DE883563C

DE883563C - Rotary piston machine with rotating displacement vanes

Info

Publication number: DE883563C
Application number: DER5848A
Authority: DE
Original assignee: KARL RABE DR MED
Current assignee: KARL RABE DR MED
Priority date: 1951-04-28
Filing date: 1951-04-28
Publication date: 1953-08-03

Description

Drehkolbenmaschine mit drehbaren Verdrängerschaufeln Bei Drehkolberipumpen. wurde schon vielfach versucht, mit drehbaren Schaufeln zu arbeiten, wobei die Drehung der Schaufeln durch Maschinenelemente erfolgte. Diese bekannten Einrichtungen konnten aber nicht befriedigen, da diese entweder zu schwerfällig waren oder sich nicht genügend den Strömungsverhältnissen anpassen konnten.Rotary piston machine with rotating displacement vanes For rotary piston pumps. many attempts have been made to work with rotating blades, whereby the rotation the blades were made by machine elements. These well-known bodies could but not satisfactory, as these were either too cumbersome or not themselves were able to adapt sufficiently to the flow conditions.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Antrieb der drehbaren Schaufeln, die darin besteht, daß die in einem Kreis angeordneten Schaufein um den Mittelpunkt dieses Kreises umlaufen und dabei von einem Planetenradgetriebe, dessen feste Sonnenachse in diesem Mittelpunkt liegt, zwangsläufig um ihre eigene Mittelachse gedreht werden. Da sich bei der Drehung der Schaufeln, entsprechend ihrer unterschiedlichen Winkelstellung zur Umfangsrichtung, der Kanalquerschnitt ändern muß, verlaufen die Kanalwände auf abgestimmten Kurven.The invention relates to a device for driving the rotatable Shovels, which consists in that the blades arranged in a circle around the Revolve around the center of this circle and by a planetary gear, its fixed sun axis in this center is, inevitably around its own central axis to be turned around. As the blades rotate, according to their different Angular position to the circumferential direction, the channel cross-section must change, the run Channel walls on coordinated curves.

Einzelheiten der Erfindung sind an Hand. der Zeichnungen erläutert.Details of the invention are provided. of the drawings.

Fig. i ist ein schematischer Querschnitt durch die Pumpe nach der Erfindung; Fig.2 zeigt schematisch die Anordnung des Planetenradgetriebes für vier und Fig. 3 für acht Schaufeln; Fig. q. und 5 sind Längsschnitte durch die Getriebeteile.FIG. I is a schematic cross section through the pump according to FIG Invention; Fig.2 shows schematically the arrangement of the planetary gear for four and FIG. 3 for eight blades; Fig. Q. and Fig. 5 are longitudinal sections through the gear parts.

Aus Fig. i ist ersichtlich, wie eine bikonvexsymmetrische Schaufel s auf ihrem Umlauf durch den Kanal i9 verschiedene Stellungen einnimmt, während in Fig. 2 und 3 die Getriebeeinrichtung mit den hierdurch veranlaßten Wirikelste.llun:gen der Schaufeln veranschaulicht ist. Gemäß Fig. 2 liegt die Schaufellängsachse der obersten. Schaufel 5 (im Kanal iga) horizontal, während die weiteren Schaufeln fortlaufend um jeweils 45° mehr gedreht sind. Die Längsachsen der Schaufeln zeigen so immer auf den Schnittpunkt der Senkrechten I-I mit der Kreisbahn -7 im engsten Kanalquerschnitt.From Fig. I it can be seen how a biconvex symmetrical blade s occupies various positions on its orbit through the channel i9, while In Fig. 2 and 3 the transmission device with the Wirikelste.llun: gen caused by this of the blades is illustrated. According to Fig. 2 is the blade longitudinal axis the top one. Blade 5 (in the iga channel) horizontally, while the other blades are continuously rotated by 45 ° more. Show the longitudinal axes of the blades so always on the intersection of the vertical I-I with the circular path -7 in the narrowest possible way Channel cross-section.

In einem Pumpengehäuse i bilden die Wände 2, 3 den Arbeitskanal ig, i911 veränderlichen Querschnittes, in. dem die Schaufeln 5 umlaufen. Die Schaufeln 5 bewegen sich mit ihrem Mittelpunkt, der Drehachse 6, auf einer Kreisbahn 7 um die Achse 8, die zu der in der Nabe 16 gelagerten Welle 9 gehört. Mit den Schaufeln 5 fest verbunden sind die Zahnräder io (Fig. 2). Zwischen dem Einlaß 21 und dem Auslaß 22 liegt eine verengte Kanalführung 13 für die flachliegenden Schaufeln 5a,-5b; die diesen Kanal abschließen. Auf dem mit dem Gehäuse i fest verbundenen Zapfen 17 sitzt das feststehende Rad i i, die Sonne des Planetenra.d-.getriebes (Fig.2 und 4), um das die Planetenräder 12 umlaufen, die ihrerseits in. die Zahnräder io der Schaufeln 5 eingreifen, so daß diese während eines Umlaufes auf der Kreisbahn 7 sich um i8o° drehen. In Fig. 2 sind vier und in Fig. 3 acht Zahnräder io vorgesehen.In a pump housing i, the walls 2, 3 form the working channel ig, 1911 variable cross-section in which the blades 5 rotate. The shovels 5 move with their center point, the axis of rotation 6, on a circular path 7 the axis 8, which belongs to the shaft 9 mounted in the hub 16. With the shovels 5 firmly connected are the gears io (Fig. 2). Between the inlet 21 and the Outlet 22 is a narrowed channel guide 13 for the flat blades 5a, -5b; who complete this channel. On the pin firmly connected to the housing i 17 sits the stationary wheel i i, the sun of the planetary gear (Fig. 2 and 4), around which the planet gears 12 revolve, which in turn in. The gears io of the blades 5 intervene so that they during one revolution on the circular path 7 rotate i8o °. In FIG. 2 four and in FIG. 3 eight gears are provided.

In den Fig. 4 und 5 ist an Schnitten gezeigt, wie das Planetenriadgetriebe mit den Schaufeln in der Pumpe angeordnet ist. Fig.4 ist dabei ein Schnitt durch die gesamte Pumpeinrichtung, während in Fig. 5 nur das Getriebe dargestellt ist.4 and 5 is shown in sections, such as the planetary gear is arranged with the blades in the pump. Fig.4 is a section through the entire pumping device, while in Fig. 5 only the transmission is shown.

Je nach der Drehrichtung kann die Drehkolbenmaschine als Flüssigkeitspumpe oder Kompressor, als Teil eines hydraulischen Getriebes oder auch als Schiffsantrieb verwendet werden, im besonderen aber als Pumpe für Flüssigkeiten und Gase.Depending on the direction of rotation, the rotary piston machine can be used as a liquid pump or compressor, as part of a hydraulic transmission or as a ship propulsion system can be used, but in particular as a pump for liquids and gases.

Im Pumpengehäuse i ist die Welle g zentral gelagert, welche mit der Trommel 23 fest verbunden ist. Die Trommel 23 wird von einem Deckel 14 verschlossen, welcher in eine im Gehäuse i gelagerte Nabe 15 ausläuft. Durch diese führt -der mit Gehäuse i fest verbundene Zapfen 17 in die Trommel 23 hinein und trägt auf seinem freien Ende das feststehende Sonnenrad i i. Um die Sonnenradachse 8 bewegen sich vier Planetenräder i2, welche mit ihren Drehachsen 4 in der Trommel 113 und im Deckel 14 gelagert sind. Mit je einem der Planetenräder 12 stehen in; Zahnverbindung je ein. oder zwei Zahnräder io, insgesamt also vier oder acht, welche mit ihren Drehachsen 6 ebenfalls. in der Trommel 23 und im Deckel 14 gelagert sind und auf der Kreisbahn 7 umlaufen. Die Drehachsen 6 führen über ein tellerförmiges Zwischenstück 18 zu den bikonvexsymmetrischen Schaufeln 5 (Fig. 5). Der Druckkanal ig trat einen rechteckigen,, veränderlichen Querschnitt und wird durch die zylindrischen Wände 2 und 3, die entsprechend der Schaufelform und der Schaufelbewegung bei wandschlüssigem Anliegen exzentrisch zueinander liegen, und die Stirnwand i3 des Gehäuses i gebildet. Die vierte Wand des. Druckkanals. wird durch die Trommel 23 gebildet. Eimaß 2i und Auslaß 22 führen zum und vom Druckkanal ig und sind durch dessen engsten Querschnitt 1911 voneinander getrennt. Die Länge dieses Teils 1g11 des Druckkanals ig muß dabei zwei Schaufellängen betragen, damit in keinem Augenblick des Umlaufes eine freie Verbindung zwischen dem Auslaß 22 und dem Einlaß 21 entstehen kann; so daß der Kanal 1911 stets durch mindestens, eine, im Grenzfall durch zwei Schaufeln .5 verschlossen ist. Die Anzahl der Schaufeln 5 ist am besten geradzahlig zu wählen, bleibt aber dem Belieben des Konstrukteurs überlassen.In the pump housing i, the shaft g is centrally mounted, which with the Drum 23 is firmly connected. The drum 23 is closed by a cover 14, which ends in a hub 15 mounted in the housing i. Through this leads -der with housing i firmly connected pin 17 into the drum 23 and carries on his free end the fixed sun gear i i. To move the sun gear axis 8 four planet gears i2, which with their axes of rotation 4 in the drum 113 and in the cover 14 are stored. With one of the planet gears 12 are in; Tooth connection each a. or two gears io, a total of four or eight, which with their axes of rotation 6 also. are stored in the drum 23 and in the cover 14 and on the circular path 7 circulate. The axes of rotation 6 lead via a plate-shaped intermediate piece 18 the biconvex symmetrical blades 5 (Fig. 5). The pressure channel ig entered a rectangular, variable cross-section and is defined by the cylindrical walls 2 and 3, corresponding to the shovel shape and the shovel movement eccentric when it is in contact with the wall lie to each other, and the end wall i3 of the housing i is formed. The fourth wall of the. pressure channel. is formed by the drum 23. Measure 2i and outlet 22 lead to and from the pressure channel ig and are 1911 from each other by its narrowest cross-section separated. The length of this part 1g11 of the pressure channel ig must be two blade lengths so that there is no free connection between the outlet 22 and the inlet 21 can arise; so that the canal 1911 always through at least one, in the borderline case by two blades .5 is closed. The number of the blades 5 is best to choose an even number, but this is left to the discretion of the Left to the designer.

Die Kraftübertragung erfolgt von der Antriebsmaschine über .den Flansch 16 der Welle 9, die Trommel 23 mit dem Deckel 14 und die Rollenlager der Drehachsen. 6 auf die Schaufeln 5. Die Schaufeln 5 gleiten dabei wandschlüssig auf den Wänden 2, 3 und 13 des Druckkanals ig und saugen so das zu fördernde Arbeitsmittel durch den Einlaß 21 an und drücken es, zum Auslaß 22 wieder hinaus. Ein geringer, stets gleichbleibender Teil des Arbeitsmittels tritt _ durch die engste Stelle des Druckkanals 1g11 zwischen den hier nahezu tangential stehenden Schaufeln 511 und 5b wieder zum Einlaß 21 über. Da dieser Anteil der Ansaugmenge wieder hinzugefügt wird, tritt ein nennenswerter Verlust kaum ein-.The power is transmitted from the prime mover via the flange 16 of the shaft 9, the drum 23 with the cover 14 and the roller bearings of the axes of rotation. 6 on the blades 5. The blades 5 slide flush on the walls 2, 3 and 13 of the pressure channel ig and thus suck through the working fluid to be conveyed the inlet 21 and push it out to the outlet 22 again. A little, always The constant part of the work equipment passes through the narrowest part of the pressure channel 1g11 between the blades 511 and 5b, which are almost tangential here, again to the Inlet 21 over. As this portion of the intake volume is added again, occurs hardly a significant loss.

Der Druckkanal i9 ist günstig gestaltet. Durch die. Vielzahl der von den Schaufeln -5 begrenzten. Förderzellen tritt nur ein. geringer, stufenweiser Druckanstieg längs der Kreisbahn ;7 im Bereich des breiten Teils des Druckkanals ig zwischen Einlaß 21 und Auslaß 22 auf. Der Lastangriffspunkt der einzelnen, Schaufeln 5 liegt im Mittel auf der Kreisbahn 7. Die Kräfte auf die einzelnen Schaufeln sind daher ausgeglichen. Durch das Planetenradgetriebe brauchen somit nur geringe Kräfte für die Drehung der Schaufeln 5 übertragen zu werden. Schließlich befinden sich sämtliche umlaufenden Teile in einer stets gleichförmigen Drehbewegung um die verschiedenen Drehachsen, so daß keine Massen bes.chleunigungskräfte oder -momente auftreten. Dies erlaubt wahrscheinlich sehr hohe Drehzahlen, deren Grenze freilich erst durch die Praxis zu bestimmen sein wird.The pressure channel i9 is designed inexpensively. Through the. Variety of from the blades -5 limited. Funding cells just enter. lower, more gradual Pressure increase along the circular path; 7 in the area of the wide part of the pressure channel ig between inlet 21 and outlet 22. The load application point of each, shovel 5 lies on average on circular path 7. The forces on the individual blades are therefore balanced. Due to the planetary gear, only small forces are required for the rotation of the blades 5 to be transmitted. Finally there are all rotating parts in an always uniform rotating movement around the various Axes of rotation so that no mass acceleration forces or moments occur. This probably allows very high speeds, the limit of which is of course only through the practice will have to be determined.

Die .geschilderte Drehkolbenpumpe ist sowohl als Flüssigkeits- wie auch als Gaspumpe zu verwenden.The rotary lobe pump described is both as a liquid and can also be used as a gas pump.

Bei einer Umkehrung des Systems tritt das Arbeitsmittel unter Druck in den Einlaß 2i ein und nimmt die Schaufeln 5 auf dem Wege zum Auslaß. 22 mit. Die Kraftübertragung erfolgt hier entgegengesetzt von den Schaufeln 5 zur Welle g. Dies ist sowohl bei einem Flüssigkeits- als auch bei einem Gasstrom möglich. Bei der Gegeneinanderschaltung von zwei der beschriebenen Drebkolbenmaschinen lassen sich durch verschiedene Querschnitte der Kanäle ig sogar bestimmte Über- oder Untersetzungsverhältnisse. erreichen.If the system is reversed, the working fluid comes under pressure enters the inlet 2i and takes the blades 5 on the way to the outlet. 22 with. The power transmission takes place in the opposite direction from the blades 5 to the shaft G. This is possible with a liquid as well as with a gas flow. If two of the three-piston machines described are switched against one another, leave them Due to the different cross-sections of the channels ig even certain step-up or step-down ratios. reach.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Rotary piston machine with rotatable Verdrähgerschaufeln, characterized in that the blades (5) are inevitably rotatable by 180 ° during one revolution, they are in a working channel (2, 3) of variable cross-section and lie with their axis of rotation on a center point (8) concentric to the gearbox Go around circle (7).

2. Pump according to claim i, characterized in that that the blades (5) rotate through a planetary gear (io, 11, 12) be rotated around their own axis (6).

3. Pump according to claim i, characterized in that that between the inlet (21) and the outlet (22) of the working channel (i9) a narrowed Channel piece (iga) is arranged, which through the shallow blades (5a.5 '') is tightly closed. d .. Pump according to claim i, characterized in that the blades (5) have a biconvex symmetrical cross-section.