in. Since this part represents only a small percentage of the total volume, so its effect on performance can be neglected. The overload effect naturally increases with the higher working pressure of the pump.

Die Pumpe kann, insbesondere wenn es sich um Anwendungsgebiete handelt, wo der Luftverbrauch wechselt, z. B. beim Straßenbau, dadurch in bekannter Weise geregelt werden, daß die Luft mittels einer Nebenleitung von der Druckseite nach der Ansaugseite geleitet wird.The pump can, especially when it comes to areas of application, where the air consumption changes, e.g. B. in road construction, thereby in a known manner be regulated that the air by means of a secondary line from the pressure side the suction side.

Claims

PATENT CLAIM: Rotary lobe pump with two rotating lobe pumps in one housing Rotors, each with a wing-like rotary piston and a piston corresponding Have recess, characterized in that the inlet and outlet slots in a manner known per se in the housing end walls in the area of the recesses the rotating body are arranged and controlled by them directly.