DE69126746T2 - Flexibler Schlauch für volumetrische Maschine - Google Patents

Flexibler Schlauch für volumetrische Maschine

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DE69126746T2 DE1991626746 DE69126746T DE69126746T2 DE 69126746 T2 DE69126746 T2 DE 69126746T2 DE 1991626746 DE1991626746 DE 1991626746 DE 69126746 T DE69126746 T DE 69126746T DE 69126746 T2 DE69126746 T2 DE 69126746T2
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    • F04B43/12Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich aufflexible Schlauchmittel für eine Volumenverdrängungsmaschinee, die weithin verwendet werden kann, beispielsweise als Motor, als Kompressor, als Pumpe und ähnliches.
  • Eine Volumenverdrängungsmaschine der oben beschriebenen Art wird beispielhaft dargestellt durch einen Primärantrieb.
  • Herkömmliche Primärantriebe, wie beispielsweise Benzinmotoren und Dieselmotoren sind angeordnet bzw. geeignet, um Benzin oder Schweröl zu verwenden. Daher kann ein Vorteil dahingehend erhalten werden, daß sie in Regionen verwendet werden können, in die keine elektrische Leistung geliefert wird. Jedoch erscheint ein Problem des Geräusches bzw. der Geräuschentwicklung, da ein Explosionsgeräusch zum Zeitpunkt der Zündungen erzeugt wird. Um das oben beschriebene Problem zu überwinden, werden Motoren verwendet. Obwohl jedoch das Betriebsgeräusch zufriedenstellend bei herkömmlichen Motoren verringert werden kann, können sie nicht in Regionen verwendet werden, in denen elektrische Leistung nicht leicht zu erhalten ist.
  • Darüber hinaus sind die Motoren zu kompliziert strukturiert und die Gesamtkosten können nicht verringert werden. Daher hat die Erfinderin der vorliegenden Erfindung eine Volumenverdrängungsmaschine entwickelt, die einen flexiblen Schlauch verwendet. Die oben beschriebene Volumenverdrängungsmaschine ist derart angeordnet, daß ein zylindrischer flexibler Schlauch, der mit einem Versorgungsanschluß verbunden ist, entlang der Innenseite eines zylindrischen Gehäuses angeordnet ist. Darüber hinaus ist ein Rotor konzentrisch in dem zylindrischen Gehäuse angeordnet, und Rollen zum Anlegen des Schlauches gegen die oben beschriebene Innenfläche sind an den Endteilen des Rotors vorgesehen. Die so angeordnete Volumenverdrängungsmaschine wirkt derart, daß wenn komprmierte Luft in den Schlauch durch den oben beschriebenen Versorgungsanschluß geliefert wird, der Schlauch an den Rollen in Umfangsrichtung anliegt, während er expandiert wird. Als eine Folge kann der Rotor gedreht werden.
  • Wenn ein herkömmlicher flexibler Schlauch verwendet wird, wird er an seinem Biegeteil gebogen, um eine flache Form zu haben, wenn er gegen die Innenfläche des zylindrischen Gehäuses durch die Rollen angelegt wird. Daher wird der gebogene Teil auf Grund einer Ermüdung zerstört werden, wenn der flexible Schlauch wiederholt dem Biegevorgang und den Wiederherstellungsvorgang unterworfen wird. Als eine Folge tritt das Problem einer unzufriedenstellenden Haltbarkeit des flexiblen Schlauches auf. Was noch schlimmer ist, Gaslecks und dadurch ein Energieverlust treten auf, da die entgegenweisenden Oberflächen des inneren gebogenen Teils des flexiblen Schlauchs nicht in hermetischen Kontakt miteinander gebracht werden können, d. h. ein Spalt wird erzeugt.
  • US-A-3 508 587 offenbart ein rohrförmiges Strukturglied, welches geeignet ist, einer wiederholten Abflachung und einem Rückkehren in eine Schlauchform zu widerstehen. Obwohl es nicht für eine Anwendung in einer peristaltischen Pumpe beschrieben wurde, können verschiedene dort offenbarte Ausführungsbeispiele für diese Anwendung fähig bzw. geeignet sein. Gemäß eines offenbarten Ausführungsbeispiels besitzt ein schlauchförmiges Glied ein inneres elastisches Glied aus Federstahl. Jedoch weist das innere elastische Glied keine zwei Endteile mit hohlen Teilen und/oder einem hohlen Teil im Mittelteil davon auf.
  • Andere Schlauchglieder sind offenbart in US-A-4 705 464 und EP-A-0 094 580 genauso wie in EP-A-0 325 470 und GB-1 464 894 (entsprechend NL-A-7 301 380).
  • Bei den Schlauchgliedern gemäß dem obigen Stand der Technik wird der gebogene Teil des flexiblen Schlauches wahrscheinlich auf Grund einer Ermüdung zerstört, wenn der flexible Schlauch wiederholt dem Biegevorgang und dem Wiederherstellungsvorgang unterworfen wird. Weiter können die entgegenweisenden Oberflächen des inneren gebogenen Teils des flexiblen Schlauches nicht in hermetischen Kontakt miteinander gebracht werden, so daß, wenn sie in einer Pumpe verwendet werden, das gepumpte Strömungsmittel lecken wird und dadurch ein Energieverlust auftreten wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Um die oben dargelegten Probleme zu überwinden, ist es das Ziel der vorliegendebn Erfindung, die Haltbarkeit eines flexiblen Schlauches zu verbessern und einen Energieverlust zu verhindern.
  • Dieses Ziel wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
  • Wenn der oben beschriebene flexible Schlauch gegen die Innenseite des zylindrischen Gehäuses durch die Rollen angelegt wird, wird er an seinem Biegeteil gebogen, so daß er eine flache Querschnittsform besitzt. Zu diesem Zeitpunkt werden die entgegenweisenden Oberflächen des inneren gebogenen Teils in hermetischen Kontakt miteinander über das elastische Verstärkungsglied gebracht. Darüber hinaus wird der Winkelgrad des gebogenen Teils durch das elastische Verstärkungsglied eingeschränkt.
  • Andere und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 bis 10 veranschaulichen Ausführungsbeispiele einer Volumenverdrängungsmaschine, die die flexiblen Schlauchmittel der vorliegenden Erfindung verwendet, wobei die Figuren folgendes darstellen;
  • Fig. 1 eine vertikale Querschnittsansicht von vorne;
  • Fig. 2 eine vertikale Querschnittsansicht von der Seite;
  • Fig. 3 eine Ansicht eines sich ausdehnenden Schlauches;
  • Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV der Fig. 3;
  • Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V der Fig. 3;
  • Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI der Fig. 3;
  • Fig. 7 eine Ansicht eines Schlauches gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Volumenverdrängungsmaschine;
  • Fig. 8 die in der Struktur gemäß des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführte Arbeit;
  • Fig. 9 eine Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel einer Positioneinstellvorrichtung veranschaulicht:
  • Fig. 10 eine Ansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel des flexiblen Schlauches veranschaulicht und die Fig. 3 entspricht;
  • Fig 11 bis 14 veranschaulichen die Erfindung, wobei sie folgendes darstellen:
  • Fig. 11 eine Querschnittsansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • Fig. 12 eine Querschnittsansicht, die einen weiteren Zustand der Fig. 11 veranschaulicht;
  • Fig. 13 eine vertikale Querschnittsansicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und die Fig. 11 entspricht;
  • Fig. 14 eine Querschnittsansicht, die einen weiteren Zustand der Fig. 13 veranschaulicht.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
  • Eine Volumenverdrängungsmaschine wird nun mit Bezug auf die Fig. 1 bis 10 beschrieben, wobei die gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente bezeichnen. Ein Versorgungsanschluß 3 ist in einem zylindrischen Gehäuse 2 ausgebildet, und zwar gesichert an einer Basis 1. Ein flexibler Schlauch 4 ist mit dem oben beschriebenen Versorgungsanschluß 3 verbunden. Der Versorgungsanschluß 3 ist mit einem Einspritzrohr 5 verbunden, welches sich in Tangentialrichtung des zylindrischen Gehäuses 2 erstreckt.
  • Wie in den Fig. 3 bis 6 gezeigt, ist der flexible Schlauch 4 aus einem flexiblen Material gemacht, wie beispielsweise Gummi, und ist angeordnet, um in Form einer verjüngten Form bzw. Kegelform zu sein, d. h. eine sogenannte expandierende bzw. auseinanderlaufende Bauart. Der oben beschriebene flexible Schlauch 4 ist an einer Innenseite 2a des zylindrischen Gehäuses 2 angordnet, wobei die Länge L des flexiblen Schlauches 4 ordnungsgemäß bestimmt ist, um ein Erfordernis zu erfüllen. Das zylindrische Gehäuse 2 weist einen Rotor 6 auf, der konzentrisch angeordnet ist. Vier Rollen 7, 8, 9 und 10 sind im Vorderteil des Rotors 6 in einem gleichen Intervall angeordnet. Jede der oben beschriebenen Rollen 7 bis 10 ist derart angeordnet, daß sie länger ist als die maximale Breite des Schlauches 4. Darüberhinaus wird eine Welle 11 von jeder der Rollen 7 bis 10 von einer Vorspannungsfeder 12 zur oben beschriebenen Innenseite 2a hin gedrückt. Als eine Folge drückt jede der Rollen 7 bis 10 den Schlauch 4 zur Innenseite 2a derart, daß der oben beschriebene Schlauch 4 in eine erste Kammer a, eine zweite Kammer b, eine dritte Kammer c und eine vierte Kammer d aufgeteilt ist.
  • Dann wird der Betrieb des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels nun beschrieben werden. Wenn ein Strömungsmittel, beispielsweise komprimierte Luft G, an das Einspritzrohr 5 geliefert wird, geht Luft G vom Versorgungsanschluß 3 in Tangentialrichtung, so daß sie in die erste Kammer a des Schlauches 4 eingeleitet wird.
  • Da die erste Kammer a hermetisch von der Rolle 7 abgedichtet wird, die von der Vorspannungsfeder 12 gedrückt wird, gibt es keinen Auslaß, durch den die Luft G ausgelassen werden kann. Daher wird die erste Kammer a expandiert, was bewirkt, daß ihre Oberfläche gegen die Rolle 7 in Umfangsrichtung R anliegt bzw. andrückt. Als eine Folge bewegt sich die oben beschriebene Rolle 7 in Umfangsrichtung R, während sie hermetisch die erste Kammer a abdichtet. Da sich die Rolle 7 bewegt, während sie sich dreht, kann der Reibwiderstand des Schlauches 4 verringert werden. Als eine Folge kann eine Schädigung des Schlauches 4 verhindert werden. Wenn die Rolle 7, wie oben beschrieben, gedreht wird, dann werden auch die Rollen 8 bis 10 ähnlich gedreht.
  • Da der Schlauch 4 derart angeordnet ist, daß er in Kegelform ist, werden die Volumen V der Kammern a bis d in sequentieller Reihenfolge der ersten Kammer a, der zweiten Kammer b, der dritten Kammer c und der vierten Kammer d vergrößert. Daher werden die Drücke P1 bis P4 der Kammern a bis d in sequentieller Reihenfolge des Druckes P1 der ersten Kammer a, des Druckes P2 der zweiten Kammer b, des Druckes P3 der dritten Kammer c und des Druckes P4 der vierten Kammer d verringert.
  • Daher wird eine Druckdifferenz P1 - P2 zwischen der ersten Kammer a und der zweiten Kammer b erzeugt, eine Druckdifferenz P2 - P3 wird zwischen der zweiten Kammer b und der dritten Kammer c erzeugt, eine Druckdifferenz P3 - P4 wird zwischen der dritten Kammer c und der vierten Kammer d erzeugt. Als eine Folge wirkt die Andrückkraft bzw. Anlagekraft in Umfangsrichtung R auf jede der Rollen 7 bis 10 mit einem Niveau, welches der Druckdifferenz entspricht. Daher dreht sich jede der Rollen 7 bis 10, während sie das Rohr 4 einschneiden bzw. schneiden oder drücken, so daß sich der Rotor 6 sanft dreht.
  • Wenn die Rolle 7 sich um einen Winkelgrad von 90º in Umfangsrichtung dreht, wie oben beschrieben, und sie dadurch auf einer Radiallinie B positioniert ist, wird die Rolle 10 in eine Position auf einer Radiallinie A bewegt, um hermetisch die erste Kammer a abzudichten. Da die Rolle 8 in eine Position auf einer Radiallinie C bewegt wird, und die Rolle 9 vom Schlauch 4 zu dieser Zeit entfernt wird, wird die dritte Kammer c geöffnet, so daß die komprimierte Luft G in der dritten Kammer c durch einen Auslaßanschluß 13 in das Gehäuse 2 ausgelassen wird. Wenn die Rolle 7 um einen Winkelgrad von 180º gedreht wird, wie oben beschrieben, und sie dadurch in eine Position auf der Radiallinie C bewegt wird, wird die Rolle 8 vom Schlauch 4 entfernt bzw. weggenommen, was bewirkt, daß die zweite Kammer b geöffnet wird. Daher wird komprimierte Luft G in der zweiten Kammer b durch den Auslaßanschluß 13 in das Gehäuse 2 ausgelassen. Wenn die Rolle 7 weiter um einen Winkelgrad von 90º gedreht wird, und daher in eine Position auf einer Radiallinie D bewegt wird, wird die Rolle 7 vom Schlauch 4 entfernt, was bewirkt, daß die erste Kammer a geöffnet wird. Als eine Folge wird die komprimierte Luft G in der zweiten Kammer a durch den Auslaßanschluß 13 in das Gehäuse 2 ausgelassen.
  • Wenn der oben beschriebene Prozeß wiederholt wird, dreht sich der Rotor 6 sanft.
  • Es ist möglich, die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors 6 in stufenloser Weise einzustellen, und zwar durch Regeln der Menge der komprimierten Luft G, die an das Rohr 4 zu liefern ist.
  • Die oben beschriebene Volumenverdrängungspumpe ist nicht auf die obige Beschreibung eingeschränkt. Beispielsweise kann die komprimierte Luft, die als das an den Versorgungsanschluß unter Druck zu liefernde Strömungsmittel dient, durch Dampf, Wasser oder Alkohol ersetzt werden.
  • Obwohl das oben beschriebene Ausführungsbeispiel derart angeordnet ist, daß die Rollen 7 bis 10 an die Innenseite 2a des zylindrischen Gehäuses 2 durch die Vorspannungsfeder 12 andrücken bzw. anliegen, ist das Ausführungsbeispiel nicht darauf eingeschränkt. Beispielsweise können die Rollen 7 bis 10 in einer Rollentragplatte 34 durch eine Positionseinstellungsvorrichtung 30 gesichert bzw. befestigt werden, wie in Fig. 9 gezeigt. Die Positionseinstellungsvorrichtung 30 weist eine exzentrische Welle 33 mit einer Mutter (aus der Zeichnung weggelassen) auf, die am Endteil der exzentrischen Welle 33 angeordnet ist. Wenn daher die oben beschriebene Mutter in einer Richtung gedreht wird, die von einem Pfeil A bezeichnet wird, wird die Mitte 37a der Welle 37 der Rolle nach 37b benachbart zu einem Umfangsende 34a der Rollentragplatte 34 bewegt, so daß die Rolle in einen Zustand 35 gebracht wird, der von einer Kettenlinie bezeichnet wird. Wenn die Mutter in umgekehrter Richtung wie im oben beschriebenen Fall gedreht wird, wird die Mitte 37b der Welle 37 der Rolle nach 37a benachbart zur Mitte 34b der Rollentragplatte 34 gedreht, so daß die Rolle in den ursprünglichen Zustand zurückgeführt wird. Wie oben beschrieben, wird die Rolle 37 an der vorbestimmten Position positioniert, bevor die exzentrische Welle 33 an der Rollentragplatte 34 durch eine Befestigungsschraube 39 gesichert wird, so daß die Position der Rolle 37 in der vorbestimmten Position gehalten wird.
  • Eine andere Struktur kann eingesetzt werden, die derart angeordnet ist, daß komprimierte Luft G nach außen ausgelassen wird, und zwar als eine Alternative zu der Struktur, die derart angeordnet ist, daß die selbige in das Gehäuse 2 ausgelassen wird. In dem Fall, wo die selbige nach außen ausgelassen wird, wird ein Auslaßdurchlaß, der mit dem Äußeren verbunden ist, im oben beschriebenen Fall gebildet, um mit dem Auslaßanschluß des Schlauches verbunden zu werden.
  • Darüber hinaus kann der oben beschriebene flexible Schlauch 4 der expandierenden Bauart durch einen geraden zylindrischen Schlauch ersetzt werden, wie in Fig. 7 gezeigt, oder durch einen Schlauch der sogenannten kombinierten Bauart, der derart angeordnet ist, daß der Teil benachbart zum Einlaßanschluß 43a des flexiblen Schlauches 43 in Form einer geraden zylindrischen Form ist, und daß der Teil benachbart zum Auslaßanschluß 43b in Formeiner expandierenden Bauart ist.
  • Die Anzahl der Rollen, die Form, die Länge und die Anzahl der Schläuche und die Anzahl der Versorgungsanschlüsse, die mit dem Schlauch verbunden werden sollen, werden natürlich ordnungsmäßig bestimmt abhängig von der Art des Strömungsmittels, welches eingesetzt wird.
  • Da die Volumenverdrängungsmaschine, wie oben beschrieben, strukturiert ist, wird der Schlauch expandiert, wenn das Strömungsmittel unter Druck in den flexiblen Schlauch durch den Versorgungsanschluß eingeleitet wird. Als eine Folge werden die Rollen in Umfangsrichtung gedreht, was bewirkt, daß der Rotor gedreht wird. Folglich wird die Maschine, die mit dem Rotor verbunden ist, gedreht.
  • Da die oben beschriebene Volumenverdrängungsmaschine keine elektrische Leistung erfordert, kann sie wirkungsvoll nicht nur in Regionen verwendet werden, in denen elektrische Leistung erhalten werden kann, sondern auch in Regionen, in denen die selbige nicht leicht zu erhalten ist.
  • Da weiterhin ein Geräusch, welches während des Betriebs der Volumenverdrängungmaschine erzeugt wird, zufriedenstellend im Vergleich zu Benzinmotoren und Dieselmotoren verringert werden kann, kann das Problem des Geräusches überwunden werden.
  • Zusätzlich kann die Struktur vereinfacht werden, die Gesamtkosten können reduziert werden und die Maschineninstandhaltung kann leicht im Vergleich zur herkömmlichen Struktur vollendet bzw. vorgenommen werden.
  • Dann wird die im flexiblen Schlauch ausgeführte Arbeit mit Bezug auf einen Graph bzw. eine Kurve über die Arbeit beschrieben werden, die in Fig. 8 gezeigt ist. Im Fall des expandierenden Schlauches (Gas) steigt das Volumen V von 0 zu b', obwohl der Druck nicht in der ersten Kammer verändert wird, wie von einer horizontalen Linie gezeigt. Wenn die zweite Kammer b gebildet worden ist, beginnt der Druck P eine Verringerung. Wenn die dritte Kammer c gebildet wird, wird der Druck P von b auf c verringert, und das Volumen V wird von O zu c' vergrößert. Wenn die vierte Kammer d ausgebildet wird, wird der Druck P auf d gesenkt und das Volumen V steigt von O auf d'. Als eine Folge kann ein Arbeitsvolumen (Energie), welches dem Gebiet entspricht, welches von einer Linie definiert wird, die durch a, b, c, d, d' und O geht, im Fall des Schlauches der expandierenden Bauart erhalten werden. Im Fall eines geraden Schlauches bzw. Schlauches der geraden Bauart (Flüssigkeit) wird das Volumen V verändert, obwohl der Druck P nicht verändert wird, wie von der horizontalen Linie in der ersten Kammer a gezeigt, da eine isobare Expansion stattfindet. Da sowohl der Druck P als auch das Volumen V nicht von der zweiten Kammer b zur vierten Kammer d über die dritte Kammer c verändert wird, kann ein Arbeitsvolumen (Energie), welches dem Gebiet entspricht, welches von einer Linie definiert wird, die durch a, b, b' und O hindurchgeht, im Fall des Schlauches der geraden Bauart erhalten werden.
  • Daher benötigt der gerade Schlauch nicht die dritte Kammer c und die vierte Kammer d. Darüber hinaus kann kein Effekt aus der Struktur erhalten werden, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist, in der der Schlauch verlängert wird. Die Volumenverdrängungsmaschine dient als Mittel zur Umwandlung von Expansionsenergie des Strömungsmittels in mechanische Energie, wobei die Volumenverdrängungsmaschine in einem Primärantrieb verwendet wird.
  • Die Volumenverdrängungsmaschine kann beispielsweise bezeichnet werden als A: Motor, der ein Gas verwendet, B: Kompressor, der ein Gas verwendet, C: ein Hydraulikleistungsmotor, D: eine Pumpe.
  • Dann werden die speziellen Beispiele A bis D nun beschrieben.
  • A: Motor, der ein Gas verwendet A1. Rankin-Zyklus-Dampfmotor
  • Die Volumenverdrängungsmaschine kann als Ausgang eines Rankin-zykluses verwendet werden, der Dampfdruck in mechanische Energie umwandelt. Der Motor dieser Bauart zeigt die folgenden Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Systemen:
  • a. Energieverlust auf Grund von Kondensation kann aus den folgenden Gründen verringert werden:
  • a1. Jeder Schlauch ist aus einem Material mit niedriger thermischer Leitfähigkeit hergestellt.
  • a2. Der Dampf fließt kontinuierlich in einer Richtung.
  • a3. Der Dampf expandiert nicht an der gleichen Position wie der Einlaßanschluß, durch den der Dampf eingeleitet wird, wie beispielsweise in einem mehrstufigen Dampfmotor der Expansionsbauart.
  • a4. Eine flexible Einstellung kann in einem Bereich mit niedriger Umdrehungsgeschwindigkleit ausgeführt werden. Das heißt, eine Getriebevorrichtung, die für 4-Takt-Motoren notwendig ist, kann aus der Struktur eliminiert werden.
  • b. Ein exzellenter Volumenwirkungsgrad kann erhalten werden, auch wenn der Gasströmungsmitteldruck niedrig ist, und zwar wegen einer hervorragenden Luftdichtigkeit und verringertem Strömungsmittelverlust.
  • c. Exzellente mechanische Energie ist auf Grund eines verringerten Widerstandsverlustes zu erhalten.
  • d. Ein exzellenter Expansionswirkungsgrad ist in einer Struktur zu erhalten, in der ein Schlauch der expandierenden Bauart eingesetzt wird, was ermöglicht, daß der Dampf seine Expansionsenergie abgibt, wenn er vom Motor übertragen wird.
  • e. Da der flexible Schlauch eine extrem einfache Struktur zeigt, und daher seine Herstellkosten verringert werden können, können die Gesamtkosten des Motors verringert werden.
  • A2. Luftmotor
  • Wenn ein Gasmotor in einem Motor eingesetzt wird, in dem komprimierte Luft beispielsweise ein Werkzheug bewegt (Bohrer, Mutterklemmwerkzeug, Schleifmaschine, oder Brecher), und zwar getrieben von komprimierter Luft, können die folgenden Vorteile im Vergleich mit den herkömmlichen Luftmotoren erhalten werden:
  • a. Ein hoher Volumenwirkungsgrad kann erhalten werden. Ein gewöhnlicher Luftmotor läßt unerwünschterweise 50% seiner Ausgangsgröße bzw. seines Auslasses durch Leck ab, da 50% des Einlasses bzw. der Eingangsgröße dadurch laufen, ohne zu mechanischer Leistung zu führen. Jedoch kann der Wirkungsgrad auf 90% des Volumenwirkungsgrades gemäß der Volumenverdrängungsmaschine gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels angehoben werden.
  • b. Ein ausgezeichneter Expansionswirkungsgrad kann erhalten werden. Der herkömmliche Luftmotor ist nicht ausgelegt bzw. konstruiert worden, daß er die Expansionsenergie aus der Luft erhält. Ein gewöhnliches Niveau bzw. ein gewöhnlicher Pegel von 6 Atmosphären besitzt ungefähr 50% Expansionsenergie. Die Tatsache, daß die oben beschriebene Expansionsenergie nicht verwendet wird, bedeutet eine Reduzierung des Wirkungsgrades um 50%. Die Volumenverdrängungsmaschine gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist derart ausgelegt, daß der Hauptteil der Expansionsenergie verwendet werden kann durch Einsetzen des Schlauches der expandierenden Bauart, was ermöglicht, daß das Volumen der Luft zweimal oder mehr expandiert wird. Gemäß dieser Struktur kann der Expansionsverlust auf ungefähr 10% verringert werden.
  • c. Im Vergleich zu einem herkömmlilchen Luftmotor kann die Notwendigkeit der Ausführung der inneren Schmierung bei der Volumenverdrängungsmaschine eliminiert werden. Dies bedeutet, daß die Mischung von Öl in komprimierte Luft verhindert werden kann, und das Öl nicht nach außen fliegt, wenn die Luft ausströmt. Diese Tatsache ist in letzter Zeit als wichtig angesehen worden. In anderen Worten sind die herkömmlichen Luftmotoren die Verursacher von Umweltverschmutzung, während die vorliegende Volumenverdrängungsmaschine keine Umweltverschmutzung verursacht.
  • d. Es findet keine Expansion in einem gewöhnlichen Luftmotor statt, was bewirkt, daß ein Geräusch unvermeidlich erzeugt wird, wenn die Luft aus dem Motor ausströmt (mit 6 Bar). Da jedoch die Luft in der vorliegenden Volumenverdrängungsmaschine expandiert wird, bevor die Luft nach außen gelassen wird, kann ein Geräusch natürlich eliminiert werden. In anderen Worten sind die gewöhnlichen Luftmotoren laut, währen die vorliegende Volumenverdrängungsmaschine leise ist.
  • A3. Luftkompressor
  • Die vorliegende Volumenverdrängungsmaschine kann als ein Gaskompressor anstelle eines Motors verwendet werden, der Gas oder Dampf verwendet. Sie kann auch als der Kompressor eines Kühlsytems eingesetzt werden. Die folgenden Vorteile können im Vergleich zu den anderen Kompressor erhalten werden.
  • a. Ein hoher Volumenwirkungsgrad kann erhalten werden, auch wenn die Kapazität nicht ausreichend groß ist.
  • b. Der Energieverlust des Gases, der stattfinden wird, wenn aufgeheiztes Gas in den Kompressor eingeleitet wird, kann verhindert werden, da der flexible Schlauch niedrige thermische Leitfähigkeit besitzt.
  • c. Sie kann leicht hergestellt bzw. bearbeitet oder maschinell bearbeitet werden, und dadurch können die Herstellkosten verringert werden.
  • d. Im Vergleich zu anderen Kompressoren benötigt die vorliegnede Volumenverdrängungsmaschine keinen Schmiervorgang. Dies bedeutet, daß die Kühlvorrichtung nicht von der Ölablagerung verunreinigt wird. Darüber hinaus kann die thermische Leitung zwischen den Teilen mit hoher Temperatur und den Teilen mit niedriger Temperatur in der Vorrichtung auf Grund des Schmieröls verhindert werden. Zusätzlich kann eine Notwendigkeit, die Möglichkeit der Mischung mit dem Schmieröl zu untersuchen, eliminiert werden, wenn ein Kühlmittel ausgewählt wird.
  • e. Da die vorliegende Volumenverdrängungsmaschine kein vorbestimmtes Kompressionsverhältnis aufweist, welches für einen herkömmlichen Schrauben- oder Walzenverdichter eingerichtet bzw. vorgesehen ist, zeigt das Kühlmittelsystem einen hervorragenden Wirkungsgrad in einem weiten Temperaturbereich. Dieser Vorteil zeigt sich auch mit Be zug auf Kolbenkompressoren.
  • C. Pumpe
  • Die vorliegende Verdrängungsmaschine kann als eine Strömungsmittelpumpe eingesetzt werden. Schematisch kann sie auf einen ähnlichen anwendbaren Bereich angewandt werden wie der von herkömmlichen Pumpen. Man kann sehen, daß eine Grenze auf einem Druckniveau von 40 Bar oder weniger vorhanden ist. Die anwendbaren Strukturen werden beispielhaft dargestellt durch eine Struktur zur Anwendung in einer Fabrik, einem Meßmotor, einem Vorgang des Hochpumpens von Wasser bei einem Bauvorgang, bei langwirtschaftlicher Bewässerungsarbeit, bei einer Zirkulationspumpe in einem Zentralheizungssystem und bei ähnlichem.
  • Die folgenden Vorteile sind aus der vorliegenden Volumenverdrängungsmaschine zu erhalten:
  • a. ein hoher Wirkungsgrad kann erreicht werden.
  • b. Die Gesamtkosten können verringert werden.
  • c. Sie kann verwendet werden, um verunreinigte Flüssigkeiten zu pumpen, wie beispielsweise Wasser mit Sand bei Bauarbeiten.
  • d. Dichtungsmittel für die Welle können aus der Struktur weggelassen werden. Die oben beschriebenen Dichtungsmittel bewirken eine Verstopfung bei den herkömmlichen Pumpen.
  • e. Die Notwendigkeit der Anwendung von Ventilen kann eliminiert werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 11 bis 14 beschrieben. Da der Betrieb der Volumenverdrängungsmaschine der gleiche ist, wie gemäß der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, wird die Beschreibung davon hier weggelassen. Dann wird nur der flexible Schlauch 4 gemäß der Erfindung beschrieben.
  • Wie in Fig. 11 und 14 gezeigt, besteht der flexible Schlauch 4 aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Gummi, und ist angeordnet, um eine zylindrische Querschnittsform aufzuweisen, wobei der flexible Schlauch 4 einen Wandteil 14a besitzt, der konstante Dicke aufweist.
  • Der Wandteil 14a des Schlauches 4 besitzt Verstärkungsfasern 15, die nicht expandiert/zusammengezogen werden können, wobei die Verstärkungsfasern 15 in den Wandteil 14a eingebettet sind. Jedoch kann er aus der Struktur weggelassen werden.
  • Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Rohr 4 derart angeordnet, daß es in kegelartiger Form ist, d. h. eine sogenannte expandierende Bauart, die vom Versorgungsanschluß 3 zum Auslaßanschluß 13 expandiert wird. Der flexible Schlauch 4 besitzt ein elastisches Verstärkungsglied 26 an seiner Innenlfläche 4a. Das elastische Verstärkungsglied 26 ist, wie in Fig. 11 gezeigt, derart angeordnet, daß es eine kreisförmige Bogenquerschnittsform besitzt, und zwar mit konstanter Wanddicke. Zwei Endteile 26a des elastischen Verstärkungsgliedes 26 sind positioniert, um Biegeteile 17 der Schlauchinnenfläche 4a gegenüber zu legen, wobei jeder der Abschlußendteile 26b angeordnet ist, um in Form einer kreisförmigen Bogenform zu sein. Wenn das Verfahren gemäß des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels wiederholt wird, dreht sich der Rotor 6 sanft. Während dieses Verfahrens wird der flexible Schlauch 4, wie in Fig. 1 gezeigt, gegen die Innenseite 2a des zylindrischen Gehäuses 2 durch die Rollen 7, 8 und 9 angelegt. Wie in Fig. 12 gezeigt, werden die Biegeteile bzw. gebogenen Teile 17 der Innenfläche 4a des Schlauches 4 entlang der Abschlußendteile 26b des elastischen Verstärkungsgliedes 26 gebogen, um eine Kreisbogenform zu bilden, während ihre Deformation durch das elastische Verstärkungsglied 26 eingeschränkt wird. Weiter werden die oben beschriebenen Endteile 26a in hermetischen Kontakt mit der entgegenweisenden Innenfläche 4a des Schlauches 4 gebracht. Daher kann eine Zerstörung des gebogenen Teils 17 aufgrund einer Ermüdung verhindert werden, und genau so kann das Leck durch die Dichtung verhindert werden.
  • Fig. 11 und 12 veranschaulichen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und zwar derart angeordnet, daß kreisförmige hohle Teile 27 an zwei Endteilen 26a des elastischen Verstärkungsgliedes 26 gebildet werden, und zwar mit einer Kreisbogenquerschnittsform.
  • Weiter ist jeder der Abschlußendteile 26b des elastischen Verstärkungsgliedes 26 derart angeordnet, daß es eine Halbkreisquerschnittsform besitzt. Als eine Folge der oben beschriebenen Anordnung der Struktur des elastischen Verstärkungsgliedes 26 können Räume bzw. Freiräume, durch die ein Gas oder Flüssigkeit leckt, und die leicht in den gebogenen Teilen 17 geformt werden können, die an der Innenseite des flexiblen Schlauches 4 positioniert sind, perfekter abgedichtet werden, da die zwei Endteile 26a weich sind, und dadurch können sie leicht verformt werden, wenn der Schlauch 4 gefaltet wird, so daß er eine flache Querschnittsform besitzt. Die Fig. 13 und 14 veranschaulichen ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in den Fig. 13 und 14 gezeigt, kann eine Struktur eingesetzt werden, die derart angeordnet ist, daß ein hohler Teil 37 im Mittelteil des elastischen Verstärkungsgliedes 36 ausgebildet wird, welches eine Kreisquerschnittsform besitzt. Darüber hinaus ist jeder der Vorderteile 36b der zwei Endteile 36a des elastischen Verstärkungsgliedes 36 angeordnet, um eine Halbkreisform aufzuweisen. Wenn der flexible Schlauch 4 heruntergefaltet wird, wird verursacht, daß die Querschnittsform des elastischen Verstärkungsgliedes 36 eine flache Form ist, wie in Fig. 14 gezeigt. Weiter wird der hohle Teil 37, der komprimiert wird, am Mittelteil des elastischen Verstärkungsgliedes 36 positioniert.
  • Das Verstärkungsmaterial kann aus einem Material hergestellt werden, wie beipsielsweis einem Synthetikharz, welches eine kleine elastische Kraft bzw. Federkraft besitzt, und zwar als eine Alternative zum Gummi oder ähnlichem mit einer großen elastischen Kraft.
  • Die Erfindung ist wie oben beschrieben angeordnet. Wenn daher der flexible Schlauch am gebogenen Teil durch die Andrück- bzw. Anlagekraft der Rollen gebogen wird, wird der Winkelgrad der Anlage durch das elastische Verstärkungsglied eingeschränkt. Darüber hinus wird das elastische Verstärkungsglied angelegt bzw. angedrückt, um verformt zu werden, während es ausgedehnt wird, und zwar an der Innenseite des Schlauches. Daher kann ein Problem, welches bei den herkömmlichen Strukturen auftritt, überwunden werden, und zwar dahingehend, daß der gebogene Teil der Innenseite des Schlauches gebogen wird, während man einen spitzen Winkel erzeugt. Darüber hinaus kann das Leck von Gas oder ähnlichem durch den gebogenen Teil verhindert werden. Folglich kann die Dauerhaftigkeit bzw. Haltbarkeit des Schlauches verbessert werden, und Energieverluste können verhindert werden.
  • Obwohl die Erfindung in ihrer bevorzugten Form mit einem gewissen Grad an spezieller Darstellung beschrieben worden ist, sei bemerkt, daß die vorliegende Offenbarung der bevorzugten Form in Konstruktionsdetails und der Kombination verändert worden ist, und daß die Anordnung von Teilen verändert werden kann, ohne vom Umfang der Erfindung, wie im folgenden beansprucht, abzuweichen.

Claims (3)

1. Flexible Schlauchmittel für eine Volumenverdrängungsmaschine mit einem flexiblen Schlauch (4) der entlang einer Innenoberfläche (2a) eines zylindrischen Gehäuses (2) derart angeordnet ist, daß sein Endteil mit einem Versorgungsanschluß (3) verbunden ist und ein weiterer Endteil desselben offen ist, wobei ferner ein Rotor (6) konzentrisch in dem zylindrischen Gehäuse (2) angeordnet ist und Rollen (7, 8, 9, 10) an den Vorderteilen des Rotors (6) vorgesehen sind und den Schlauch (4) gegen die Innenoberfläche (2a) zur Anlage bringen, wobei die Schlauchmittel folgendes aufweisen: den erwähnten flexiblen Schlauch (4); und ein in mindestens einem inneren Biegeteil (17) des Schlauchs (4) angeordnetes elastisches Glied (26, 36), wobei die zwei erwähnten Endteile (26a, 26b) des elastischen Gliedes (26) hohle Teile (27) aufweisen und/oder wobei das elastische Glied (36) einen hohlen Teil (37) am Mittelteil desselben aufweist.
2. Flexible Schlauchmittel nach Anspruch 1, wobei der flexible Schlauch (4) eine in einem Wandteil (14a) des flexiblen Schlauchs (4) eingebettete Verstärkungsfaser (15) aufweist; und wobei das erwähnte elastische Glied (26, 36, 46) angeordnet in mindestens einem inneren Biegeteil (17) des Schlauchs (4) ein elastisches Verstärkungsglied ist.
3. Flexible Schlauchmittel nach Anspruch 1 oder 2, wobei das elastische Glied (26, 36, 46) entlang der Innenoberfläche (4a) des flexiblen Schlauchs (4) angeordnet ist um eine kreisförmige Bogen-Quer schnittsgestalt zu besitzen und wobei die zwei Endteile (26b, 36b, 46b) des elastischen Gliedes (26, 36, 46) an den inneren Biegeteilen (17) positioniert sind.
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