DE686631C - Schraubenpumpe oder -motor - Google Patents

Description

• Schraubenpumpe oder -motor Es gibt bereits eine Schraubenpumpe oder einen Schraubenmotor; bei dem der Läufer außermittig zum Gehäuse umläuft und das Gehäuse eine Schraubenwindung mehr - aufweist als der Läufer. Erfindungsgemäß bestehen nun Läufer und Gehäuse aus magnetischen Massen und sind mit elektrischen Wicklungen versehen, so daß sie Ständer und Läufer einer elektrischen Maschine bilden.
• Bei. Verdichtern und Pumpen einer anderen Bauart, bei der der Läufer zwangsläufig auf einer Welle gelagert sein muß, ist es bereits an sich bekannt, den Läufer und den Ständer mit elektrischen Wicklungen zu versehen, um einen unmittelbaren elektrischen Antrieb des Läufers der Pumpe im Gehäuse derselben zu erzielen.
• Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung gegenüber diesen bekannten Einrichtungen besteht darin, daß der Läufer durch den Ständer selbst radial festgehalten wird. Infolge des elektrischen Antriebes des Läufers braucht dieser keine aus dem Ständer herausstehende Welle -aufzuweisen, und es erübrigt sich deshalb jegliche Stopfbüchse, die stets eine Quelle unliebsamer Vorkommnisse ist. Da aber ferner der Läufer -vom Ständer radial gehalten wird, ist eine Welle sogar vollständig überflüssig. Die Möglichkeit der vollständigen Fortlassung einer Welle und ihrer Radiallager ergibt sich mithin einerseits aus der besonderen Bauart der Pumpe öder des Motors und andererseits aus dem elektrischen Antrieb desselben. Die Verbindung gemäß der Erfindung vermittelt somit ein neues Ergebnis, .das bisher noch niemals erreicht -worden ist.
• Die Zeichnung zeigt beispielsweise Ausführungen mit den Merkmalen der Erfindung: Auf der Zeichnung stellen dar: Fig. i einen schematischen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Maschine, Fig. 2 .einen Querschnitt nach 2-2 der Fig. i, Fig.3 einen Teilschnitt durch eine abweichende Ausführung, Fig. 4 eine Stirnansicht einer Ausführungsform eines der beiden Anschläge oder Wid.erlager des Läufers, Fig. 5 einen entsprechenden Querschnitt, Fig.6 und 7 ähnliche Ansichten einer abweichenden Ausführung des Anschlages, Fig.8 ein Schema einer Bürstenanordnung für eine elektrische Maschine mit Kollektor: Gemäß dem auf Fig. i und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Maschine ein Gehäuse i, das am Ende durch zwei Wangen oder Stirnwände 2 und 3 begrenzt wird, die beispielsweise durch Bolzen q. und Muttern 5 befestigt sind, sowie mit Rohranschlüssen 6 und 7 versehen ist, die in den Hohlraum dieses Gehäuses münden. In diesen Hohlraum ist ein Läufer 8 eingesetzt, der in Längsrichtung durch die Berührung seiner Enden 9 und i o mit den Flächen i i und 1 2 der Stirnwände 2 und 3, die Widerlager oder Anschläge bilden, gehalten wird.
• Das Gehäuse i enthält ferner zwei Schraubenwindungen oder Zähne; der Läufer 8 enthält dagegen nur eine Schraubenwindung oder einen Zahn, der in jedem Querschnitt mit der Zahnung des Gehäuses i in Berührung steht; die Steigung des Gewindes des Gehäuses ist doppelt so groß wie diejenige des Gewindes des Läufers B.
• Das Gehäuse i und der Läufer 8 enthalten weiterhin elektrische Wicklungen 13 und 14, deren Anordnung von der Natur des ausgeführten Elektromotors abhängt; bei dem dargestellten Beispiel ist dieser Motor als Drehfeldmotor ausgebildet, und die Wicklungen i ¢ des Rotors sind in Form von Käfigspulen angeordnet.
• Bei dem beschriebenen Beispiel sind die elektrischen Leiter in der Masse des Gehäuses und des Läufers versenkt. Bei der abweichenden Ausführung gemäß Fig.3 sind die elektrischen Leiter 13 des Gehäuses, wie an sich bekannt, in Furchen oder Einschnitten 15 untergebracht.
• Die magnetischen Massen können, wie üblich, von aufeinandergeschichteten und isolierten Eisenblechen gebildet werden, wobei die Isolierung z. B. durch Papier, Lack, Gummi usw. ausgeführt wird, oder auch von einer geformten und gegossenen Masse, die einen erheblichen Anteil an Eisenfeilspänen enthält. Man kann auch diese magnetischen Massen, d. h. das Gehäuse und/oder den Läufer oder einen Teil von ihnen, aus einem nachgiebigen Stoff, Kautschuk, Latex oder ähnlichen Stoffen, herstellen, der mit magnetischen Feil- oder Bohrspänen o. dgl., z. B. mit Eisenfeilspänen, gefüllt ist. Die Verwendung eines solchen gleichzeitig nachgiebigen und magnetischen Stoffes erlaubt die Vereinigung der Vorteile der Nachgiebigkeit für die Pumpe und diejenigen eines sehr schwachen Interferrikums für den Elektromotor. Falls ein Teil oder mehrere Teile des Gehäuses und/oder des Läufers nicht magnetisch sind, so können diese Teile oder dieser Teil aus einem nachgiebigen Stoff ohne magnetische Feilspäne hergestellt werden.
• Diese Maschine arbeitet in folgender Weise: In die Wicklung 13 des Gehäuses wird ein elektrischer Erregungsstrom geleitet. Der Läufer 8 wird dabei sofort in einem gegebenen Sinne und mit einem bestimmten Schlupf in bezug auf das Drehfeld in Umlauf gesetzt und entwickelt dabei ein gewisses Antriebsmoment. Gleichzeitig verschiebt der Läufer 8 das zu pumpende oder zu verdichtende Mittel entsprechend seinem Drehungssinn von dem Einlaßkanai 6 nach dem Auslaßkanal7 oder umgekehrt entsprechend der Arbeitsweise der Pumpen mit Schraubenverzahnung.
• Natürlich ist die Vorrichtung umkehrbar, d. h. es braucht nur ein unter Druck stehendes Mittel durch einen der Kanäle 6 oder 7 eingelassen zu werden, um den Läufer 8 anzutreiben und gleichzeitig eine Potentialdifferenz an den Klemmen der Gehäusewicklung abzunehmen.
• In allen Fällen wird der Läufer mitgenommen, ohne daß es notwendig wäre, mechanisch auf ihn einzuwirken, so daß keine mechanische Verbindung irgendwelcher Art zwischen dem Läufer und dem Äußeren der Vorrichtung erforderlich ist. Die Maschine kann also frei von allen Dichtungen, Pakkungen, Stopfbüchsen usw. sein. Ihr Bau ist demnach besonders einfach und Widerstands= fähig, und es können keine Undichtigkeiten, Leckstellen oder irgendwelche anderen Mängel auftreten.
• Der Läufer 8 des beschriebenen Pumpensystems legt sich von selbst in jedem Augenblick in eine bestimmte Längsstellung in bezug auf sein Gehäuse i, so daß an sich, wie leicht einzusehen ist, ein mechanisches Widerlager als Begrenzung der Längsverschiebungen nicht notwendig ist.
• Praktisch kann es indessen nützlich sein, mechanische Mittel vorzusehen, um die Längslage des Läufers festzulegen. Bei dem Beispiel gemäß Fig. i und 2 gleiten zu diesem Zweck die beiden kleinen Fortsätze 9 und io des Läufers an den eT@enen Flächen i i und 12 der Stirnwände 2 und 3,.
• Man kann jedoch auch für eine bessere Führung des Läufers sorgen. Wenn man nämlich bedenkt, daß der Läufer 8 und das Gehäuse i ein Zahnradgetriebe bildet, dessen Räder die Grundkreise Cl und C2 besitzen (vgl. Fig. q.), so kann man die Anschlagflächen durch kleine Ringflächen 16, 17 (vgl. Fig. 4., 5) bilden, die auf diesen Kreisen Cl und C2 angeordnet sind; auf diese Weise bildet man einen Anschlag oder ein Widerlager, bei dem die Grundkreise Cl und C2 aufeinanderrollen, ohne zu gleiten, während die zu beiden Seiten dieser Kreise liegenden Punkte äußerst wenig gleiten.
• Der freie Läufer 8 kann auch noch genauer geführt werden. Die Strecke, um die er sich beim Drehen außermittig verschiebt, kann begrenzt werden, beispielsweise dadurch, daß man den Läufer auf eine Kurbelwelle aufzieht, oder einfacher dadurch, daß man die Grundkreise Cl, C2, wie auf Fig. 6 und 7 dargestellt, durch einen. Drehzapfen 18 des Läufers und eine in jeder der Stirnwände 2, 3 vorgesehene Öffnung 19 führt.
• Jede Öffnung i 9 besitzt dabei einen Durchmesser, der gleich dem des Grundkreises C2 ist, während der Durchmesser jedes zylindrischen Fortsatzes 18 des Läufers gleich dem des entsprechenden Grundkreises Cl ist; jeder Fortsatz 18 rollt also ohne Gleitung in der entsprechenden Öffnung i9. Ein auf jedem Fortsatz 18 vorgesehener und in Berührung mit der entsprechenden Stirnwand 2 oder 3 auf dem Umfang der Öffnung i 9 stehender Bund 2o bildet ein axiales Widerlager für den Läufer. Diese Anordnung erlaubt es, sich den radialen Kräften zu widersetzen, die durch die Unsymmetrie des magnetischen Feldes bedingt sind und die Außermittigkeit zu steigern suchen würden.
• Die Verbindung könnte auch eine vollständige sein, bezüglich Durchmesser und Winkellagen, indem das Rollen des Fortsatzes 18 in der Öffnung i9 durch ein Kämmen eines Ritzels mit einem Zahnkranz mit Innenzahnung ergänzt wird, wobei diese beiden letzteren Organe dieselben Grundkreise Cl und C2 und einen beliebigen Modul haben und mit dem Läufer 8 bzw. dem Gehäuse i verbunden sind.
• Der auf Fig. i und 2 dargestellte Elektromotor ist ein Motor ohne Kollektor. Die Anordnung eines Kollektors würde aber an der Erfindung nichts ändern. Es wäre in diesem Falle nur erforderlich, daß die Bürsten 2 i und 22 (vgl. Fig. 8) auf diesem Kollektor 23 nachgiebig aufgesetzt sind, damit sie bei Zia, 2Ir' oder 22a, 221, den Verschiebungen dieses Kollektors 23 folgen können, wenn der Läufer 8 in dem Gehäuse i läuft; diese Verschiebungen sind dabei im übrigen klein und zu beiden Seiten der Mittellage gleich der Außermittigkeit des Läufers und Gehäuses.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schraubenpumpe oder -motor, bei dem der Läufer außermittig zum Gehäuse umläuft und das Gehäuse eine Schraubenwindung mehr aufweist als der Läufer, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (8) und das Gehäuse (i) aus magnetischen Massen bestehen und mit elektrischen Wicklungen (13, 14) versehen sind, so daß sie Ständer und Läufer einer elektrischen Maschine bilden. -
2. 2. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende des Läufers (8) eine Spindel (9, io) vorgesehen ist, die gegen die entsprechende Innenfläche (I I, 12) der Stirnwände (2, 3) des Gehäuses (i) gleiten (Fig. i).
3. 3. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende des Läufers eine ebene Ringfläche (16) vorgesehen ist, die gegen eine Ringfläche (17) des Gehäuses gleitet und die mittleren Kreisumfänge dieser Ringflächen (16,17) den Grundkreisen (Cl, C2) der Zahnradgetriebeteile von Läufer und Gehäuse entsprechen (Fig. q. und 5). q..
4. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, .daß der Läufer (8) an jedem seiner Enden einen zylündrischen Fortsatz (18) aufweist, dessen Durchmesser gleich demjenigen des Grundkreises (Cl) des vom Läufer gebildeten Zahnradelementes ist und der ohne Gleiten auf der zylindrischen Oberfläche einer Öffnung (i g) abrollt, die in der entspre ; chenden Stirnwand (2 oder 3) des Gehäuses (i) vorgesehen ist, und der zyliuidrische Fortsatz einen Bund (2o) aufweist, der an der Innenfläche der entsprechenden Stirnwand des Gehäuses gleitet (Fig.6 und 7).
5. 5. Maschine nach Anspruch ¢, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollbewegung zwischen den Fortsätzen (18) des Läufers (8) und den Stirnwänden (2, 3) des Gehäuses (i) durch das Ineinandergreifen zweier auf diesen vorgesehenen Verzahnungen unterstützt wird.
6. 6. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das eine der ineinanderrollenden Elemente, Gehäuse oder Läufer, ganz oder teilweise aus einer nachgiebigen Masse, wie Gummi, hergestellt sind, in welcher Masse magnetische Stoffe eingebettet sind.
7. 7. Maschine nach Anspruch i mit seinem Kollektor, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten (2I, 22) nachgiebig angeordnet sind, um den außermittigen Verschiebungen des Kollektors (23) zu folgen (Fig. 8).