Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich aufflexible
Schlauchmittel für eine Volumenverdrängungsmaschinee, die
weithin verwendet werden kann, beispielsweise als Motor,
als Kompressor, als Pumpe und ähnliches.
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Eine Volumenverdrängungsmaschine der oben beschriebenen
Art wird beispielhaft dargestellt durch einen
Primärantrieb.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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
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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.
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Dieses Ziel wird durch die Merkmale des Anspruchs 1
erreicht. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
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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.
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Andere und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden besser aus der folgenden Beschreibung
ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 bis 10 veranschaulichen Ausführungsbeispiele einer
Volumenverdrängungsmaschine, die die flexiblen
Schlauchmittel der vorliegenden Erfindung
verwendet, wobei die Figuren folgendes darstellen;
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Fig. 1 eine vertikale Querschnittsansicht von vorne;
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Fig. 2 eine vertikale Querschnittsansicht von der Seite;
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Fig. 3 eine Ansicht eines sich ausdehnenden Schlauches;
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Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV
der Fig. 3;
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Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V der
Fig. 3;
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Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI
der Fig. 3;
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Fig. 7 eine Ansicht eines Schlauches gemäß eines weiteren
Ausführungsbeispiels der
Volumenverdrängungsmaschine;
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Fig. 8 die in der Struktur gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels ausgeführte Arbeit;
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Fig. 9 eine Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel einer
Positioneinstellvorrichtung veranschaulicht:
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Fig. 10 eine Ansicht, die ein weiteres
Ausführungsbeispiel des flexiblen Schlauches veranschaulicht und
die Fig. 3 entspricht;
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Fig 11 bis 14 veranschaulichen die Erfindung, wobei sie
folgendes darstellen:
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Fig. 11 eine Querschnittsansicht, die ein erstes
Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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Fig. 12 eine Querschnittsansicht, die einen weiteren
Zustand der Fig. 11 veranschaulicht;
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Fig. 13 eine vertikale Querschnittsansicht, die ein
zweites Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und die
Fig. 11 entspricht;
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Fig. 14 eine Querschnittsansicht, die einen weiteren
Zustand der Fig. 13 veranschaulicht.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Wenn der oben beschriebene Prozeß wiederholt wird, dreht
sich der Rotor 6 sanft.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Dann werden die speziellen Beispiele A bis D nun
beschrieben.
A: Motor, der ein Gas verwendet
A1. Rankin-Zyklus-Dampfmotor
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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:
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a. Energieverlust auf Grund von Kondensation kann aus den
folgenden Gründen verringert werden:
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a1. Jeder Schlauch ist aus einem Material mit niedriger
thermischer Leitfähigkeit hergestellt.
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a2. Der Dampf fließt kontinuierlich in einer Richtung.
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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.
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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.
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b. Ein exzellenter Volumenwirkungsgrad kann erhalten
werden, auch wenn der Gasströmungsmitteldruck niedrig ist,
und zwar wegen einer hervorragenden Luftdichtigkeit und
verringertem Strömungsmittelverlust.
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c. Exzellente mechanische Energie ist auf Grund eines
verringerten Widerstandsverlustes zu erhalten.
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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.
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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
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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:
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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a. Ein hoher Volumenwirkungsgrad kann erhalten werden,
auch wenn die Kapazität nicht ausreichend groß ist.
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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.
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c. Sie kann leicht hergestellt bzw. bearbeitet oder
maschinell bearbeitet werden, und dadurch können die
Herstellkosten verringert werden.
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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.
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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
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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.
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Die folgenden Vorteile sind aus der vorliegenden
Volumenverdrängungsmaschine zu erhalten:
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a. ein hoher Wirkungsgrad kann erreicht werden.
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b. Die Gesamtkosten können verringert werden.
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c. Sie kann verwendet werden, um verunreinigte
Flüssigkeiten zu pumpen, wie beispielsweise Wasser mit Sand bei
Bauarbeiten.
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d. Dichtungsmittel für die Welle können aus der Struktur
weggelassen werden. Die oben beschriebenen
Dichtungsmittel bewirken eine Verstopfung bei den herkömmlichen
Pumpen.
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e. Die Notwendigkeit der Anwendung von Ventilen kann
eliminiert werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.