EP0102441A2 - Pump or motor engine having conical ring elements - Google Patents
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- EP0102441A2 EP0102441A2 EP19830100345 EP83100345A EP0102441A2 EP 0102441 A2 EP0102441 A2 EP 0102441A2 EP 19830100345 EP19830100345 EP 19830100345 EP 83100345 A EP83100345 A EP 83100345A EP 0102441 A2 EP0102441 A2 EP 0102441A2
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Definitions
- the invention relates to hydrostatic or pneumatic units in which fluid flows through a periodically increasing and decreasing working chamber, such as pumps, compressors, fluid motors, internal combustion engines or gears.
- a periodically increasing and decreasing working chamber such as pumps, compressors, fluid motors, internal combustion engines or gears.
- fluid is pumped or a rotor is driven by fluid in the motor.
- Pumps and motors are used as hydraulic pumps and hydraulic motors in many industries.
- the simplest pumps are plastically deformable diaphragm pumps for low pressures, in which the diaphragm forms a conical ring element in places.
- Pumps for very high pressures are used in water jet snow machines, for example, and often have to deliver high water pressure of a thousand or several thousand bars.
- Pumps with membranes which can also be flexible metals, are known, for example, from US Pat. No. 3,861,277.
- Pumps for very high pressures for example for water jets (water jet) snow machines are known from the catalogs of the specialist companies and consist of a hydraulic piston of large cross section for driving the water pump piston of small cross section or they are mechanically driven piston pumps with several pistons next to each other and the axes of the pistons mostly in a common plane.
- the membrane pumps mentioned correspond to the preamble of patent claim 1.
- the diaphragm pumps have so far not been used as high-pressure water pumps for water-jet cutting systems, because they only let low pressures of a few, or in the best pressure-resistant versions up to a maximum of 100 bar.
- the invention effectively remedies this. Because it creates according to the characterizing part of claim 1 a centering and a support on the ring element with the conical part.
- the centering ensures the correct position of the element and the support prevents the conical element from deflecting away from the inner cavity to the outside axially.
- the elements are designed in such a way that seals can be used which seal perfectly against high pressure from the working chamber without being exposed to any movement with sliding parts.
- the previous rubbing off of the seals is therefore completely eliminated, since the corresponding seal of the invention is at all times at rest, ie does not slide on a surface when the fluid is not lubricating.
- the invention as characterized in the claims, therefore solves the problem of replacing the seals which previously sealed under sliding against non-lubricating fluid and which rub off quickly with non-wearing seals which do not seal under sliding, and which are known from the preamble of claim 1 To make membranes or elements with conical parts for very high pressures reliable.
- the object of the invention for high pressure can only be achieved by following the precise rules of the invention. Otherwise the elements will break under too high internal tensions.
- a corresponding control device suitable for the high pressures must be arranged for controlling the stroke of the elements.
- This control is called drive arrangement in the patent application, whereby this word should include that, when used in the engine, it is driven by the pressure effect of the fluid in the working chamber, ie it does not drive itself.
- the drive arrangement must be able to overcome or absorb the high forces acting on the elements and it is therefore expedient to use particularly high-pressure piston shoes in the unit in order to periodically move the support accordingly, or the reciprocating piston , which controls the movement of the conical parts of the elements, to drive periodically accordingly, or to absorb its driving forces and to utilize them in the engine.
- piston shoes, pistons, pressure pistons and propellants or auxiliary parts developed in this way for the elements of the invention also prove to be usable in general hydraulic pumps, hydraulic motors, compressors or gearboxes, or also in internal combustion engines, without the conical elements being arranged in them have to.
- Fig. 64 is part of FIG. 17 and trimmed to such a format that this figure can be placed as a figure alongside the summary.
- Figure 1-A shows an element of the invention with the conical part 1, at the radially inner end of which the approximately axial extension 21 is located.
- the ring element is hollow on the inside and forms the interior 22.
- the approximately cylindrical outer surface 59 can be attached to the radially outer end be.
- the inner axial extension can form an inner or outer cylindrical guide or holding surface 28.
- Each ring element with a conical part forms a hollow front side 91 and a bulged, non-hollow rear side 92 at the relevant axial end.
- the front of the conical part of a ring element forms an inner space 114, which is not identical to the space 22 radially within the inner diameter of the ring element. This is because both spaces 22 and 114 have associated functions which are to be calculated differently in units of the invention.
- Vortexraum in the radial inside this element has a recess which can be limited radially by the cylindrical surface 29th
- the interior or the inner chamber 25 is thus obtained, and under the conical part 2 the working chamber or cone chamber 114.
- the axial extension 23 can form an inner seat for receiving an element of FIG. 1. If desired, a receiving space 24 is formed,
- FIGS. 1-B The special feature of FIGS. 1-B is therefore that an approximately cylindrical extension 23 is formed on a conical ring 1 in the axial direction at its radially outer end.
- FIGS. 1-A and 1-B By viewing FIGS. 1-A and 1-B together, it can be seen that it is possible to provide the axial extension 21 of FIG. 1-A with an outer diameter that corresponds to the inner diameter 29 of the conical part 2 of the element of FIGS. 1- B corresponds. Then you can assign an element of FIG. 1-A with its back end 92 to the back end of an element of FIGS. 1-8 and insert the element of FIG. 1-A into the element of FIG. 1-B. The element set in FIG. 5 is thus obtained.
- the upper element 2 of FIG. 5 encompasses the radial outer surface 59 of the ring element 1 with the radially outer axial extension 23.
- the axial rear end of the ring element 2 therefore shows in the front of the ring element 2 of FIG. 1-B, so that there is between the two elements 1 and 2 Form two cone chambers 114 and unite to form a common cone chamber 14.
- This ring element set can be continued by any number of element pairs, in that an element 1 is assembled to an element 2 and a further element 1 to the element 2.
- the element set of FIG. 5 thus allows a plurality of elements in a self-centering and self-holding element set. It forms a plurality of inner chambers 22 and 25 and a plurality of cone chambers 114, all of which are connected to one another. They then form a common inner cone chamber 14 and a common interior space 2.25.
- FIG. 5 therefore shows as a special feature that two elements containing conical ring parts (1, 2 or 3, 4) rotated 180 degrees axially one behind the other are arranged coaxially, for example according to FIGS. 5, 6 or 7.
- the ring element set in FIG. 5 easily eliminates a disadvantage of the prior art known to me, which is described in FIG.
- Figure 8 shows a set of conventional disc springs. To center them, they require a central guide pin 51, which holds the individual plate springs 52, 53 axially one behind the other.
- This central guide pin 51 is saved by the embodiment according to FIG. 5 of the invention. Friction of the disc springs 52, 53 on the guide pins 51 is also avoided. The grinding of the hardened pin 51 is saved.
- the exemplary embodiment of the invention according to FIG. 5 is simple and cheap, since the ring elements can be punched. However, it must be noted that the spring forces are indistinguishable from the commercially available and standardized disc springs, since the axial extensions 21 and 23 increase the resilience of the conical parts 1, 2 of the elements 1, 2. If one wishes to have soft blocks of FIG. 5, the thicknesses of the axial extensions 21, 23 are weakened or shortened.
- the set of elements in FIG. 5 does not yet contain any seals for the sealing of the hollow spaces within the conical parts of the elements.
- This set of Figure 5 is therefore particularly suitable as a replacement for conventional plate television sets. Not necessarily as an element set for pumps or motor units, since it does not contain any seals to seal the working chambers between the elements. 5 therefore serves in particular to explain the simple assembly of elements. If it turns out that the elements of FIGS. 1-A, 1-B and the assembly of FIG. 5 are already known, protection from patent claims for these figures is dispensed with and these figures only serve to explain the technology used . However, if the elements of these figures prove not to be known in the examination procedure, the right is reserved to file a patent claim in accordance with the defined special features of these figures, if necessary in a divisional application.
- FIG. 2 describes and shows a set of elements of the invention which is particularly suitable for use in pumps and motors, unless excessively high pressures in the fluid are required.
- These radial plan parts 27, 47 and 140 cannot be clearly defined in the German language, since the German language makes no difference between an independent, individual part and the part of a whole. In English, however, they are clearly definable as “portions" 47,27,140.
- the conical parts 1 and 2 are “portions" of the elements in question, and also the axial continuations 21 and 48 are "portions" of the elements 1 and 2 of FIGS.
- the radial inner end piece of FIG. 2-A is provided with the flat piece (portion) 140, while the radially inner end piece of FIG. 2-C is provided with the flat piece, portion, portion 140, at the inner end of which the axillary process 21 is located.
- the element of FIG. 2-A has on its radially outer piece the plan piece, plan part, portion 47, on the radially outer end of which the axial extension 48 is located.
- the element of the figure 2-C has on the radially outer part, piece, portion the flat part, piece, portion 27.
- the flat parts, pieces, portions form the flat surface parts, pieces, portions 240, 340, 147 at their axial ends , 3,133,4,444 and the axial extensions form the cylindrical partial surfaces, surface portions 28,15,148,59, which can also be cylindrical partial surfaces at the radial ends of flat parts.
- Figure 2-B shows an outer ring 8 and an inner ring 6, the inner ring being placed centrally in the outer ring and a chamber or a seat for receiving a seal 7 being formed between the inner ring and the outer ring, which (also) in the figure is denoted by 7, although the sealing ring 7 is not drawn in the seat 7 in order to show the parts 6 and 8 and the space 7 more clearly.
- FIG. 2-D shows the support 10 required according to the characterizing part of claim 1, which in this case is designed as a ring with a specific inner and outer diameter in order to perform the special task intended in this FIG fulfill.
- the purpose of the arrangement of what has been described so far for FIG. 2 results from the assembly figure 2-E, in which all parts of FIG. 2, that is to say the parts of FIGS. 2-A to 2-D, are combined are mounted.
- the outer ring 8 is placed in the axial extension 48 of the element 1 and then the sealing ring 7, not shown, is placed in the sealing ring bed 7 within the inner diameter of the outer ring 8.
- the sealing ring 7 is somewhat thicker than the axially equally thick outer and inner rings 8 and 6.
- the inner ring 6 is placed in the sealing ring 7, which centers the inner ring 6 in the outer rings 8.
- the conical portions 1 and 2 of the elements of FIGS. 2-A and 2-C simultaneously define the numbers 1 and 2 of the elements of FIGS.
- the ring 10 is then placed as a support on the rearward end of the element 2, so that a part of it touches one axial end of the Plamflawchen portion 4 of the element 2. Then an element 1 can again be fitted, another element 2 and so on to the element 1, and the respective element 1 is centered with the inner surface 82 on the outer surface 15 of the element 2.
- the axial thickness of the rings 6, 8 and 10 must be taken into account and the corresponding centering parts 48, 21 must be so long in the axial direction that the radial of the relevant element parts and the rings and / or Seals remain.
- the arrangement of the rings 8 and 10 is an important feature of the present invention, without which and without their correct dimensioning together with the neighboring parts in FIG. 2-E no reliable pump or motor unit of the invention can be created . It should also be noted that the arrangement of Fig. 2 can be used for the subcritical area of the pump and motor units, but not for the supercritical pressure area of the pump and motor units, the difference between the two areas later is explained in the description of the figures.
- FIG. 3 shows a ring element of the invention similar to FIG. 1 in longitudinal section.
- the conical part 3, which forms the conical chamber 27, has a radially flattened radial flattening at the radially inner end with the bearing or hat or support surfaces 38, 41 and at the radially inner end of the flattened area between the axial surfaces 38, 41 there is the axial extension 42 with the approximately cylindrical outer surface 41 and the bore 39.
- the outwardly directed axial extension 24 which is on the outer side axial end merges into a radially outward directed radial extension 33, at the radially outer end of which the inward directed axial extension 32 is located.
- the extensions 34, 33, 32 thus form an annular chamber 31, which can serve the exception of a plastic sealing ring 75.
- this can be an O-ring.
- pointing inward means that the direction points to the front of the conical part 1, 2, 3, 4, 5, 6, while pointing outward means that the direction points to the rearward end of the conical part 1, 2, 3, 3 , 4,5,6 to shows.
- So outward means in direction 92 of FIG. 1 and inward means in direction 91 of FIG. 2.
- inward and outward means the radial direction in question perpendicular to the axis of the conical part 1, 2, 3, 4, 5 or 6.
- FIG. 4 is a longitudinal section through the element with the conical part 4 that is complementary to the element of FIG. 3.
- the conical part 4 merges at the radially outer end into the radially flat extension 47, at the radially outer end of which the axially inward axial extension 48 is formed. It can form a radially inner seat and space 49 can be formed within the axial extension 48, which can serve as a receiving space and as a centering for the element 3 of FIG. 3.
- the conical space 50 forms within the conical part 4, while the conical space 37 formed in the conical part of FIG. 3.
- the conical part 4 merges into the radially flat and radially inwardly directed radial extension with that of the bearing surface 45.
- the axial extension 43 is directed outward and may form the seat surface 44 cylindrically inside.
- the outside seat 41 of FIG. 3 can be dimensioned such that it fits into the inside seat 44 of FIG. 4.
- the outside diameter of the extension 32 of FIG. 3 can be dimensioned such that it fits into the inside diameter of the extension 48 of FIG. 4.
- FIG. 7 shows external parts of a set of elements which FIGS. 3 and 4 mount similar elements to one another.
- the conical parts are designated in the set of Figure 7 with 5 and 6 and have at their radially inner ends the same parts as the ring elements of the Fi guren 3 and 4.
- Radially outward is the radially flat outer part, which connects to the conical part 5 3, so that a further radius extension 55 can be arranged on the radially outer part of the axial extension of the element with conical part 6 and parts 34, 33, 32, 31 known from FIG. 4, which can then also be arranged with may be provided with an outer axial extension 56, so that the element with conical part 6 in the extension 57 and 58 of the element the conical part 5 is mountable.
- FIG. 6 shows a longitudinal section in the radial direction through pump parts or motor parts of an assembly, insofar as these relate to the chambers or neighboring parts, and FIG. 6 is at the same time a cross section through the shaft with an eccentric body of the assembly.
- the cross step through the shaft 11 is thus a radial cut and thereby at the same time a longitudinal cut through the ring elements, since these are installed radially to the shaft axis.
- the unit of FIG. 6 can be used as a pump, in particular also as a high-pressure water pump or pump for gases and non-lubricating media. But you can also drive the unit through appropriate media and use it as a motor if you control the inlet and outlet means, for example, the valves 11, 12 accordingly and have a drainage flow from the corresponding media.
- test unit corresponding to the example in FIG. 6 was tested in 1981. It used ring elements with clamping according to the already mentioned patent application from July 1981. At the end of the year, this unit reached over 1000 bar pressure in the water conveyed by the unit with 75 percent volumetric efficiency. It is hoped that this technical data can be further improved.
- FIG. 6 can be a motor or a pump. Since pumps are still known as motors, it is described again below as a pump, namely as a water pump. What is meant here, however, is that instead of water (Water in FIG. 6), any other non-lubricating medium can also be pumped or used as an engine driving fluid.
- the surrounding lubricant is designated “Oil" in FIG. 6. Should be understood. also that, when the pump is described below, the unit is and can be a motor if a pressure medium is supplied to the chambers 14 or the chamber 14 under time control in relation to the downward stroke of the reciprocating piston 8 through the inlet means 11.
- the inlet valve 11 has a valve head with a seat 60, which is designed in such a way that totarum in the delivery chamber 14 is avoided.
- the valve head is therefore flat at the front and sits in an inclined seat 60.
- the outlet valve 12 is correspondingly close to the working chamber 14, so that no large dead space can form in the line to the outlet valve 12. Dead space is avoided in the chamber 14, since dead space causes internal compression in the fluid at high pressures and then the unit can no longer work effectively with many hundreds or a few thousand bars if dead space remains in the pump chamber 14.
- the ring elements of the invention and the parts assigned to them are designed in such a way that totarum is avoided or limited to an inevitable minimum volume.
- a corresponding housing part forms the space 80 for at least partially accommodating the pump parts. It is preferred to attach a guide or holding or securing surface 81 which delimits the individual space 80.
- FIG. 6 shows only one of the spaces 80 with only one pump system in it.
- the pump has several rooms or pumping systems, for example 5.7, etc.
- the piston shoe 9 is provided in the exemplary embodiment with the guide fingers 67, which always remain within the securing wall 81 of the recess 80, so that the piston shoe cannot fall out of the space 80. With this arrangement, a positive connection between eccentric body 10, piston shoe 9 and reciprocating piston 8, and the ring elements can be avoided. This makes the unit simple, cheap and reliable.
- the reciprocating piston is provided with a radially extending bearing surface which, when the adjacent ring element is fully compressed, supports the relevant ring element fully axially so that it cannot bend in the chamber 14 at high pressures.
- centering is also provided, for example as a recess, with which one of the axial extensions of one of the ring elements in the reciprocating piston or on it can be supported and centered.
- the housing or commercial head of the chamber 80 which can also be a cover, has a corresponding surface for the secure mounting of the ring element adjacent to the head 7.
- the chamber 14 is also sealed from the head 7, for example by a seal 77 and the surface facing the adjacent sealing element, so that it fully supports the adjacent ring element axially when the ring elements are fully compressed. Again, so that the ring element cannot bend under high pressure in chamber 14.
- the intermediate rings 64 in the same way prevent the bending of adjacent ring elements under high pressure in the chamber 14 by pushing the adjacent ring elements 1, 2, 3, 4, 5, 6 when they are fully compressed.
- FIG. 6 shows the lowest position of the reciprocating piston and the piston shoe, that is to say parts 8 and 9, in which the chamber (s) 14 have the greatest volume.
- the axial inner sides of the pairs of ring elements lie directly against one another without an intermediate space, the lower ring element with the rear side on the support surface of the piston 8 and the inner surface of the upper ring element then lies closely against the end face of the head 7 without any space .
- Lubricating oil is normally passed into room 80 and into the interior of the housing so that the drive parts and the ring elements do not rust on the outside. Inside they can be coated with rust-free layers or overlays,
- the piston shoe is provided with hydrostatic pressure fluid pockets 70, 72, 71, 68, 69 which are provided by a pressure fluid supply line, for example 73 , for example, are fed from the axial end of the piston shoe 9 and which carry the radial forces on the piston shoe, the eccentric body and the reciprocating piston, that is to 8,9,10 together with the sealing surfaces and wings surrounding them and friction between these parts save up.
- the fluid pressure in the hydraulic oil in the pockets 68 to 72 is often similar to that in the chambers 14.
- the lubricating pressure pump therefore often follows the construction parts of the main pump, but in smaller dimensions. Corresponds to the dimension of the pump of Figure 6 on a scale of 1 1 1, then forces of many tons can occur on the piston shoe, which are then often taken up to 98 or more percent by the pressure pockets, together with the mentioned sealing surfaces and wings .
- the unit of FIG. 6 has many practical applications, for example it is used as a water pressure pump for water jet cutting systems.
- a water pressure pump for water jet cutting systems.
- 1000 bar pressure in the water jet multiply the service life of the cutting teeth.
- spraying of asphalt markings as well as for the high-pressure injection of fuels in engines, It is also intended to be used for injecting water into internal combustion engines,
- the unit also replaces tons of previous pressurized water systems from Water-Jet cutting systems by building a small radial piston unit with a diameter of just under 400 mm.
- the testing and application of the unit and the ring elements has only just begun and therefore further training and applications are not excluded.
- Figure 6 is one of many aggregates that are made possible by the invention.
- the ring element pairs consist of fiber materials, for example carbon fiber, the pairs being glued to one another, for example by means of epoxy resin.
- the elements 1 and 2 are flattened at their outer ends for the purpose of connection with epoxy resin, that is to say expanded radially so that they are glued together in the connection area, adhesive area 23 and form the pump chamber 61 between.
- the radially inner ends of the elements 1 and 2 are also flattened, that is to say provided with radially inwardly extending flat parts, the upper pair 1, 2 being connected to the lower pair 1, 2 by the connecting surface, adhesive surface 24.
- the handiness arises in particular from the fact that one can glue a number of such element pairs directly to an element column by means of the inner bores or recesses 35, so that the column is then a finished installation piece with large pump or motor chambers 61 and large pump - or motor - stroke allowed.
- the fiber is very durable.
- the conical shape results from shapes in conical shapes in which the fibrous materials are inserted and coated with epoxy resin or other compounds and then dried.
- the fluid pressure in the chamber 61 reaches a certain level, namely the critical pressure
- the fluid pressure is so high that it compresses the element in question somewhat and your seal to the adjacent part more fully exists, some leakage of fluid then escapes between the element in question and the neighboring part, for example the pump head or the second, the neighboring element out of the working chamber 61.
- the pump or motor leaks at critical pressure.
- the height of this critical pressure depends on the preload, the thickness and the radial dimensions of the element in question. The material can also be important.
- FIG. 10 forms a fluid-flowed unit with conical elements for the supercritical range, that is to say for the pressure range which lies above the critical pressure.
- This unit for the supercritical range consists in that an outer ring is arranged in which a plastic seal 7 is inserted.
- the conical elements 11 and 12 have on their outer parts (radial outer parts) a radial plane surface, which is placed on the relevant axial end surface of the outer ring 8. If only a single element is used as a working unit, as for example in FIG. 29, then the relevant flat surface is firmly screwed onto the pumps or motors head 48 by means of a holder 91 on the radial outer part of the element.
- the working chamber 61 is then sealed by the relevant plastic seal, for example by the O-ring 7, as shown in FIG.
- the two elements 11 and 12 with their chambers 61 are assigned to one another, placed on the radially flat surfaces of the outer ring 8 in question and by means of a holder 9 on the radial ones Wrapped around external parts and firmly connected so that the flat surfaces of the elements remain firmly placed on the flat end surfaces of the outer ring 8. Because of the radial deformation when the elements 11, 12 are pressed together in the axial direction, a small radial space 18 is left radially outside the elements 11, 12, to the adjacent inner wall of the recess in the holder 9, so that the holder 9 has the radial extent in the axial direction Compression of the elements 11, 12 does not interfere.
- the holder 9 must be very strong for high pressure in the fluid in the supercritical range. It may exceed the thickness of the elements 11, 12 and its radially outer part must have a minimum radial thickness, so that the holder 9 does not bend or break under the high pressures in the fluid in the chamber or chambers 61.
- an inner ring 6 is usually inserted, which has a bore for connecting the adjacent chambers 61 and which advantageously corresponds to the thickness of the outer ring 8 in terms of thickness and efficiency.
- the outer ring 8 and the inner ring are leveled together, for example face-ground.
- the radial dimensions of these rings are planned so that the 0-ring 7 fits in between them.
- the elements Under the high pressure in the fluid in the supercritical range, the elements would bulge axially. It is therefore expedient to prevent such bulging by placing the bearing rings 10 on the outer ends of the pair of elements or one of these bearing rings 10 on the element 11 or 12 in question.
- the elements may have radially inner, axially axially extending cylinder parts 5 with bores 13 and seat surfaces 15, 16. In this you can again insert a plastic seal, for example an O-ring and nest between, and you can also design the dimensions of the seats so that a seat 15 of one pair of elements can center in the seat 16 of the adjacent pair of elements and can hold.
- FIG. 11 shows the alternative uniform elements, that is to say the use of uniformly dimensioned and shaped elements with the same inside diameter 25 in order to be able to assemble any number of elements into an element column.
- the inner insert centering pieces rings are used, one of which has the seats 16 and 27 end of the middle part 19 and the other has a cavity with a seat 29 for receiving the seat 27 of the other centering ring of the other Couple.
- this second one of the centering rings has the seat 28, which fits into the seat 25 of the relevant element 1 or 2. If these insert centering rings are inserted between two adjacent elements which form chambers 61, then they must have bores or channels in order to connect the relevant fluid-receiving and dispensing chambers 61.
- Figure 12 shows part of a high pressure pump for non-lubricating or rust-causing materials, for example for water.
- the pump cylinder for the non-forging medium which is called water below, is located in each of the figures.
- Pump head 48 contains the inlet valve 50 and the outlet valve 49.
- the valves are mostly spring-loaded, for example with a spring 51.
- the piston 58 reciprocates. Since it contacts the non-lubricating medium and the running surface in this water will rust and not would lubricate, the piston 58 is provided with the seal 62 near the cylinder 61.
- Piston 58 is held by means of a connecting bolt 70 with a head 64 and a base 71 at a piston piston 59, on the rear end of which the pump piston 58 rests and is sealed by means of a seal 72.
- the pin or the holder 71 connects the two pistons 58 and 59 to one another via the bolt 70 and holds them together in a force-locking manner.
- the pump piston 58 is reciprocated together with the drive piston 59, the pin 70 the lower tensile force or compressive force during the suction stroke and the support of the outer axial ends of the two pistons 58 and 59 on one another the greater force during the pressure stroke from the drive piston to the sealing piston or pump - Piston 58 transferred.
- the connecting bolt 70 is also sealed by means of a plastic seal 72 against at least one of the pistons 58 or 59.
- the pressure stroke is driven by the rotating eccentric ring 55.
- the pivotable piston shoe 52 runs with its running surface 57 on its outer surface 56.
- the piston shoe 52 is inserted between the driving piston 59 and the eccentric ring 55 and is pivotably mounted on the piston 59 .
- lubricating fluid for example oil
- chamber 67 which surrounds the outer axial end parts of the two pistons 58, 58, so that these piston ends dip into and reciprocate in them, from where the lubricating fluid through channels 74 into the sliding surfaces between the Piston shoe 52 and the eccentric ring 55, and in the swivel surfaces between the piston shoe 52 and the Treubkolben 59 is passed. It also enters corresponding pressure fluid chambers 73, if such are arranged.
- the drive piston is perfectly lubricated and can run well. From the chamber 67, however, the lubricating fluid also enters the punging gap between the pump body 48 and the sealing piston and pump piston 58.
- this piston is also lubricated almost over the entire length, at least when the seal 62 is arranged near the chamber 61, that is to say at the inner end of the piston 58. So it is in the of Figure 12 drawn.
- FIG. 12 therefore provides good lubrication of the running surface of a piston in a cylinder even when the piston pumps water or a non-lubricating medium.
- the seal 62 since the seal 62 occasionally wears or leaks with such media, in particular if high pressure is pumped from, for example, 1000 to 4000 bar, the drainage groove 66 with the mixed fluid collection chamber 65 is also arranged according to the invention.
- the chamber 65 surrounds a part of the middle part of the pump piston 58.
- FIG. 12 therefore creates lubrication of the pump piston by means of the arrangement of a second piston and a lubrication chamber
- the example can create a drain device for the drainage of leakage fluid, whereby mixed fluid is drained and the two fluids water and oil are kept clean in their respective chambers.
- FIG. 13 again shows a pump or motor unit with conical elements, pump head 48, valves 49 and 50, and a drive 55 and a piston or shoe 52.
- the special feature of this exemplary embodiment of the invention is that here the centering rings with support bodies 41 are united and, on the other hand, the inner rings are joined to the outer rings 43, 44 with the centering cylinder pieces projecting from both ends.
- the middle centerpieces are labeled 45, 46 and they are located on the support body. 41, while the outer centerings are designated 43.44 and are located on the filler body 42.
- Bores 13 for connecting the chambers 61 are arranged again and the elements 1 and 2 are each nested between two parts 41 and 42, or they touch the centering seats and surfaces 47, 53 in the head 48 or in the piston or shoe 52 in addition to one of these parts
- the other item numbers show parts known from FIG.
- FIG. 14 shows the pump body 48 with the pump cylinder 61 in which the pump piston 60 reciprocates. Inlet and outlet valve 49.50 are arranged again.
- the pump piston is here provided with a foot 86 with centering 85, on which the pressure spring 84 is mounted, which pushes the piston 60 out of the cylinder 61 during the suction stroke pulls out. It itself is advantageously mounted on a recess surrounding the cylinder 61 or in an annular groove 83, because this spring must be long in order to deliver a large piston stroke with a long service life.
- the outer end of the piston foot is radially flat to form a bearing surface for the driving piston.
- the driving piston 59 which drives the pressure stroke of the pump piston 60, is reciprocally mounted in a guide 148 and has a head with the pivot surface 76 with which the piston head is pivotably supported in the pivot bed with the pivot surface 75 of the piston shoe 52.
- the running surface 57 of the piston shoe hes 52 runs on the running surface 56 of the eccentric ring 55, as a result of which the driving piston 59 receives the pressure stroke via the piston shoe 52 and transmits this via the bearing surface of the piston foot 86 to the pump piston 60.
- the piston shoe has guide parts 81 with guides 79, in which it is guided in the recesses 80 of the guide 148 in order to prevent the piston shoe 52 from falling away from the piston 59 and nevertheless to enable a long piston stroke.
- a seal 38 for example an O-ring
- FIG. 16 shows the corresponding arrangement or vulcanization of a plastic seal (ring) on the radially inner part or end of the element 1.
- FIG. 17 shows part of a Ratew pump arrangement for very high water pressures in a longitudinal section. This arrangement works in the supercritical, high pressure range.
- the connection 122 leads to the inlet valve 50 and the outlet channel 123 to the outlet valve 49 with spring 51.
- the pair of elements is substantially formed according to Figure 10, inserted.
- the piston 40 is pivotable on the pivoting bed of the piston shoe 52 and in the exemplary embodiment of the figure it is secured against rotation by the pin 87 which projects into the bore to the outlet valve, so that the compression spring of the Inlet valve 50 can still be turned away from the inlet valve 50.
- the piston shoe 52 is arranged between the eccentric part 55, on the eccentric sliding or guide surface of which it lies and runs, and the piston 40.
- the shaft around the axis 97 carries the eccentric part 55 and its eccentric running surface generates the piston stroke when the shaft is circulated in the bearings 114 which are arranged in the housing 130, the shaft with the axis 97 is from an electric motor, internal combustion engine, or , as in the case of Figure 17 driven by a hydraulic gate in the housing 48.
- This motor has, for example, the control 120, the cylinders 116, the pistons 117, in the rotor 113, the piston shoes 119 and the piston stroke guide 121 in the housing 148.
- the mode of operation of this motor can be found in the inventor's patents, for example in De BP 25 00 779.
- the bed surfaces, swivel surfaces, bearing surfaces and running surfaces or piston stroke guide surfaces of piston 40, piston shoe 52 and eccentric ring 55 are lubricated by lubricating fluid, hereinafter referred to as "oil". Due to the high radial forces, pressure fluid pockets 73 are also arranged, which carry most of the radial load on the piston and shoe. The surfaces and pressure fluid pockets mentioned are fed with pressure oil from the pressure oil chamber 130 via channels 74. The pressure pistons axially press in the piston shoe 52 and seal the transitions of the channels 74. At the other end, a pressure bearing plate 115 or a further pressure piston 96 may be arranged axially movable in a pressure chamber 95. While a pump unit is shown in FIG.
- the unit of the figure mostly has 3, 5, 7 or 9 pump chambers 61, pistons 40, pairs of elements 1, 2 and piston shoes 52 with the corresponding pressing bodies 96 and valves 49 and 50 in corresponding number of pieces.
- the suction or supply channels 122 are usually connected to one another.
- the drain or delivery pressure channels 123 are usually combined to form a single delivery channel.
- FIG. 17 the following further special feature according to the invention is shown, which is further illustrated by the partial figures 18, 19 and 20
- FIGS. 18 to 20 This is clearly visible in Figure 18.
- the elements 1 and 2 advantageously have the recess ring grooves 30 on their radially outer parts, in which the clamping fingers 31 of the upper and the lower clamping ring 89 and 91 engage. This prevents the ring parts or segments of the rings 89, 90, 91 from sliding radially away from the elements 1 and 2.
- the locations at which the grooves 30 are machined are those stiffeners of the ring elements 1 and 2 at which they experience the lowest internal stresses when they are axially compressed.
- the groove 30 weakens the elements somewhat at the drawn and expedient point on the radial outer part of the elements 1 and 2, but this is not harmful to the life of the elements 1 and 2 at these points, because in spite of the grooves 30 they remain at these points experience lower internal bending stresses (tensile or compressive stresses) than at the radially inner and outer tips of elements 1 and 2.
- the middle ring is mostly plane-ground so that it is the axial number of the outer ring 8 in the Achsiolhoeche (Figure 17) and corresponds to the two elements 1 and 2 in order to ensure precise relentless axial clamping of the elements 1 and 2.
- the three rings are advantageously screwed together by screws 92, the tightening force being measured with a torque meter in order to achieve full tension.
- the middle ring or spacer ring 90 of the clamping arrangement 89-91 advantageously has an inner annular groove 93 for receiving the outer ring 8 Figure 10.
- the outer ring 8 would thin in the radial direction, so that it would expand too much radially under the high internal pressure in the trough in the chamber 61 and thus cause internal compression losses and pumping losses. Or, on the other hand, the tensioning screws 92 would be too far away from the tensioning and holding fingers 31, so that the tension would lose its effectiveness as a result of axial compliance.
- the plastic seals 39, 40 in FIG. 17 are arranged between the piston 40, the head 48 on the one hand and the elements 1 and 2 on the other hand.
- the unit in FIG. 17 thus already forms a rather ideal pump or motor unit for the supercritical range of the extremely high pressure in the fluid.
- the elements 1 and 2 can expand and contract radially freely, since the segments A, B, C ⁇ X, Y, Z of the rings 89 to 91 ideally follow this radial expansion and contraction.
- the rotor 98 has recesses, for example bores 107.
- the elements 1, 2 have advantageously plastic seals 37, 38 between FIG. 16, for example, between their radially outer supports, and also advantageously, at their radially inner ends, plastic seals 39, 40, for example, such as FIG. 16,
- the piston or the pistons 36 have piston fingers that enter the chambers 61 and can also center the elements 1, 2 on one another.
- the pistons 36 carry the piston shoes 21 pivotably in pivoting pans.
- the piston shoes 21 run on the inner surface 156 of the piston stroke guide 99, as a result of which they form the piston stroke guide surfaces.
- the piston shoes have pressure fluid pockets with sealing gaskets surrounding them as hydrostatic bearings with pressure relief pockets 112 and such pressure fluid pockets 111 are also advantageously arranged between the socket in the piston and the swivel surface of the piston shoe.
- the pressure fluid pockets are fed from the working chambers 61 through channels 74 with pressure fluid.
- the fluid supply and discharge to and from the working chambers 61 takes place with the arrangement of rotor channels 161 by axial fluid flow or by internal radial fluid flow.
- rotor channels 161 by entering fluid from channel 105 of control shaft 102 via control window 150 into channels 161 and from there into working chambers 61 and channels 74 as the pressure fluid pockets 11, 112 flow in and out of these through the corresponding further channels 161.
- Control window 149 in control body 102 and which flows through channel 106.
- an external radial flow is also possible such that the piston stroke guide receives a channel 101 through which fluid from the space between rotor 98 and piston stroke guide 99 or from a container connected to channel 101 through the pressure fluid pockets 112 and channels 74 into the Working chambers 61 flowing.
- the particular advantage of the unit according to FIG. 21 is that, in the case of multi-element columns with elements 1, 2, long working chamber lifts of the chambers 61 are permitted, thus allowing a large flow rate in a small space.
- this unit is particularly simple and inexpensive to manufacture, since it does not require any pistons with a tight fit and is therefore simpler and cheaper than the conventional radial piston units with pistons which are tightly fitted in cylinders and are provocative therein.
- this unit is only for the subcritical, low pressure range in the fluid if it has no clamping arrangements according to FIGS. 10 or 17. It is converted into a high-pressure unit for the supercritical high pressure range by assigning elements 1 and 2 clamping arrangements 9, 89 to 91 of FIGS. 10 or 17.
- FIG. 27 shows an element 1 or 2, here with 307 in a half radial section, approximately natural size for the supercritical high pressure range.
- This figure is given in order to show the annular groove 358, which corresponds to the groove 30 in FIG. 19, particularly clearly and, above all, to show that the inner flange surface 359 and the outer plane surface 354 must be arranged.
- the inner edge 357 is advantageously rounded,
- Figure 28 describes another problem. If the elements have no flats 359, 354, then they are common disc springs and then lie on a line. At the high pressure in the supercritical pressure range, this receives a pressure of many thousands of kilograms per square millimeter, namely an infinitely high internal tension because the line of contact does not form any surface at all, not even a total area of one square millimeter. The material melts away under this infinitely high tension in the material. The libnie deforms and damages the surface and the outer layers of element 1 or 2. The flattening to the flat surfaces 359,354 reduces this danger and appearance, but does not completely eliminate it.
- the support counterpart 360 with a bulge 355, which is shaped and dimensioned such that the edge of the element 1 or 2, here designated 307, slides on it during radial expansion and Contraction under the axial collapse and expansion of the element 1,2,307.
- the shape should also be such that at least approximately the line support is converted into an approximate surface support. If the axial assembly is only in size according to angle alpha, then the counter bearing receives a bearing surface in the WinKel beta, so that after successful compression, the entire element 1 or 2 lies well on the support 360 and cannot bulge axially.
- a sealing surface (layer, sheet metal) 309 for example made of copper, Teflon, etc., is placed on the element 307, so that it is not affected by the rust-causing fluid.
- the plastic seal 356 is arranged accordingly, it being expedient for it to encompass the sealing layer or protective layer 309.
- the tip of element 1 or 2.307 must not lift off the support 360 and curve 355 too much so that the seal 356 or 309 cannot enter the gap. In the high-pressure practice, the tip must not stand mm as o, o 0 3 to 1 more. Otherwise the seal 356 becomes a thin black paper layer which enters the gap and destroys the seal. While the seals in FIG. 28 are hatched, the seals 356, 309, 317, etc. in FIG. 22 are not drawn hatched, but are left open without lines, because FIG. 22 would become too indistinct by hatching lines.
- FIG. 22 shows a particularly effective and particularly high-pressure unit capable of the invention, and a particularly important finding of the invention is described on the basis thereof.
- the current invention has recognized that the standard beds and the standards DIN and JIS are absolutely impossible and unusable for the calculation of the lifespan and the stresses for elements 1 and 2 according to this invention.
- the invention now recognizes that the high film pressure in the supercritical range causes a much higher bending stress and a much more sudden bending stress within the element 1 or 2. It is this tension that causes the elements of FIGS. 10 and 17 to break quickly, even after 45 minutes at an internal pressure of 1000 bar, if they are approximated in radial dimension to the disk spring.
- FIG. 23 which, according to the inventor, records the moments and tensions differentially and integrally.
- Figure 23 gives the exact geometric and mathematical relationships, as well as their integrations with the help of the differential and integral calculation.
- equation (1) the approach of the bending moment under fluid pressure, the mathematics finally leads to formulas (12) and (13) with the values of the stresses.
- the indices "I” and “o” after the indent "B” show the meaning whether they have been viewed radially from the inside or radially from the outside.
- the elements according to the invention must therefore still meet the condition for the supercritical high pressure range that the difference between the inside and outside radii of the elements is more than three times smaller than the outside radius of the element 1 or 2 in question.
- the problem arises that the radial loads then become so large under the high fluid pressure in the chambers or in the chamber (working chamber) 61 that there are no longer any rolling bearings which carry these loads with a sufficient service life could bear in tolerable dimensions.
- the invention thus recognizes that neither conventional disc springs nor conventional rolling bearings in the standard series can provide any useful elements with a long service life for motor or pump units for the supercritical range of high pressure, in short, that the previous technology does not provide motors or pump units for can create the supercritical area with the high pressures contained therein.
- a first piston 302 is reciprocally arranged in the cylinder, the first cylinder, 301, around a fluid pressure column, which is mostly hydra-oil, but can also be another fluid, is conveyed through the channel 303 into a second cytinder 304 of larger diameter and onto which the Second cylinder reciprocable second piston 305 presses.
- the second piston 305 carries the element 307, compresses it axially and thus conveys the pressure medium out of the working chamber 311 through the outlet means 313.
- Several elements 307 can also be arranged and clamped together by brackets or clamping arrangements 318, 320, 321, 319 and held together.
- the pressure fluid flows out of the second cylinder 304 through the connecting channel 303 between the first cylinder and the second cylinder First cylinder 301 back. So there is periodic transport of a pressure fluid pack from the first cylinder to the second cylinder and then back from the second cylinder to the first cylinder.
- the second piston periodically oscillates in reverse, parallel to the first piston. If the first piston is pushed into the first cylinder 301, then the second piston 305 is pushed outwards in the second cylinder 304 and vice versa, if the second piston, for example, presses in under the relaxation pressure of the element (elements) 307 in the second cylinder, then the first piston in the first cylinder is pressed out.
- the first piston 302 is forced to a piston stroke by a piston stroke drive 336, for example via a piston shoe 334.
- the piston stroke guide 336 rotates in the bearings 338, so it rotates in the bearings 338.
- the piston stroke guide may be driven for rotation by the drive 345 346, for example, by an electric motor, combustion motor or fluid motor.
- the eccentric piston stroke guide surface 347 causes a radial stroke by the sliding surface of the piston shoe 334 on it, which the piston shoe 334 transmits to the first piston 302.
- the first piston 302 is moved in and out once in the first cylinder 301 per revolution.
- first pistons and second pistons now run in Figure 22 in non-rotating, solid, stable bodies with stationary first and second cylinders 301,304 in it.
- first cylinder with the first piston is a radial arrangement, but it could also be an axial arrangement.
- the second cylinder and the second piston could also be a radial arrangement, as shown in FIG. 17, but in FIG. 22 they are an axial arrangement.
- first cylinder must be connected to a second cylinder through the connecting line or the connecting channel 303.
- first and second pistons each oscillate, without these having to be connected to other first or second pistons.
- the channels 303 must remain unconnected with other first and second cylinder arrangements.
- Each first-second piston arrangement in a common housing thus has a pressure-fluid column in a channel 303 which vibrates independently of other fluid columns and which projects into the connected first and second cylinders, but not to other ones of the first and second cylinders of the unit may be connected.
- this does not exclude that, for example, two or more first pistons can or can work together with a single second piston and corresponding cylinders.
- the drive from drive 345 to piston stroke guide part 336 in FIG. 22 is made, for example, radially flexible.
- the drive from drive 345 to piston stroke guide part 336 in FIG. 22 is made, for example, radially flexible.
- variable entry pins of the tooth 344 of the shaft 345 into the teeth 346 of the piston stroke drive, or by arranging an intermediate wheel movably between the toothed wheel 344 of the shaft 345 and the toothed wheel 346 of the piston stroke guide 336.
- the S t your extension-326 appears to sealing in the control cylinder 327 and travels in it.
- the fluid supply line 329 via the control channel 328 with the first and second cylinders 301, 304 is connected and fills this and the channel 303 with the required amount of fluid, or refills if some fluid from the column of rooms 301,303,304 should have been lost through leakage during the previous work cycle.
- FIG. 22 also has the inlet means 316 to the working chamber 311, the outer ring 320, the inner ring 308, the bore 350 therein for connecting the two working chambers 311, and the seals 309, (protective skin) 348, 322, 317, etc.
- FIG. 28 being the most perfect form of a Part shows and may be an enlargement of the re-line 348 of Figure 22.
- the inner spaces 351 and 352 can be lubricated again. Fill fluid to avoid rusting of the parts inside the unit.
- FIG. 22 A comparison of the teaching from FIG. 23 with FIG. 22 shows that the main part of the flow rate through the working chamber 61 is now achieved by compressing the chamber 61 in the axillary direction.
- the elements are now only involved in a small percentage change in the volume of the working chamber 61.311. And that's how it should be in the ideal case.
- the elements 1, 2 are often significant participants in the change in the volume of the working days and their conveying effect is then greater than that of the pure axial movement of the piston in question.
- FIG. 29 shows the mathematical development of the calculation of the change in chamber, that is, the quantity of chamber 61, on the left.
- V the change of the volume of the working chamber 61 by the element 1,2
- Q is the sum of the full change by elements 1,2 and axial movement of the piston concerned. If the unit works as a pump, "V” is the amount conveyed per stroke by the element 1,2 in question, while “Q” is the sum of the amount conveyed per stroke from element 1 and the axial movement of the piston (e.g. 40.305).
- FIG. 29 also shows that two or more elements 1 "2 do not always have to be arranged, but that a single element 1 or 2 can also be arranged between a piston 40 and the pump head 48.
- the protective skin 777 can also be clearly seen, the protective layer, which can be inserted as a sheet or so of appropriate material, for example copper, teflon, rubber, in order to prevent the element 1, 2 from being touched by water or the like
- the seal 888 appropriately encompasses the protective skin 777 and the seal 7 is touched through the protective skin in order to ensure that the chamber 61 is properly sealed and the outer part (in the ring 3) of the element 1, 2 is properly seated.
- FIGS. 25 and 30 also show that the bending stresses "sigma with index B", that is to say the stresses under fluid pressure in work chamber 61, increase much more suddenly than the stresses sigma when element 1 or 2 are compressed, because the full stresses occur due to fluid pressure already when the fluid, for example the water, is fully compressed to the high pressure. It is therefore very important to consider the rotation angle alpha of the rotary part that produces the piston stroke. Water, for example, roughly compresses four percent at 1000 bar, or about 16 percent at 4000 bar. The maximum voltage g in element 1, 2 due to fluid pressure therefore occurs suddenly, for example 362 in FIG. 25 or according to sigma Bi in FIG. 30.
- the sigma B curve drops slightly on the right, because in this figure it is taken into account that the element near the completion of the compression stroke already partially comes to rest on the support, the piston, or the pumps, motor heads. which reduces the tension somewhat, but only gradually over the circumferential angle.
- FIG. 26 shows a schematic of a work system for a solid material internal combustion engine.
- the pump units of the invention can advantageously be used therein.
- the tank (for example the tank of the vehicle) 806 there is the solid fuel 807, which is not a liquid and not a gas, but a solid substance, for example powder, magnesium, coal or cleaned and pressed coal or the like.
- the first transport device 809 serves to constantly transport the solid fuel to the tank outlet and fuel inlet 805, 804.
- the second transport device 805 conveys the solid fuel through the inlet 804 into the combustion chamber or pre-combustion chamber 800.
- the solid fuel may encounter a pump of the invention, which is principally designated in 808 and which directs a fluid jet (jet), for example a water jet 802, through the jet nozzle 803 at the incoming solid fuel 801.
- a fluid jet for example a water jet 802
- the fluid jet jet 802 hits the solid 801 with great force of a few thousand atmospheric dynamic pressure and smashes the solid fuel into dust.
- This mixed stream is extracted in the combustion chamber 800 and burns in it in compressed or other air. If the fluid jet stream 802 is a liquid fuel, then the liquid fuel and the solid fuel dust in the combustion chamber 800 burn together.
- the jet stream 802 is a high pressure water jet stream
- the water droplets of the water in the flame in the combustion chamber 800 evaporate, while the dust parts of the solid fuel stream 801 burn in the air and convert the water of the jet into steam.
- the steam then takes part in the expansion of the gas together with the air that heats up during combustion, which provides the drive for the pistons or expansion devices of the combustion engine.
- a particularly elegant solution is, for example, to strongly press the solid fuel into a rectangular cross-section 815, for example to a carbon filament of any cross-section, but the rectangular or square cross-section 815 is preferred. Because the rectangle or square cross section can be rolled up into a spiral (radial spiral), as shown by 25. With such a spiral, the tank 806 can be filled completely.
- the second conveying device 805 rolls the fuel spiral 825 continuously and conveys the solid fuel filament 835, for example of the cross-section 815, rapidly and continuously through the brake fuel introducing nozzle 804 as the firing thread 801
- a hot flame in the combustion chamber 820 for example made of hydrogen, gasoline or the like and air
- the flame flame inlet 824 as a flame flow 821 into the breanreum 820 and thus within or around the radial center or axis to generate very hot continuous flame 831 and to maintain it continuously.
- the solid fuel filament 835 then moves continuously and continuously, with the speed in car may be regulated with the known accelerator pedal, through inlet guide 804 into the combustion chamber, referring to the fluid stream Jet, e.g. the water jet stream hits from its nozzle 823.
- the fuel filament and the fluid jet for example the water jet stream, meet, the solid fuel filament being pulverized into powder or dust and entrained with the fluid jet stream directly into the hot flame 831 passing through the line 824 is streamed in.
- the flame 831 Since the flame 831 is kept very hot by this arrangement, it has enough calorific value to immediately convert the water of the jet stream from 823 into steam, that is to say vaporize it, without the water stream being able to kill the flame 831.
- the fuel gas is preferably further swirled by means of the rotating blades 826 on the rotor shaft 825 and this rotor arrangement 825, 826 also serves to serve as a foreign body or to throw non-combusted solid particles radially outwards and to collect them in collecting chambers in the radially outer region of the combustion chamber 820.
- the fuel gas that has become so perfect with at least partially achieved expansion then emerges from the outlet 828 from the combustion chamber in order to enter the chamber (s) of the expansion device of the combustion engine, for example the expansion stroke cylinder of the engine and the pistons therein or to drive the piston in the expansion stroke, i.e. in the work delivery hub.
- FIGS. 31 and 32 show matching cuts along the relevant center lines of the figures of a piston-piston shoe - arranging eyes with parts of the neighboring parts surrounding them.
- This arrangement may be used, for example, in the motors or pumps of the application, or may serve in general for pumps and motors which are used outside the other units in the other figures of this patent application.
- the task of these figures and FIG. 33 is to create the largest possible, or more precisely, the maximum possible contact surface of the swivel joint between a piston with a piston shoe that can be pivoted thereon. This is necessary in order to achieve particularly high pressures in the unit. So high pressures of many hundreds or at least three hundred bar, which are occasionally necessary. In the aggregates of the other figures you need 500 or 1000 bar for the pistons and shoes.
- the piston receives 50% of the bearing bed surface 510 with the radius 508 about the pivot axis 505. It is now a partial cylinder surface that extends over the entire cross section of the piston.
- the piston shoe is provided with a complementary oscillating surface 511, which rests on the piston bed and has the radius 509, which corresponds to the rudius 508.
- the piston shoe bearing on the piston is provided with pressure fluid pockets 515 fed by channels 516, 517, and these are also arranged in the outer surface of the piston shoe, with which the shoe slides on the piston stroke guide 514.
- the piston stroke guide 514 has the piston stroke guide surface 512, on which the outer sliding surface 513 of the piston shoe runs.
- FIG. 33 part of the construction of FIGS. 31 and 32 has been changed, whereby one of the parts can be saved and a different method of production for these tasks and solutions is made possible.
- Piston, rotor 508, cylinder and Kotbenhubfuehrung are the same as in Figures 31 and 32.
- the pin 506 and the recesses 518 are the same.
- the parts 519 and 530 of FIGS. 31 and 32 are, however, replaced by the holders 529, the eyes of which encompass the piston ends of the bolts 506 and which again engage in the recesses 518 of the piston 501.
- the holding parts 29 are provided with outer grips, rims 522.
- the piston shoes have the recesses on the outside at the axially outer ends which form the holding surfaces 523, on which the ribs 522 with their holding surfaces 524 lie.
- the rims 522 of the parts 529 hold the piston 501 and the piston shoe 502 together and enable the swiveling of the shoe 502 on the piston 501.
- the whole arrangement can be shown in FIGS.
- Figure 34 shows the longitudinal section through a hydraulic unit that can be used as a pump or motor for high pressures. Very high pressures are required in the units of the invention, which the units with roller bearings can usually no longer meet for a sufficiently long service life.
- the assembly of FIG. 34 with its sub-figures 35 and 36 can therefore be used particularly for the assemblies of the invention as a pump or as a motor, but also generally as a hydraulic assembly, for example for excavator and press construction, as can be used in general hydrostatics.
- the main shaft 443 has a center L portion 401 which extends radially outward and forms an outer surface, preferably a cylindrical shape, which is used to place a hydrostatic bearing around the central portion, which alwaerts the high radial forces from the cylinders 439,440 of the two axles of the central part 401 arranged chamber groups 439,440.
- the shaft is mainly supported in the end bearings 445 and 444 for centering purposes, the bearings 445 axially centering the shaft and the bearing 444 allowing the shaft to expand axially under heat.
- a body 441, 442 each containing a rotor or chambers, which the working chambers, e.g.
- cylinders 439,440 of chamber groups 439,440 In the middle part there are also the pressure chambers 402, 403, in which axially movable pressure bodies 404, 405 are arranged, which, under the pressure in the chambers 401, 403, press the rotor in question with its other end surface, the rotating control bottle or rotor surface against the control surface arranged in the housing 447.
- pressure chambers 402 and 403 are assigned pressure fluid pockets in the stationary control or storage compartments at the other end of the unit. This prevents the control surfaces from overheating.
- a channel 409 to a secondary pressure chamber 410 is arranged from the respective pressure chambers 403, the secondary pressure chamber 410 being open out of the rotor in the opposite direction, like the pressure chamber 403.
- a channel 413 is correspondingly assigned to the pressure chamber 402, which leads into the secondary pressure chamber 412 leads, which is again open in the opposite direction from the center plate 401, like the pressure chamber 402.
- the secondary pressure pistons 611 or 411 are arranged, provided with a passage and they press on the respective adjacent rotor 441 , or 442, seal this from and lead into the relevant rotor secondary channel 433 or 618, which passes axially through the rotor 441 or 442 in question and at the other end of the rotor 441 or 442 in question into the relevant pressure fluid pocket 432, 420, 434 or 435 the relevant stationary control surface of the unit must be opened.
- pressure fluid is directed from chamber 403 into pocket 432 or 420, depending on the position in the rotor circulation of the pressure chamber 403 in question.
- pressure fluid from the pressure chamber 402 in question is passed into the pressure fluid pocket 435 or 434 in question of the control surface on the other side of the unit.
- the respective rotor 441 or 442 between its own rotor channel 421, 424, its own control port 423, 426 is subjected to its own cylinder pressure and at the same time is also pressurized with the pressure from the pressure chamber of the other rotor ashslal from the pressure fluid pocket 432, 420, 434 or 435 in question, ES is therefore prevented that one of the rotors or both rotors 441 or 442 is pressed too strongly by strong pressure in one of the chamber groups 402 or 403 and low pressure in the other of the working chamber group and the control surfaces hot running.
- the channel 421 and control pocket 423 have the pressure from chamber 439, while the pressure fluid pocket 432 has the pressure from the other working chamber 440 at that time.
- the storage of the central part has also been redesigned according to the invention for reasons of operational safety.
- the middle part 401 thus fits tightly around it, the inner race 460, which runs in the slide bearing ring 461 of the housing 462. Between the inner race 460 and the middle part 401 there are 180 ° around the middle part 401 the neck spiral channels 406 and 408 and the like, which are shown in the development in FIG. 35. There you will also find the outlets 414, which extend radially outwards from the secondary chamber channel 409 through the inner race 460 into the relevant pressure fluid pocket 407 in the inner race 460.
- a pressure fluid storage pocket 409 is connected via channel 415 via channel 406 to a pressure chamber 403 and a working chamber 440, while the respective pressurized fluid storage pocket 477 can be connected via a channel 414 or 415 and a semi-spiral channel 406 to one Pressure chamber 402 and a cylinder 439 is connected.
- the pressure from the relevant cylinder 439 or 440 is passed through 180 degrees around the central part 401 into a diametrically opposite pressure fluid pocket 407 or 417.
- FIG. 36 also shows the important knowledge of the invention that the pressure chambers 402, 403 must lie on the radius “rgc”, which must still be calculated and found in the formula shown in the figure. Otherwise they run Control surfaces of the unit are still hot. And accordingly the diameter of the pressure chambers 402 or 403 must correspond to the equation for "dth" according to FIG. 36 if the control surfaces are not to run hot.
- These equations are therefore important and new conditions and findings within the scope of the invention according to FIGS. 34 to 36.
- the right half of FIG. 36 one can see the control pocket 422 and the pressure fluid pocket 420, the relief groove 458 between the control mirrors around 422 and 420 , as well as the radii "Ro” and “Ri” important for the calculation according to the equations.
- control levels around 422 and 420 should give the same pressure and the secondary pressure chambers should be on the "Rgc" radius of the outside control level around 420.
- the other three control mirror halves around 423, 432-424, 435-426, 434 are designed accordingly. It can also be seen from FIG. 35 that it is sometimes expedient to separate the pressure fluid pockets and their surrounding # the sealing surfaces, that is to say the pressure fluid pocket zones 407 and 477 from one another by means of drainage or separation channels or grooves 453, in order to simplify and more precisely calculate the Bearing forces and pressure fluid pockets 407, 477 with their sealing surfaces 452, which surround them.
- the numbers 459,480,482 and 483 show the reversing bends between the relevant tax pockets of the relevant tax index.
- the piston shoe 502 is connected to the piston 501 in a manner similar to that in FIGS. 31 to 33.
- the reference numerals 501.502.504.505.506.507.508.509.510, 511.513.515.516 and 517 basically show the same parts as in FIGS. 31 to 33 the piston, the piston shoe, the piston axis, the swivel bed axis, the cross pin, the cross hole, the two radii, the swivel bearing bed surface, the swivel surface, the outer surface of the piston shoe, the pressure fluid pockets and the channels through the piston to the pressure fluid pockets, these parts compared to those of Figures 31 to 33 may have had constructive changes if necessary.
- FIGS. 37 to 40 show a self-retaining connection of the piston shoe to the piston.
- the intermediate holder pieces 519 of FIGS. 31 to 33 are replaced by the holder pieces 6f 9 in FIGS. 37 to 38.
- the pieces 519 and 619 serve the same purpose, namely to connect the piston 501 and the piston shoe 502 so that they can pivot relative to one another. Only the eye 520 is in the recess 518, the parts 518 and 520 being practically identical to those of FIGS.
- the central parts 685 of the pieces 619 are provided with bunches 574 radially on the outside engage in recesses 573 of the piston shoe 502 and advantageously use collars 574 which are provided with a holding surface 572 with a radius 571 around the pivot axis 505 in order to store and hold the piston shoe 502 on a complementary surface.
- the piston 501 can be provided with the cross head 575.
- the bed area 510 extends in Figure 37 over the entire length of the crosshead.
- the crosshead can be designed with the radius 508 around the swivel axis 505 so far parallel to the swivel axis 505 that the axial ends of the crosshead 575 together with the axial end parts of the bearing bed surface 510 protrude beyond the outer diameter 533 of the piston 501.
- FIGS. 37 to 40 also show further knowledge of the invention and a solution to the problems identified.
- FIGS. 39 to 40 and FIGS. 54 to 56 This is achieved in accordance with the invention of FIGS. 39 to 40 and FIGS. 54 to 56 by either working the wing webs 579 into the pressure pocket 515 into the pressure fluid pocket 515 of the outer surface 512 of the piston shoe 502, or the front part and back part 580 of the relevant part
- the outer surface 512 of the piston shoe 502 beyond the drain grooves 577 can be provided with means to enable larger speed ranges, or both measures can be arranged at the same time.
- the area "L x W" of FIG. 40 is assumed to be the high pressure zone and this area of the invention is made even larger than the Kolberg cross section d 2 pi / 4 of the piston 501.
- the dimension "L x W” is approximately the sum of the centrifugal force Kf divided by the difference between "L x W" and d 2 pi / 4 and the difference mentioned multiplied by the fluid pressure in the pressure fluid pocket 515 and the relevant cylinder 502 from which this pressure acts on the piston crown 533.
- the corresponding feature of FIG. 40 is therefore to make the dimension "LxW" larger than the piston cross section d 2 pi / 4, if the unit is to run at a correspondingly high speed, the support web surfaces 579 within the pressure fluid pocket 512 transversely to the air direction to be arranged, to clearly delimit the sealing surfaces 578 by means of the drain grooves 6 and to arrange the stabilizing surface parts 580 arranged in front of and behind the relevant drain groove 577 in the direction of the lay and, if appropriate, in the direction transverse to the direction of the run, as viewed in the direction of travel.
- the surface parts 580 are then, as will be described with reference to FIGS. 54-56, converted from a support surface into a load-bearing surface, so that they can contribute to the absorption of the centrifugal force of the piston 501 and the piston shoe 502.
- FIGS. 41 and 42 parts with references already known from the other figures, reference number numbers show parts with the same functions or the same parts as in the other figures, in which the same numbers appear.
- FIGS. 41 to 48 The special features of FIGS. 41 to 48 are that the piston shoe 502 is pivotally held on the head of the piston 501 by means of supports 581 fastened to it.
- the brackets 581 can be fastened to the piston shoe 502 with fastenings 582.
- a holding surface 583 is formed on the piston head and the holder 581 has a collar 584, the holding surface 586 of which is placed on the holding surface 583 of the piston 501 in order to partially grip it.
- These arrangements take place at each axial end of the piston head and parallel to the pivot axis 505.
- the surfaces 583 and 586 receive the only slightly different radii 587 around the pivot axis 505.
- the wing webs 579 can also be arranged on one of the surfaces 510 or 511 between the piston 501 and the piston shoe 502.
- Corresponding channels 71-6 can conduct fluid from the relevant pressure fluid pocket 515 into those between the surfaces 583 and 586, as well as connect the channels 616 pressure fluid pockets 515 through the piston shoe or through the piston 501 to the relevant cylinder 503 of the unit.
- the surfaces 583 and 586 described have approximately the same radii 589 about the pivot axis 505.
- the threads 590 are arranged in the piston shoe 502 and, in addition, either the piston shoe 502 or the holders 581 can pull the tension surfaces 531 with the radii 592 around the axis 592 of the guide surface 513 of the piston stroke guide 514.
- the special feature of the invention in FIGS. 49 and 50 is that the piston 501 is provided near its upper end with a transverse bore 59e, the axis 505 of which forms the swivel hole, passes through the axis 504 of the piston 501 and, as well in the other relevant figures, perpendicular to this.
- the transverse bolt 595 is inserted into the transverse bore 594 and carries the piston shoes 1102 and 1202 at its axial ends.
- the training is to absorb particularly high radial forces or allow particularly high speeds
- the piston head of the piston 501 receives, in addition to the transverse bore 594, the bearing bed surface 510, as is known with the radius 509 around the swivel axis 505.
- the piston shoes 1102 and 1202 then receive the piston shoe axial extensions 1302 and 1402, which have the swivel surfaces, facing one another 511 are provided and store and swivel on the swivel bed surfaces 510 of the piston 501.
- Corresponding pressure fluid pockets and connecting lines 515 and 515 can be arranged in parts of the piston shoe, the piston head and / or the transverse pin 595 and are shown in the drawings at locations, for example.
- FIG. 50 shows partial sections along one or more of the arrows A, B or C of FIG. 49, the sections being laid out and the cross-sectional parts being shown in FIG. 50 in such a way that the important arrangements can be seen. Parts that are not specifically described here are those with reference number that are already known from the description of other figures.
- Pull rings 731 can be placed under the pull surfaces 531 in order to pull the piston shoes radially outwards during the suction stroke, for example in excavator pumps, and thereby also pull the pistons 501 connected to the piston shoes radially outwards in the cylinders 503.
- the swivel surfaces 511 of the piston shoe axial extensions 1302 and 1402 can merge into knurled surface parts 597 in order to simplify the manufacture and to enable perfect swiveling of the relevant piston shoe parts on the bearing bed surface 510 of the piston 501.
- the pull surfaces 531 run on the guide surfaces 931 of the pull rings 731.
- the piston piston 502 of FIGS. 51 to 53 corresponds in principle to that which is known from German patent 2,500,779 and can be used in units of German patent specification 1,302,469, the basic potential for deep-diving piston shoes.
- the piston shoes of the German patent 2 500 779 are not suitable for speeds that require many thousands of revolutions per minute. In addition, they lack stability. According to the invention, new arrangements are therefore made in order to make the deep-diving piston shoe even more stable, so that it lies more precisely with its running surface 512 on the piston stroke guide surface 513 of the piston stroke guide 514 in question, as a result of which its outer surface parts come into effect better and achieve less leakage and friction, and , so that the piston shoe can be used for even higher speeds without running hot.
- the pressure fluid pockets 515 are now partially radially above the cross-section of the piston 501 and the slots 702 between the surfaces or sliding pieces or legs of the "H" of the diving piston shoe, i.e. the parts 602 and 602, are now shorter according to the invention than in the German patent 2,500,779.
- the piston shoe guide parts 602 are therefore located on the piston shoe central part 302 and are separated from one another by the slots 702 at both ends of the piston shoe central part, so that the piston arms of the pistons 502 and the radial webs of the rotor can enter them.
- the piston arms and the radial webs are known from the cited patents.
- the width of the slot 702 is designated with “S” and the pressure fluid pockets 515 have the cross sections "fp1" and "fp2" together with half the surfaces of their sealing lands, that is to say their sealing surfaces 578.
- the central part 302 of the piston shoe carries the swivel roller 902 with the swivel surface 911, which extends over the entire swivel roller 902 extends and pivots and supports in the swivel bed 510 of the piston 501 in question.
- Jen on the side of the drain grooves 577 a larger number of support surfaces 999 are arranged, which are separated by drain slots 577 from one another.
- the greater number of sealing grooves promotes the load-bearing capacity of the several support webs 999.
- Current tests have shown the load-bearing capacities of the piston shoes for different speed ranges and this also shows the radial forces that are available on the surfaces 999, 578 or 579 at what pressures and speeds bear.
- FIGS. 54 to 56 explain in particular which measures can be arranged according to the invention in order to make the piston shoe of one or the other type of this patent application or the general piston shoe usable for more extensive speed ranges.
- FIGS. 55 and 56 show how support surface fields 580 can also be appropriately designed in other ways in order to achieve the object of the invention. This is understandable by looking at FIG. 55 together with the sectional figure 56.
- the gap between the guide surface 513 of the piston stroke guide 514 and the support surface 580 must be in the direction of travel to narrow a certain relationship. Therefore, the support surface in question, which now becomes the wing 580, is given a radius 913 instead of the previous radius 513.
- the correct radius 913 and its center (center axis), which is different from the rotor or stroke axis of the hybrid 514, can be found by the length "LL" of the corresponding surface 580 than half the U m fangsflaeche sees a circular cylindrical shaft. Of course, only for the calculation. So you calculate: to get the diameter of the imaginary shaft.
- hydrostatic support tail between the grooves 577 which bears the main part of the radial load and which is dependent on the fluid pressure in the cylinder 503 concerned, while at least one hydrodynamic bearing field is obtained peripherally outside the drain grooves 577, which is not is dependent on the fluid pressure in cylinder 503, but depends on the speed of rotation of the unit.
- the two surface support parts complement each other in such a way that the achievable speed range is expanded with good efficiencies and ensures maximum expansion.
- FIG. 57 serves to overcome another difficulty which the invention recognizes and which also results from the particularly high pressures in the fluid which enable or secure the units and elements and the piston shoes of the invention.
- the walls of the cylinders expand very noticeably from the inside under the high fluid pressure if the wall thicknesses are not very thick.
- the expansion of the cylinder under internal pressure is, for example, according to a formula obtained from Mr. Igarashi from Riken Seiki (Ojia, Japan) With such a large radial expansion of the inner diameter of the cylinder, it can happen that the piston or its seal can no longer seal properly. This phenomenon can also occur in internal combustion engines with high internal pressure in the cylinder. In addition, thick walls swallow a lot of material, making them expensive and heavy.
- a chamber 103 filled with pressurized fluid is arranged around the cylinder 102, which chamber is formed and closed by the outer wall 104.
- the pressure in the chamber 103 can now be dimensioned in such a way that any radial expansion of the cylinder wall 102 is prevented, or its radial expansion is reduced to an acceptable level under pressure in the cylinder 100. Since the expansion of the outer wall 104 is not harmful, thinner walls 102 and 104 can be used according to the invention, so that the unit becomes lighter, cheaper and more reliable.
- FIG. 57 shows the pump housing 109, the rotor 11, the cylinder groups 112 and 116 with the piston groups 113 and 117, and the piston shoe groups 114 and 118.
- pressure fluid is sent through inlet 110 into the cylinder 112 of the unit, the action then takes place group 112, 113, 114 as a motor and drives group 116, 117, 118 as a motor so that the motor feeds through line 119 into cylinder 100.
- a pressure ratio can be generated in this way by giving the group with the cylinders 112 a larger swallowing volume than the group 116, 117, 118 conveying volume.
- the desired high pressure can then be generated in the cylinder 100 and / or in the chamber 103 from a low or medium pressure unit.
- the drawing therefore shows a channel 120 which may conduct the pressure from line 119 into the outer chamber 103 (via connection 106) in order to have the same pressure in the cylinder 100 and the outer chamber 103 so that the radial expansion of the cylinder wall 102 becomes zero, even then if this wall has only a small wall thickness.
- FIGS. 58 to 60 show sections and views through a deep-diving high-pressure piston shoe for radial piston units of the invention. These are particularly suitable for the pumps and motors of this patent application, but they can also be used in general in the high-performance radial piston units of the applicant and inventor, which have arisen in particular through the patent specification of the applicant and inventor, DB-PS 1,302,469. After this, the rotor 608 has the radial webs 708 for guiding the long piston stroke and the piston shoe has seen from above the "H-shape", as the German Patent Office calls it.
- This "H-shape” characterizes the "deep-diving piston shoe” of the applicant and inventor, which enables the large piston stroke in a small space and thus for pumps and motors for the invention. Because the high performance with low weight comes through the "deep diving” possible H-shape together with the design of the piston stroke guide and the rotor 608.
- the piston shoe of the invention according to FIGS. 58 to 60 remains a deep-diving piston shoe in the above sense, but is said to provide greater resistance to deflection under high load and can therefore be used not only for aircraft, but also for presses and excavator pumps. It is still a finding of the inventor here that conventional piston shoes show a tendency to tip over because they require too long piston shoe feet stored within the piston and are therefore too far away from the outer sliding surface 512 of the piston shoe. So it must be doubted whether the piston shoes that appeared in the FRG around 1970 for high speeds could ever overcome this tendency, which the inventor now recognized and which must lead to leakages. Because the distance between the center of the swivel joint is too far from the outer surface.
- the deep-diving piston shoe has a tendency to bend, i.e. the side guide parts are bent away from the piston stroke guide under high load and constant load changes. Not millimeters, but in the order of a thousandth of a millimeter and depending on the number of load changes and the load wax speed.
- the piston shoe of FIGS. 58 to 60 is to overcome or restrict these defects, in particular restrict or prevent the deflection of the side parts of the deep-diving piston shoe.
- the rotor 606 according to the invention preferably receives the further recesses 752 for receiving the support 751 of the new piston shoe of the invention.
- the new marking of the piston shoe of the invention consists in that the slots between the side legs of the "H-shape" are no longer open in the running direction of the piston shoe, but are closed by a bridge that connects the outer ends of the legs of the "H” with each other.
- the deep-diving mop shoe of the "H-shape” thus has at its front and rear ends of the side guide parts 602 the bridges 751 connecting them and mostly in one piece with them.
- the slots of the "H” between the legs of the "H” are therefore radial replacing the piston shoe penetrating two windows 750, they are located on both sides of the piston shoe central part 302 and thus between the central part 302: in each case one of the bridge 751 and the side parts 602.
- piston swivel bed which today is mostly a partially cylindrical surface of a hollow cylinder
- the central part of the piston shoe is supported by means of the swivel joint 302, which has a cylinder part surface which is complementary and matches the surface 510.
- Piston bed 510 and piston shoe swivel roller (at the center web) 302 thus form sliding surfaces with a swivel radius 509 around swivel axis or swivel point 505.
- the piston shoes are mostly cast in this form and are mostly made of a certain bronze.
- the piston shoe beds are ground in series with shape grinding wheels, whereby a number of pistons with axially aligned beds are clamped in one device on the surface grinding machine.
- the new piston shoe has also wrung the lateral radial inward extensions 951 which can engage in the rotor recesses 552 and which can be provided with the recesses 952 for the arrangement of pull rings for the suction stroke for their sliding on the inner pull surfaces, for the rest the piston shoe 302 in the outer surface, that is to say in the sliding surface 312, the drain grooves 577 of our DE patent 25 00 779 between the surrounding sealing surface of the pressure fluid pockets 515 and the front and rear piston shoe support surface parts 580. They are through the channels 616 Piston and shoe from cylinder 503 are fed with pressurized fluid.
- the support surfaces 580 can now either be provided with further 'drainage grooves to create interstatic bearings according to the systems of the inventor, or hydrodynamic tread parts can now be formed over the support surfaces 580, which then act and are designed in the sense of FIGS. 55, 56 of this patent application.
- the central web as the upper part of the swivel joint 302, has bevels 740 which enable the swiveling between the radial webs 708 of the rotor or the fingers 741, 742 of the piston 503 without bumping into them.
- This figure also shows that the new piston shoe can be extended so long in the axial direction, i.e. parallel to the axis of the rotor 608 and the pivot joint 50 or the swivel axis 505, that very large and load-bearing parts of the sliding surface of the sliding surfaces 602 remain. They can be so far in the axial direction mentioned that the windows 750 of the invention appear to be almost short.
- the windows 750 of the invention must not be made too short, so that a sufficient encirclement of the pistons and their arms 741; 742 are encompassed by the wall of the radial web 708 of the rotor 608 in order to prevent lateral tilting or a tendency to do so, because this would Clamp the piston fingers or piston arms 741, 742 of the piston 503 on the radial webs 708 of the rotor and in the cylinder 103.
- FIGS. 61 A to C show a further embodiment of a piston-piston shoe arrangement according to the invention.
- the piston shoe of FIGS. 1 and 2 of our Eurôpa-OS 0 064 563 has been modified such that the central part 12 of the E-OS, which in FIG. 61 has the number 302, has a completely full cylindrical roller in the radius 509 about the pivot axis 505 .
- the shoe is secured here against falling out of the piston bed by the pin 762 which engages in the piston arms, on which the swivel roller 302 rests and swings with its swivel surface 511.
- the surface 511 is at a distance from the stem 762 or touches it only in one point.
- This arrangement is usually sufficient for normal engine operation. It is also cheap and prevents jamming in fits that have become too tight during production.
- self-priming pumps are occasionally required, and for these, as well as for motors when using them in special machines or vehicles, sudden excess speeds occur, it is therefore better to hold the swivel roller 302 more firmly in the piston bed. Therefore, the holding block 761 is arranged in FIG. 61-C and with the pin 761 in the piston fingers, which are also called piston arms in the publication mentioned.
- the pivot axis 505 can also lift a greater distance than that of the radius 509 from the block 761.
- the inner surface 910 of the block 961 is given a larger radius than the radius of the swivel roller lower surface, namely the radius 909.
- the upper part of the swivel roller or the central web of the piston shoe then receives the corresponding radius 948, which is almost the same with the radius 909, which forms the upper outer surface 911 which slides on the inner surface 910 when the piston shoe swings in the piston.
- the block 961 and the piston shoe swivel roller 302 beyond the mating surfaces 910 and 911, with the radii 908 and 909, can be provided with bevels or recesses 963 and / or 967.965.
- FIGS. 63 A and 63 B show a further design option for connecting the piston to a piston shoe. It can also be used for non "H-shaped" piston shoes.
- the piston receives the recesses 967 somewhat wider in the radial direction than the radial extension of the pin 966.
- the pin 966 protrudes through the pivoting roller 302, projecting into the recesses 967, used. Since it is longer than the swivel roller, but the recesses are closed radially upward, the pin 966 prevents the piston shoe from falling out of the bearing bed 510 of the piston 501.
- the ends of the Pin 966 can move freely in the recesses 967 when the piston shoe 502 swings with the swivel roller 302 in the bearing bed 510 of the piston 501. It is preferred then to arrange the line channels 516, 517 from the relevant cylinder through the piston and the swivel roller, as well as through the central part of the piston shoe, not in the piston axis, but laterally therefrom, for example as shown in the figures.
- the pressure fluid pockets 968 in the swivel roller 302 are then placed such that they hit the channels 516, 517 through the piston 501 and the piston shoe 502 when the piston shoe is pivoted.
- the underside of the piston shoe guide part can have recesses 969 so that pistons - radial fingers can engage or immerse in them and collision of piston and piston shoe parts is avoided.
- FIG. 64 is a detail from FIG. 17.
- FIG. 64 is supplied so that it can be used as the summary for the published specification because FIG. 17 would exceed the scale or the place in the published specification. The description of FIG. 17 therefore also applies to FIG. 64.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf hydrostatische oder pneumatische Aggregate, in denen Fluid durch eine sich periodisch vergroessern = de und verkleinernde Arbeitskammer stroemt, wie Pumpen, Kompre = ssoren, Fluidmotoren, Verbrennungsmotoren oder Getriebe. In solchen Aggregaten wird Fluid gepumpt oder ein Rotor mittels Fluid im Motor angetrieben.The invention relates to hydrostatic or pneumatic units in which fluid flows through a periodically increasing and decreasing working chamber, such as pumps, compressors, fluid motors, internal combustion engines or gears. In such units, fluid is pumped or a rotor is driven by fluid in the motor.
Pumpen und Motoren sind als Hydropumpen und Hydromotoren in vie= len Industrien eingesetzt. Die einfachsten Pumpen sind plastisch ver= formbare Membranpumpen fuer niedere Drucke, bei denen die Membrane stellenweise ein konisches Ringelement bildet. Pumpen fuer sehr hohe Drucke werden zum Beispiel in Wasserstrahlschneigeraeten verwendet und muessen dabei oft hohen Wasserdruck von tausend oder mehreren tausend Bar liefern.Pumps and motors are used as hydraulic pumps and hydraulic motors in many industries. The simplest pumps are plastically deformable diaphragm pumps for low pressures, in which the diaphragm forms a conical ring element in places. Pumps for very high pressures are used in water jet snow machines, for example, and often have to deliver high water pressure of a thousand or several thousand bars.
Pumpen mit Membranen, die auch biegsame Metalle sein koennen, sind zum Beispiel aus dem USA Patent 3,861 ,277 bekannt. Pumpen fuer sehr hohe Drucke, zum Beispiel fuer Wasserstrahl (Water - Jet ) Schneianlagen sind aus den Katalogen der Fach-Firmen bekannt und bestehen aus einem Hydraulikkolben grossen Querschnittes zum Antrieb des Wasserpumpkolben kleinen Querschnitts oder sie sind mechanisch ange= triebene Kolbenpumpen mit mehreren Kolben nebeneinander und den Achsen der Kolben meistens in einer gemeinsamen Ebene.Pumps with membranes, which can also be flexible metals, are known, for example, from US Pat. No. 3,861,277. Pumps for very high pressures, for example for water jets (water jet) snow machines are known from the catalogs of the specialist companies and consist of a hydraulic piston of large cross section for driving the water pump piston of small cross section or they are mechanically driven piston pumps with several pistons next to each other and the axes of the pistons mostly in a common plane.
Die genannten Membranpumpen entsprechen dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 . Doch sind die Membranpumpen bisher nicht als Wasserpumpen fuer den hohen Druck fuer Water-Jet SchneidanLagen verwendbar, weil sie nur geringe Drucke von einigen, oder in besten druckfesten Ausfuehrungen von bis zu hoechstens 100 Bar zu liessen. Es mangelte bisher an Moegiichkeiten, die Membranen fuer Drucke von ueber 100 Bar im Hohlraum innerhalb des konischen Ring-Elements verwendbar zu machen. Offensichtlich hielt man das auch fuer so un= moeglich, dass keine Bemuehungen um Membranpumpen fuer 1000 oder mehr Bar bekannt wurden .The membrane pumps mentioned correspond to the preamble of
Bei den beschriebenen Kolbenpumpen fuer hohe Drucke von 1000 oder mehr Bar Druck, ist es erforderlich, den die Arbeitskammer periodisch vergroessernden und verkleinernden Kolben gegen Leckage abzudichten. Dabei wirkt der hohe Druck des nicht schmierenden Wa = ssers auf die plastische Dichtung. Mangels Schmierung entsteht bei der plastischen Dichtung eine schnelle hohe Abnutzung unter dem so hohem Wasserdrucke , dass Aggregate dieser Ar schon nach wenigen hundert Betriebsstunden an Dichtheit und Foerdermenge abnehmen. Ausserdem erzeugen die plastischen Dichtungen bei so hohen Drucken eine den Wir= kungsgrad der Anlage verringernde hohe Reibung. Schliesslich sind diese Anlagen so teuer, bereits kleine von 45 Kw kosten rund hunderttausend Mark, sodass trotz sauberen Schneidens der Water-Jet Anlagen bisher in der Welt nur einige hundert solcher Anlagen eingesetzt sind. Fuer das Bestroemen der Schneidstellen von Steinbohreren erweisen sich diese Anlagen einmal als zu teuer und ausserdem bewirkt die Ungleichfosrmig = keit der Foerderung stoerende Fluktuationen an den Schneidstellen der Steinbohrer, Fraeser und Saegen.In the piston pumps described for high pressures of 1000 or more bar pressure, it is necessary to seal the piston, which periodically enlarges and reduces the piston, against leakage. The high pressure of the non-lubricating water acts on the plastic seal. If there is no lubrication, the plastic seal quickly wears out under the water pressure so high that aggregates of this type decrease in tightness and delivery quantity after just a few hundred operating hours. In addition, at such high pressures, the plastic seals create a high level of friction that reduces the efficiency of the system. After all, these systems are so expensive, even small ones of 45 Kw cost around one hundred thousand marks, so that despite the clean cutting of the water jet systems only a few hundred such systems have been used in the world so far. For the streaming of the cutting points of stone drills, these systems turn out to be too expensive and, moreover, the non-uniformity of the funding causes disturbing fluctuations at the cutting points of the stone drills, cutters and saws.
Hier schafft die Erfindung wirksam Abhilfe. Denn sie schafft gemaess dem kennzeichnendem Teile des Anspruchs 1 eine Zentrierung und eine Auflage an dem Ring-Element mit dem konischem Teil. Die Zentrierung sorgt fuer die richtige Lage des Elements und die Auflage verhindert die Durchbiegung des konischen Elements vom innerem Hohlraume weg nach axial aussen. Dadurch ist dem konischem Teile des Elements eine Grenze der Verformungsmoeglichkeit dahin gegeben, dass es unter dem hohem Innendruck in dem innerem Hohlraum, also der Arbeitskammer, nicht ausweichen kann und dadurch druckfest fuer hohe und sehr hohe Drucke wird.The invention effectively remedies this. Because it creates according to the characterizing part of claim 1 a centering and a support on the ring element with the conical part. The centering ensures the correct position of the element and the support prevents the conical element from deflecting away from the inner cavity to the outside axially. This gives the conical part of the element a limit on the possibility of deformation such that it cannot evade under the high internal pressure in the inner cavity, that is to say the working chamber, and is therefore pressure-resistant for high and very high pressures.
Nach den Anspruechen 2 bis 4 sind die Elemente so ausgebildet, dass Dichtungen eingesetzt werden koennen,die gegen hohen Druck aus der Arbeitskammer einwandfrei dichten, ohne einer Bewegung mit Glei= ten an einem Teile ausgesetzt zu sein. Die bisherige Abreibung der Dichtungen ist also voellig ausgeschaltet, da die entsprechende Dichtung der Erfindung zu allen Zeiten ruht, also nicht bei nicht schmierendem Fluid an einer Flaeche gleitet.According to
Die Erfindung,wie sie in den Anspruechen gekennzeichnet Ist, loest daher die Aufgabe, die bisher unter Gleiten gegen nicht schmierendes Fluid dichtenden und schnell abreibenden Dichtungen durch nicht abnutzende Dichtungen, die nicht unter Gleiten dichten, abzuloesen und die aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannten Membranen oder Elemente mit konischen Teilen fuer sehr hohe Drucke betriebssicher zu machen.The invention, as characterized in the claims, therefore solves the problem of replacing the seals which previously sealed under sliding against non-lubricating fluid and which rub off quickly with non-wearing seals which do not seal under sliding, and which are known from the preamble of
Dadurch erhoeht sich die Lebensdauer der Hochdruck - Aggregate insbesondere der mit nicht schmierendem Fluid in den Arbeitskammern und d gleichzeitig erhoeht sich der Wirkungs = grad der Aggregate, weil durch die Erfindung die Reibung der bisherigen Dichtungen ausgeschaltet wird, wobei gleichzeitig das Aggregat gleich= maessigere Foerderung im Fluidstrom erhalten und der Preis des Aggre= gates verbilligt werden kann.This increases the service life of the high-pressure units, in particular those with non-lubricating fluid in the working chambers, and at the same time increases the efficiency of the units, because the invention eliminates the friction of the previous seals, while at the same time the unit is more evenly conveyed in the fluid flow and the price of the unit can be reduced.
Die Aufgabe der Erfindung ist fuer hohen Druck jedoch nur mittels Befolgung der praezi sen Regeln der Erfindung zu verwirklichen. Denn sonst brechen die Elemente unter zu hohen inneren Spannungen. Ausserdem muss eine entsprechende fuer die hohen Drucke geeignete Steuervorrichtung fuer die Steuerung des Hubes der Elemente angeordnet werden. Diese Steuerung wird in der Patentanmeldung Treibanordnung genannt, wobei dieses Wort mit einschliessen soll, dass sie bei Verwendung im Motor durch die Druck= wirkung des Fluids in der Arbeitskammer getrieben wird, also selber nicht treibt. Die Treibanordnung muss in der Lage sein, die hohen Kraefte, die auf die Elemente wirken, zu ueberwinden oder aufzunehmen und daher ist es zweckdienlich, besonders hochdruckfaehige Kolben= schuhe in dem Aggregate zu verwenden, um die Auflage entsprechend periodisch zu bewegen, oder den Hubkolben,der die Bewegung der konischen Teile der Elemente steuert, entsprechend periodisch zu trei= ben, bzw. dessen Triebkraefte aufzunehmen und im Motor zu verwerten.The object of the invention for high pressure can only be achieved by following the precise rules of the invention. Otherwise the elements will break under too high internal tensions. In addition, a corresponding control device suitable for the high pressures must be arranged for controlling the stroke of the elements. This control is called drive arrangement in the patent application, whereby this word should include that, when used in the engine, it is driven by the pressure effect of the fluid in the working chamber, ie it does not drive itself. The drive arrangement must be able to overcome or absorb the high forces acting on the elements and it is therefore expedient to use particularly high-pressure piston shoes in the unit in order to periodically move the support accordingly, or the reciprocating piston , which controls the movement of the conical parts of the elements, to drive periodically accordingly, or to absorb its driving forces and to utilize them in the engine.
Die so fuer die Elemente der Erfin = dung entwickelten Kolbenschuhe, Kolben, Anpresskolben und Treibmittel oder Hilfsteile erweisen sich als ebenfalls verwendbar in generellen Hydropumpen, Hydromotoren, Kompressoren oder Getrieben, bzw. auch in Verbrennungsmotoren, ohne dass in diesen auch die konischen Elemente angeordnet sein muessen.The piston shoes, pistons, pressure pistons and propellants or auxiliary parts developed in this way for the elements of the invention also prove to be usable in general hydraulic pumps, hydraulic motors, compressors or gearboxes, or also in internal combustion engines, without the conical elements being arranged in them have to.
Weitere Aufgabenteite und Loesungen der Erfindung, wie zu deren Verwirklichung erforderliche Ausbildungen werden anhand der Beschrei = bung der bevorzugten Ausfuehrungsbeispiele noch naeher erlaeutert und ferner wird eine geometrisch- mathematische Untersuchung geliefert, ohne deren Beachtung die Elemente unter hohem Innendrucke in der Arbeits = kammer schnell brechen wuerden.Further tasks and solutions of the invention, such as the training required to implement them, will be explained in more detail on the basis of the description of the preferred exemplary embodiments, and a geometrical-mathematical analysis will also be provided without the elements breaking quickly under high internal pressures in the working chamber would.
Es zeigen in den Figuren
- Fig.1 einen Laengsschnitt durch Elemente der Erfindung,
- Fig.2 entsprechende Laengsschnitte durch Elemente und
- Fig.3 ebenfalls Laengsschnitte durch Elemente der Erfindung. Davon zeigen im Einzelnem :
- Fig.1-A einen Laengs schnitt durch ein erstes Element;
- Fig.2-B einen Laengs schnitt durch ein zweites Element;
- Fig.2-A einen Laengs schnitt durch ein weiteres erstes Element;
- Fig.2-B einen Laengs schnitt durch Ringeinlagen;
- Fig.2-C einen Laengsschnitt durch ein weiteres zweites Element;
- Fig.2-D einen Laengsschnitt durch einen Auflage-Ring;
- Fig.3 einen Laengsschnitt durch ein weiteres erstes Element;
- Fig.4 einen Laengsschnitt durch ein weiteres zweites Element;
- Fig.5 einen Zusammenbau mehrerer Elemente der
Figur 1 mit den Figuren teilen 1-A und 1-B; - Fig.2-E einen Zusammenbau der Einzelteile der
Figur 2 mit den Figurenteilen 2-A bis 2-D; - Fig. 6 einen Laengs schnitt durch ein Aggregat der Erfindung;
- Fig. 7 einen Laengsschnitt durch Teile der Elemente ;
- Fig.8 einen Laengsschnitt durch Teile des Standes der Technik
- Fig. 9 einen Laengsschnitt durch einen Elementenpoarsatz;
- Fig. 10 einen Laengsschnitt durch Teile der Erfindung;
- Fig. 11 einen Laengsschnitt durch Teile der Erfindung;
- Fig. 12 einen Laengsschnitt durch einen Teil eines Aggregates
- Fig. 13 einen Laengs schnitt durch einen Teil eines Aggregates
- Fig. 14 einen Laengsschnitt durch einen Teil eines Aggregates
- Fig. 15 einen Laengsschnitt durch einen Teil eines Elementes
- Fig. 16 einen Laengsschnitt durch einen Teil eines Elementes.
- Fig. 17 einen Laengsschnitt durch einen Teil eines Aggregates;
- Fig. 18 einen Querschnitt durch Teile eines Elementes
- Fig. 19 einen Laengsschnitt durch einen Teil eines Elementes;
- Fig.20 einen Laengsschnitt durch einen Teil eines Elementes;
- Fig.21 einen Querschnitt durch einen Teil eines Aggregates
- Fig.22 einen Laengsschnitt durch einen Teil eines Aggregates;
- Fig. 23 eine schematische Darstellung mit Mathematik;
- Fig.2 4 eine geometrische und mathematische Daten und Formeln;
- Fig.25 die inneren Spannungen in einem Element;
- Fig.26 eine Schematik einer Festbrennstoff Anordnung;
- Fig.27 einen Qaengsschnitt durch eine Haelfte eines Elementes;
- Fig.28 einen Laengsschnitt durch einen Teil eines Elementes;
- Fig.29 einen Querschnitt durch einen Teil eines Aggregates;
- Fig. 29-
A die Figur 29, jedoch mit den Formeln fuer di e Berechnung; - Fig.30 die Spannungen in einem Element;
- Fig.31 einen Querschnitt durch eine Anordnung; und;
- Fig.32 einen entsprechende Laengsschnitt dazu;
- Fig.33 einen Laengsschnitt durch eine Anordnung;
- Fig. 34 einen Laengsschnitt durch ein Aggregat;
- Fig.35 eine Abwicklung eines Teiles der Figur 34 ;
- Fig.36 einen Radialschnitt durch einen Teil der Figur 34 und eine auf einen Steuerflaechenteil der Figur 34 ;
- Fig.37 einen Laengsschnitt durch Teile eines Aggregates;
- Fig.38 einen
Querschnitt durch Figur 37 entlang dem Pfeil II-II; - Fig.39 einen
Querschnitt durch Figur 37 entlang dem Pfeil IV-IV; - Fig.40 eine
Draufsicht auf Figur 37 von oben ; - Fig.41 einen Laengsschnitt durch Teile eines Aggregates;
- Fig.42 einen Schnitt durch Figur 41 entlang der gepfeilten Linie;
- Fig.43 einen Schnitt durch einen Teil der Figur 41;
- Fig.44 einen
Querschnitt durch Figur 43 entlang dessen Pfeillinie; - Fig.45 einen Laenegsschnitt durch einen Kolbenschuh der Fig. 41 ;
- Fig.46 einen Querschnitt durch die Mitte der
Figur 45; - Fig.47 Laengsschnitte durch Teile der Figur 41;
- Fig.48 einen
Querschnitt durch Figur 47 entlang der gepfeilten Linie inFigur 47 ; - Fig.49 einen Laengsschnitt durch einen Teil eines Aggregates;
- Fig.50 Querschnitte durch die Figur 49 entlang der in
der Figur 49 gezeichneten gepfeilten Linien; - Fig.51 einen Laengsschnitt durch einen Kolbenschuhe mit einem Teile des Kolbens;
- Fig.52 einen Querschnitt durch die Mitte der
Figur 51; - Fig.53 eine
Draufsicht auf Figur 51 von oben mit einer Defi = nierung der Abmessungen der Teile darin; - Fig.54 einen Schnitt durch den Laufteil eines Kolbenschuhes parallel zur Kolbenhubfuehrungsflaeche geschnitten;
- Fig.55 eine Draufsicht auf einen Kolbenschuh von oben;
- Fig.56 einen
Querschnitt durch Figur 55 entlang der inder Figur 55 gezeichneten gepfeilten Linie; - Fig.57 einen Laengsschnitt durch ein Aggregat;
- Fig.58 einen Laengsschnitt durch einen Teil eines Aggregates;
- Fig.59 einen
Querschnitt durch Figur 58 entlang dem Pfeil A-A; - Flg.60-A einen Schnitt durch Figur 58 entlang der Pfeillinie B-B;
- F ig. 60-B eine Ansicht des Kolbenschuhes der Figur 58 von rechts;
- Fig.60-C einen Schnitt durch den
Kolbenschuh der Figur 58 entlang A-A; - Fig.61-A einen Laengsschnitt durch einen Kolben und Kolbenschuh;
- Fig. 61-B einen Querschnitt durch Figur 61-A entlang der Pleilinie darin;
- Fig.61-C eine Alternative zur Figur 61-B;
- Fig.62 eine Alternative zur Figur 61-B;
- Fig. 63-A teilweise Laengsschnitte durch einen Kolben und Kolbenschuh; und
- Fig.63-B einen Querschnitt durch Figur 63-A entlang der Pleilinie darin;
- 1 shows a longitudinal section through elements of the invention,
- Fig.2 corresponding longitudinal sections through elements and
- 3 also longitudinal sections through elements of the invention. The following show in detail:
- Fig.1-A a longitudinal section through a first element;
- Fig.2-B a longitudinal section through a second element;
- Fig. 2-A a longitudinal section through another first element;
- Fig.2-B a Laengs section through ring deposits;
- Figure 2-C shows a longitudinal section through another second element;
- Fig.2-D a longitudinal section through a support ring;
- 3 shows a longitudinal section through a further first element;
- 4 shows a longitudinal section through a further second element;
- 5 shows an assembly of several elements of FIG. 1 with the figures sharing 1-A and 1-B;
- 2-E shows an assembly of the individual parts of FIG. 2 with the parts 2-A to 2-D;
- 6 shows a longitudinal section through an assembly of the invention;
- 7 shows a longitudinal section through parts of the elements;
- 8 shows a longitudinal section through parts of the prior art
- 9 shows a longitudinal section through a set of elementary poars;
- 10 shows a longitudinal section through parts of the invention;
- 11 shows a longitudinal section through parts of the invention;
- Fig. 12 shows a longitudinal section through part of an assembly
- 13 shows a longitudinal section through part of an aggregate
- 14 shows a longitudinal section through part of an assembly
- 15 shows a longitudinal section through part of an element
- 16 shows a longitudinal section through part of an element.
- 17 shows a longitudinal section through part of an assembly;
- Fig. 18 shows a cross section through parts of an element
- 19 shows a longitudinal section through part of an element;
- 20 shows a longitudinal section through part of an element;
- 21 shows a cross section through part of an assembly
- 22 shows a longitudinal section through part of an assembly;
- 23 shows a schematic illustration with mathematics;
- Fig.2 4 a geometric and mathematical data and formulas;
- 25 shows the internal stresses in an element;
- 26 shows a schematic of a solid fuel arrangement;
- 27 shows a cross-section through half of an element;
- 28 shows a longitudinal section through part of an element;
- 29 shows a cross section through part of an assembly;
- 29-A shows FIG. 29, but with the formulas for the calculation;
- 30 shows the stresses in an element;
- 31 shows a cross section through an arrangement; and;
- 32 shows a corresponding longitudinal section;
- 33 shows a longitudinal section through an arrangement;
- 34 shows a longitudinal section through an aggregate;
- 35 shows a development of a part of FIG. 34;
- FIG. 36 shows a radial section through part of FIG. 34 and onto a control surface part of FIG. 34;
- 37 shows a longitudinal section through parts of an assembly;
- 38 shows a cross section through FIG. 37 along the arrow II-II;
- 39 shows a cross section through FIG. 37 along the arrow IV-IV;
- 40 shows a top view of FIG. 37 from above;
- 41 shows a longitudinal section through parts of an assembly;
- 42 shows a section through FIG. 41 along the arrowed line;
- 43 shows a section through part of FIG. 41;
- 44 shows a cross section through FIG. 43 along the arrow line;
- 45 shows a longitudinal section through a piston shoe of FIG. 41;
- 46 shows a cross section through the center of FIG. 45;
- 47 longitudinal sections through parts of FIG. 41;
- 48 shows a cross section through FIG. 47 along the arrowed line in FIG. 47;
- 49 shows a longitudinal section through part of an assembly;
- 50 cross sections through FIG. 49 along the arrowed lines drawn in FIG. 49;
- 51 shows a longitudinal section through a piston shoes with a part of the piston;
- 52 shows a cross section through the center of FIG. 51;
- 53 shows a top view of FIG. 51 from above with a definition of the dimensions of the parts therein;
- 54 shows a section through the running part of a piston shoe cut parallel to the piston stroke guide surface;
- 55 a top view of a piston shoe from above;
- 56 shows a cross section through FIG. 55 along the arrowed line drawn in FIG. 55;
- 57 shows a longitudinal section through an aggregate;
- 58 shows a longitudinal section through part of an assembly;
- 59 shows a cross section through FIG. 58 along the arrow AA;
- Flg.60-A shows a section through Figure 58 along the arrow line BB;
- Fig. 60-B shows a view of the piston shoe of FIG. 58 from the right;
- 60-C a section through the piston shoe of FIG. 58 along AA;
- Fig.61-A a longitudinal section through a piston and piston shoe;
- 61-B shows a cross section through FIG. 61-A along the connecting line therein;
- Fig. 61-C an alternative to Figure 61-B;
- Figure 62 shows an alternative to Figure 61-B;
- Fig. 63-A partial longitudinal sections through a piston and piston shoe; and
- 63-B shows a cross section through FIG. 63-A along the connecting line therein;
Soweit in der bisherigen Kurzbeschreibung der Figuren Elemente oder Aggregate genannt sind, ist damit gemeint, dass es sich um Elemente oder Aggregate der Erfindung handelt.As far as elements or aggregates are mentioned in the previous brief description of the figures, this means that they are elements or aggregates of the invention.
Fig.64 ist ein Teil der Figur 17 und auf solches Format beschnitten, dass diese Figur als Figur neben der Zusammenfassung gebracht werden kann.Fig. 64 is part of FIG. 17 and trimmed to such a format that this figure can be placed as a figure alongside the summary.
Figur 1-A zeigt ein Element der Erfindung mit dem konischem Teil 1, an dessen radial innerem Ende sich der etwa achsiale Fortsatz 21 befindet, Das Ringelement ist innen hohl und bildet den Innenraum 22. Am radial aeusserem Ende kann die etwa zylindrische Aussenflaeche 59 angebracht sein. Der innere Achsialfortsatz konn eine innere oder aeussere zylindrische Fuehrungs-oder Halteflaeche 28 bilden. Jedes Ringelement mit konischem Teil formt eine hohle Vorderseite 91 und eine ausgebauchte, nicht hohle Rueckseite 92 an dem betreffendem achsialem Ende. Diese Vor- und Rueck-Seiten 91 und 92 sind jedoch nur in den Figuren 1 und 2 mit den Bez ugszeichen versehen, da das fuer das Vertstaendnis der generllen konischen Form ausreicht. Die Vorderseite des konischen Teiles eines Ringelements bildet dabei einen nnenraum 114, der nicht mit dem Raume 22 radial innerhalb des Innendurchmessers des Ringelernentes identisch ist, in dieser Beschreibung. Denn beiden Raeumen 22 und 114 kommen zwar zusommenhaengende, ober verschieden zu berechnende Funktionen in Aggregaten der Erfindung zu.Figure 1-A shows an element of the invention with the
Figur 1-A hat daher das besondere Merkmal, dass an einem konischem Ring 1 ein etwa zylindrischer Fortsatz 21 in achsialer Richtung an dessen radial innerem Ende ausgebildet ist.1-A therefore has the special feature that an approximately
In der Figur 1-B hat das konische Ringelement 2 an dessen radial aeusserem Ende einen etwa zylindrischen Achsialfort = 'satz 23 in der Vorseitenrichtung 91. Radial innen hat dieses Element eine Ausnehmung, die durch die zylindrische Flaeche 29 radial begrenzt sein kann. Man erhael t so den Innenraum oder die Innenkammer 25 und unter dem konischem Teil 2 die Arbeitskammer oder Konuskammer 114 Die Achsialverlaengerung 23 kann einen Innensitz zur Aufnahme eines Elementes der Figur 1 bilden. Dabei bildet sich, wenn gewollt, ein Aufnahmeraum 24 aus,In the figure, 1-B, the
Das besondere Merkmal der Figur 1-B ist daher, dass an einem konischem Ring 1 ein etwa zylindrischer Fortsatz 23 in achsialer Richtung an dessen radial aeusserem Ende ausgebildet ist.The special feature of FIGS. 1-B is therefore that an approximately
Durch gemeinsame Betrachtung der Figuren 1-A und 1-B kann man erkennen, dass es moeglich ist, den Achsialfortsatz 21 der Figur 1-A mit einem Aussendurchmesser zu versehen, der dem Innen durchmesser 29 des konischen Teiles 2 des Elementes der Figur 1-B entspricht. Dann kann man ein Element der Figur 1-A mit dessen Rueckende 92 dem Rueckende eines Elelementes der Figur 1-8 zumon = tieren und dabei das Element der Figur 1-A in das Element der Figur 1-B herein stecken. So erhaelt man dden Elementensatz der Figur 5.By viewing FIGS. 1-A and 1-B together, it can be seen that it is possible to provide the
Figur 5 zeigt einen Laengsschnitt durch einen aus den Ring= Elementen der Figuren 1-A und 1-B zusammen gesetzten Ring -Elementen= Satz mit konischen Teilen 1, 2 in den Ringelementen und mit Selbst= zentrierung der Elemente ineinander. Das obere Element 2 der Figur5 umgreift mit dem radial aeusserem Achsialfortsatz 23 die radiale Aussenflaeche 59 des Ringelements 1. Das achsiale Rueckende des Ringelementes 2 zeigt daher in Vorderseite des Ringelementes 2 der Figur 1-B, sodass sich zwischen den beiden Elementen 1 und 2 die beiden Konuskammern 114- ausbilden und sich zu einer gemeinsamen Konuskammer 14 vereinigen. Am unterem achsialem Ende des Ringelements 1 ist ein Ringelement 2 der Figur 1-B derartig montiert, dass die radiale Innenflaeche 29 des. Ringelementes 2 den Achsialfortsatz 21 des Ringelements 1 umgreift. Das Ringelement 1 greift daher teilweise in den Innenraum 25 des Ringelementes 2 hinein. Dieser Ringelementensatz kann durch eine beliebige Anzahl von Elementenpaaren fortgesetzt werden, indem jeweils ein Element 1 zu einem Element 2 und ein weiteres Element 1 zu dem Element 2 montiert wird. Der Elementensatz der Figur 5 gestatat also eine Mehrzahl von Elementen in sinem selbst zentrierendem und selbst haltendem Elementensatze. Er bildet dabei eine Mehrzahl von Innenkammern 22 und 25, sowie eine Mehrzahl von Konuskammern 114 aus, die alle miteinander in Verbindung stehen. Sie bilden dann eine gemeinsame innere Konuskammer 14 und einen gemeinsamen Innenraum 2 2,25.FIG. 5 shows a longitudinal section through a ring element composed of the ring elements of FIGS. 1-A and 1-B = set with
Die Figur 5 zeigt daher als Besonderheit, dass zwei konische Ringteile (1,2 oder 3,4) enthaltende Elemente um 180 Grad verdreht achsial hintereinander gleichachsig zum Beispiel nach den Figuren 5,6 oder 7 angeordnet sind.FIG. 5 therefore shows as a special feature that two elements containing conical ring parts (1, 2 or 3, 4) rotated 180 degrees axially one behind the other are arranged coaxially, for example according to FIGS. 5, 6 or 7.
Durch den Ringelementensatz der Figur 5 wird in einfacher Weise ein Nachteil des mir bekannten Standes der Technik behoben, der in Figur 8 beschrieben ist.The ring element set in FIG. 5 easily eliminates a disadvantage of the prior art known to me, which is described in FIG.
Figur 8 zeigt einen Satz herkoemmlicher Tellerfedern. Diese benoetigen zu ihrer Zentrierung einen mittleren Fuehrungsstift 51, der die einzelnen Tellerfedern 52,53 achsial hintereinander haelt. Durch die Ausfuehrung nach Figur 5 der Erfindung wird dieser mitt = lere Fuehrungsstift 51 eingespart. Dabei wird auch Reibung der Tellerfedern 52,53 an dem Fuehrungsstifte 51 vermieden. Das Schleifen des gaehaerteten Stiftes 51 wird gespart. Das Ausfuehrungsbeispiel der Erfindung nach Figur 5 ist einfach und billig, da die Ringelemente gestanzt werden koennen. Beachtet muss Jedoch werden, dass die Federkraefte von den handelsueblichen und genorm= ten Tellerfedern untetschiedlich sind, da die Achsialfortsaetze 21 und 23 die Spannkraft der konischen Teile 1,2 der Elemente 1,2 verstaerken. Wuenscht man weiche Saetze der Figur 5, dann werden die Dicken der Achsialfortsaetze 21,23 abgeschwaechte oder verkuerzt.Figure 8 shows a set of conventional disc springs. To center them, they require a
Der Elementensatz der Figur 5 enthaelt noch keine Dich = tungen fuer die Abdichtungen der hohlen Raeume innerhalb der koni = schen Teile der Elemente. Dieser Satz der Figur 5 ist daher besonders als Ersatz fuer herkoemmliche Tellerfernsaeulen geeignet. Als Ele= mentensatz fuer Pumpen - oder Motoren- Aggregate aber nicht unbedingt, da er keine Dichtungen zur Abdichtung der Arbeitskammern zwischen den Elementen enthaelt. Die Figur 5-dient daher insbesondere der Erklae= rung des einfachen Zusammenbaues von Elementen. Sollte sich heraus = stellen, dass die Elemente der Figuren 1-A, 1-B und der Zusammenbau der Figur 5 bereits bekannt sind, dann wird auf Schutz durch Patent - ansprueche fuer diese Figuren verzichtet und dienen diese Figuren lediglich der Erklaerung der verwendeten Technik . Erweisen sich die Elemente dieser Figuren aber im Pruefungsverfahren als nicht bekannt, dann wird das Recht vorbehalten, einen Patentanspruch ent= sprechend der definierten Besonderheiten dieser Figuren ggf. in einer Teilanmeldung aufzustellen.The set of elements in FIG. 5 does not yet contain any seals for the sealing of the hollow spaces within the conical parts of the elements. This set of Figure 5 is therefore particularly suitable as a replacement for conventional plate television sets. Not necessarily as an element set for pumps or motor units, since it does not contain any seals to seal the working chambers between the elements. 5 therefore serves in particular to explain the simple assembly of elements. If it turns out that the elements of FIGS. 1-A, 1-B and the assembly of FIG. 5 are already known, protection from patent claims for these figures is dispensed with and these figures only serve to explain the technology used . However, if the elements of these figures prove not to be known in the examination procedure, the right is reserved to file a patent claim in accordance with the defined special features of these figures, if necessary in a divisional application.
Die Figur 2 beschreibt und zeigt einen Elementensatz der Erfindung, der besonders fuer die Verwendung in Pumpen und Moto = ren geeignet ist, soweit nicht allzu hohe Drucke im Fluid gefordert werden. Von den Elementen der Figuren 1 und 5 unterscheiden sich die Elemente der Figur 2 dadurch, dass sie plane Teile radial inner = halb und ausserhalb der konischen Teile enthalten. Diese radial planen Teile 27,47 und 140 kann man in der deutschen Sprache nicht eindeutig definieren, da die deutsche Sprache keinen Unterschied zwischen einem selbststaendigem, individuellem Teile und dem Teile eines Ganzen macht. In englischer Sprache sind sie aber klar definier = bar als "portions" 47,27,140. Ebenso sind die konischen Teile 1 und 2 "portions" der betreffenden Elemente, sowie auch die achsialen Fort= saetze 21 und 48 "portions" der Elemente 1 und 2 der Figuren 2 sind.FIG. 2 describes and shows a set of elements of the invention which is particularly suitable for use in pumps and motors, unless excessively high pressures in the fluid are required. The elements of FIG. 2 differ from the elements of FIGS. 1 and 5 in that they contain flat parts radially inside = half and outside the conical parts. These
Das radiale innere Endstueck der Figur 2-A ist mit dem planem Stueck (portion) 140 versehen, waehrend das radial innere End= stueck der Figur 2-C mit dem planem Stueck, Te i l, portion 140 versehen ist, an dessem innerem Ende sich der Achsiatfortsatz 21 befindet. Entsprechend hat das Element der Figur 2-A an seinem radial aeusserem Stuecke das Planstueck, Planteil, portion 47, an dessen radial aeusse = rem Ende sich der Achsialfortsatz 48 befindet. Das Element der Fi= gur 2-C hat am radial aeusserem Teil, Stueck, portion das plane Teil, Stueck,portion 27. Die planen Teile, Stuecke, portions bilden an ihren achsialen Enden die Planflaechen -Teile, Stuecke, portions 240,340, 147,3,133,4,444 und die Achsialfortsaetze bitden die zylindrischen Teil= flaechen , Flaechen - portions 28,15,148,59, die auch Zylinderteilflae= chen an den Radialenden von Planteilen sein koennen.The radial inner end piece of FIG. 2-A is provided with the flat piece (portion) 140, while the radially inner end piece of FIG. 2-C is provided with the flat piece, portion,
Figur 2-B zeigt einen Aussenring 8 und einen Innenring 6, wobei der Innenring in den Aussenring zentrisch hereingelegt ist und zwischen dem Innenring und dem Aussenring eine Kammer oder ein Sitz zur Aufnahme einer Dichtung 7 ausgebildet ist, der (die) in der Fig ebenfalls mit 7 bezeichnet ist, obwohl der Dichtring 7 nicht in den Sitz 7 hereingelegt gezeichnet ist, um die Teile 6 und 8,sowie den Zwischen = raum 7 deutlicher darzustellen. Figur 2-D zeigt die nach dem kennzeich= nendem Teil des Anspruchs 1 erforderliche Auflage 10, die in diesem Falle als Ring mit bestimmtem Innen- und Aussen- Durchmesser ausgebil= det ist, um die der Auflage in dieser Figur 2 zugedachte besondere Aufgabe zu erfuellen. Der Zweck der Anordnung des bisher fuer die Figur 2 beschriebenem ergibt sich aus der Zusammenbaufigur 2-E, in der alle Teile der Figur 2, also die Teile der Figuren 2-A bis 2-D zusammen montiert sind.Figure 2-B shows an
Zunaechst ist der Aussenring 8 in den Achsialfortsatz 48 des Elementes 1 hereingelegt und dann der nicht eingezeichnete Dichtring 7 in das Dichtringbett 7 innerhalb des Innendurchmessers des Aussenringes 8 hereingelegt. Der Dichtring 7 ist etwas dicker, als die achsial gleich dicken Aussen-und Innen- Ringe 8 und 6. Danach ist der Innenring 6 in den Dichtring 7 hineingelegt, der den Innenring 6 im Aussenringe 8 zentriert. Danach kann man das Element 2 so in das Element 1 hereinlagen, dass die Aussenflaeche 59 des Elementes 2 die Innenflaeche 148 des Fortsatzes 48 des Elementes 1 beruehr., und dqs eine achsiale Ende des Aussenringes 8 die Planflaeche 3 des Elemen tes 2 beruehrt. Die konischen portions 1 und 2 der Elemente der Fi = guren 2-A und 2-C definieren gleichzeitig die Nummern 1 und 2 der Elemente der Figuren 2-A und 2-C. Auf das rueckwaertige Ende des Elementes 2 wird dann der Ring 10 als Auflage aufgelegt,sodass ein Teil dessen einen Achsialendes die Plamflawchen-portion 4 des Elemen = tes 2 beruehrt. Anschliessend kann wiederum ein Element 1 anmontiert werden, an das Element 1 wieder ein weiteres Element 2 undsoweiter, wobei das jeweilige Element 1 sich mit der Innenflaeche 82 auf der Au = ssenflaeche 15 des Elementes 2 zentriert.First of all, the
Die besondere Bedeutung des Elementen - Zusammenbaues der Figur 2-E ist folgende, wobei wieder zu bedenken ist, dass die deutsche Sprache kein Wort fuer ein "assembly" hat und daher das unpassende Wort : "Zusammenbau" verwendet worden ist. Verstanden wird also mit dem Worte "Zusammenbau" ein "assembly" der engli= schen Sprache; -- :
Zwischen den Elementen 1 und 2 ist dieArbeitskammer 14 ausgebildet, die das zu pumpende Fluid enthaelt, oder in die beim Be= trieb als Motor Fluid hineingepresst wird.Die Arbeitskammer 14 besteht aus Teilen 14, die die inneren hohlen Raeume radial innerhalb der ko - nischen Teile, portions, 1,2 sind und die durch Bohrungen 65 miteinander derv verbunden sind.Der Dichtring 7 zwischenden Ringen 6und 8 dichtet dieArbeitskammer 14 radial nach aussen ab. Die Abdichtung des Kammernteiles der einen assemblygruppevon Elementen 1 und 2 zur naechsten assemblygruppe der naechsten Elemente 1 und 2 geschieht durch einen nicht eingezeichneten Dichtring 777, der in den Dichtring= raum (Sitz) 111 10,15,21 ,4,zwischen den Teilen und 240 herein gelegt wird.
- Between the
1 and 2, the workingelements chamber 14 is formed, which contains the fluid to be pumped, or into which fluid is pressed as a motor during operation. The workingchamber 14 consists ofparts 14 which are the inner hollow spaces radially inside the conical parts, 1, 2 and which are connected to one another by bores 65. The sealingportions ring 7 between the 6 and 8 seals the workingrings chamber 14 radially outwards. The chamber part of the one assembly group of 1 and 2 is sealed to the next assembly group of theelements 1 and 2 by a sealingnext elements ring 777, not shown, which is in the sealing ring = space (seat) 111 between the 10, 15, 21, 4, and 240 is put in.parts
Bei der Ausbildung der Teile der Figurenteile der Figur 2 muss die achsiale Dicke der Ringe 6,8 und 10 beachtet werden und die entsprechenden Zentrierungsteile 48,21 muessen so lang in achsialer Richtung sein, dass die radial der betreffenden Elemententeile und der Ringe und/oder Dichtungen verbleiben.When designing the parts of the figure parts in FIG. 2, the axial thickness of the
Fuer die Verwendung als Elemente fuer Pumpen oder Mo= toren, bzw. Kompressoren oder Getriebe ist die Beachtung aller Einzel= heiten der Teile-der Figurengruppe der Figur 2 wichtig. Denn die achsiale Dicke der Ringe 6,8,10 muss die gute Wirkung der Dichtri nge in den Betten 7 und 111 sichern. Die Dichtringe in den Betten 7 und 111 muessen die betreffenden P lanflaechenstuecke der Nochbarteile der betreffenden Elemente berueheren und an sie gedrueckt sein, um gut dich= ten zu koennen und die gute Abdichtung der Arbeitskammer(n) 14 zu garantieren. Es ist hier zu beachten, dass ohne die Anordnung der Ringe 8 und 10 das assembly und damit die ganze Anordnung nicht wirken kann, denn wenn keine als Distanzring wirkende Ringe 8 und 10 ange= ordnet sind, wuerden die jeweils benachbarten Elemente sich achsial auf den Dichtri ngen in den Betten 7 und 111 abstuezten und diese zer= quetschen. Die Anordnung der Ringe 8 und 10 ist al si ein wichtiges Merkmal der gegenwaertigen Erfindung, ohne die und ohne deren richti= ge Bemssung zusammen mit den Nachbarteilen in der Figur 2-E kein zuverlaessiges Pumpen- oder Motoren- Aggregat der Erfindung gescha ffen werden kann. Zu beachten ist noch, dass die Anordnung der Fi = gur 2 fuer den subkritischen Bereich der Pumpen- und Motoren - Aggrega= te verwendbar ist, jedoch nicht fuer den superkritischen Druckbereich der Pumpen- und Motoren- Aggregate, wobei der Unterschied der beiden Bereiche spaeter in der Beschreibung der Figuren erlaeutert wird.For use as elements for pumps or motors, or compressors or gears, it is important to observe all the details of the parts of the group of figures in FIG. 2. Because the axial thickness of the
Die Besonderheit der Figur 2 und ihrer Teile besteht daher darin, dass zwischen benachbarten Ring-Elementen mit konischen portions Distanzringe, zum Beispiel Aussenringe und Auf= lagenringe angeordnet sind, die einen Abstand von Teilen der Elemente voneinander erzwingen, wodurch Dichtringe angeordnet werden koennen, die eine innere Arbeitskammer praezise abdichten und die angeordneten Distanzreinge eine Zerstoerung der Dichtringe verhindern.The peculiarity of Figure 2 and its parts is therefore that between adjacent ring elements with conical portions spacer rings, for example outer rings and support rings are arranged, which force a spacing of parts of the elements from each other, so that sealing rings can be arranged seal an inner working chamber precisely and prevent the spacer rings from destroying the sealing rings.
Figur 3 zeigt ein der Figur 1 aehnliches Ringelement der Erfindung im Laengsschnitt, Dabei ist das konische Teil 3, das die Konuskammer 27 bildet, am radial innerem Ende mit einer radial einwaerts erstreckten Radialabflachung mit den Lager- oder Hatte- oder Trag - Flaechen 38,41 versehen und an dem radial innerem Ende der Abflachung zwischen den Achsialflaechen 38,41 befindet sich der Achsialfortsatz 42 mit der etwa zylindrischen Au = ssenflaeche 41 und der Bohrung 39. Am radial aeusserem Ende befindet sich der auswaerts gerichtete Achsialfortsatz 24, der an dessen aeusserem achsialem Ende in einen radial auswaerts gerich = teten Radialfortsatz 33 uebergeht, an dessen radial aeusserem Ende sich der einwaerts gerichtete Achsialfortsatz 32 befindet. Die Fortsaetze 34,33,32 bilden so eine Ringkammer 31, die der Ausnahme eines plastischen Dichtringes 75 dienen kann. Dieser kann zum Bel= spiel ein O-Ring sein. Einwaerts gerichtet bedeutet in dieser Beschrei= bung, dass die Richtung auf die Vorderseite des konischen Teiles 1,2,3, 4,5,6 zuzeigt, waehrend auswaerts gerichtet bedeutet, dass die Richtung dem rueckwaertigem Ende des konischen Teiles 1,2,3,4,5,6 zu zeigt. Auswaerts bedeutet also in Richtung 92 der Figur 1 und einwaerts bedeutet in Richtung 91 der Figur 2. Ansonsten bedeutet einwaerts und Auswaerts die betreffende Radialrichtung senkrecht zur Achse des betreffenden konischen Teiles 1,2,3,4,5 oder 6.FIG. 3 shows a ring element of the invention similar to FIG. 1 in longitudinal section. Here, the
Figur 4 ist ein Laenegsschnitt durch das zum Element der Figur 3 komplementaere Element mit dem konischem Teil 4 . Das konische Teil 4 geht am radial aeusserem Ende in den radial planen Fortsatz 47 ueber, an dessen radial aeusserem Ende der achsial einwaerts gerichtete Achsialfortsatz 48 ausgebildet ist. Er kann einen radial inneren Sitz bilden und innerhalb des Achsialfor= satzes 48 kann sich der Raum 49 ausbilden, der als Aufnahmeraum und als Zentrierung fuer das Element 3 der Figur 3 dienen kann. Innerhalb des konischen Teiles 4 bildet sich der Konusraum 50 aus, waehrend sich im koni chem Teile der Figur 3 der Konusraum 37 aus= bildete. Amradial innerem Ende geht der konische Teil 4 in den radial planen und radial nach innen gerichteten Radialfortsatz mit der der Lagerflaeche 45 ueber. Am radial innerem Ende des inneren Radi = alfortsatzes befindet sich der Achsialfortsatz 43, ist nach auswaerts gerichtet und mag innen die Sitzflaeche 44 zylindrisch ausbilden.FIG. 4 is a longitudinal section through the element with the
Der Aussensitz 41 der Figur 3 kann so bemessen sein, dass er In den Innensitz 44 der Figur 4 passt. Und der Aussendurch - messer des Fortsatzes 32 der Figur 3 kann so bemessen sein, dass er in den Innendurchmesser des Fortsatzes 48 der Figur 4 passt, Dann kann man einen Elementensatz zusammen montieren, wie er in Figur 6 eingezeichnet ist, Dabei ist jeweils ein Element 3 der Figur 3 innen in den Sitz 44 des Elementes 4 der Figur 4 eingebaut, waehrend jeweils ein Aussenfortsatz 48 einen Aussenfortsatz eines Elementes der Figur 3 umgreift. Dadurch laesst sicht, aehnlich, wie in Figur 5, ein Satz aus einer beliebigen Anzahl von zueinander komplementaeren Elementen 3 und 4 der Figuren 3 und 4 in Achsialrichtung zusammen montieren.The
In solchen Elementensaetzen nach den Figuren 5 oder 6 liegen sich jeweils auswaerts gerichtete Enden zweier Elemente gegenueber und entsprechend jeweils einwaerts gerichtete Enden von Elementen gegenueber.In such element sets according to FIGS. 5 or 6 there are respectively outwardly directed ends of two elements and correspondingly inwardly directed ends of elements.
Von Bedeutung ist noch , dass man die Achsialfortsaetze 42 und 43 so lang ausdehnen kann, dass zwischen die inneren radial planen Teile ein Zwischenring 64 nach der Figur 6 eingelegt werden kann, der dann einen Dichtring 75 aufzunehmen geeignet ist, in einem Sitze zwischen den Flaechen 38,45 und dem Fortsatz 43 der Figuren 3 bzw. 4. Solcher Zwischenring 64 ist dann radial so stark ausgedehnt, dass er Innenkraefte aus Fluiddruck innerhalb der Elemente aushalten kann,It is also important that the
Figur 7 zeigt Aussenteile eines Elementensatzes, der Figuren 3 und 4 aehnliche Elemente zueinander montiert. Die konischen Teile sind im Satz der Figur 7 mit 5 und 6 bezeichnet und haben an ihren radial inneren Enden gleiche Teile, wie die Ringelemente der Fi guren 3 und 4. Radial nach aussen ist das radial plane Aussenteil, das sich dem konischem Teile 5 anschliesst, jedoch radial weiter ausgedehnt, als in Figur 3, sodass am radial aeusserem Teil des Achsialfortsatzes des Elementes mit konischem Teil 6 und aus Figur 4 bekannten Teilen 34, 33, 32, 31 noch eine weitere Radiatausdehnung 55 angeordnet werden kann, die dann noch mit einem aeusserem Achsialfortsatz 56 versehen werden mag, sodass das Element mit Konusteil 6 im Fortsatz 57 und 58 des Elementes mit dem konischem Teil 5 montierbar ist.FIG. 7 shows external parts of a set of elements which FIGS. 3 and 4 mount similar elements to one another. The conical parts are designated in the set of Figure 7 with 5 and 6 and have at their radially inner ends the same parts as the ring elements of the Fi guren 3 and 4. Radially outward is the radially flat outer part, which connects to the
Bei der praktischen Verwendung der Ringelemente mit den konisc hen Teilen der Figuren 3,4,6 und 7 ist zu beachten, dass die Fortsaetze erhebliche Kraefte haben und der Zusammendrueckbarkeit der konischen Teile 3,4,5,6 hindernd entgegenstehen. Man darf daher diese Elemente nicht wie Tellerfedern kalkulieren, Gibt man ihnen zu grosse Achsialhuebe, dann konennen sie brechen. Doch haben sie hohe Bedeutung bei der Schaffung von Hochdruck = Aggregaten, in denen hohe Achsialkraefte der konischen Teile benoetigt werden. Wie meine spaetere Prioritaetsbegruendende Patent anmeldung vom 14 Juli 1981 in den USA, Nummer 282,990 zeigen wird, gibt es einen subkritischen und einen superkritischen Bereich der Arbei tsweise von Ringelementen in Hochdruckpumpen. Der Vorteil der Ausbildung mit den Fortsaetzen der Figuren 4,4,6 und 7 liegt bezueglich der Ringelemente darin, dass sie den kritischen Punkt des Ueberganges vom subkritischem zum superkritischem Bereiche in hoehere Druckbereiche verlagern. Das hat einen wichtigen positiven Einfluss auf die Aggregate fuer hoehere Drucke, zum Beispiel das. der Figur 6. Denn es spart aeussere Zusammenhaltemittel zwischen benachbarten Ringelementen 3 und 4. Doch ist die Praxis eine delikate Erfahrungssache. Ohne Beachtung der Deformationen und im Material auftretenden Kraefte kann man leicht Brueche erhalten oder das Ringelement so starr werden, dass es nicht mehr in der gewuenschten Weise den konischen Teil achsial zusammendrueckt.When using the ring elements with the conical parts of FIGS. 3, 4, 6 and 7 in practice, it should be noted that the projections have considerable forces and prevent the
Die inzwischen beschriebenen Ringelemente entsprechen mehr oder weniger einem oder mehreren der Patentansprueche und und sind z. B. dadurch definiert,
dass am konischem Ring'1 Sitze 3 ,45 zur Aufnahme einer plastisch verformbaren Dichtung (zum Beispiel O-Ring) 75 ausgebildet sind;
- oder, : dass die
42,43 an den radial inneren Enden zweier konischer Ringelemente 3,4 unterschiedliche Durch= messer mit ineinander passenden etwa zylindrischen Sitzen 41,44 bilden.Fortsaetze - oder, : dass die
3,4 mitkonischen Elemente 41,44 aneinander geleg sind,sodass die radial nach aussen konischen Teile 3, 4 voneinander fortzeigen, also achsial nach aussen gerichtet sind.den genannten Sitzen - oder, : dass die genannten achsialen Fortsaetze 42,43 so lang ausgebildet sind und ausserdem zwiwchen
42,43 und den konischen Tei =den genannten Fortsaetzen 3,4 radial planelen 40,45 ausgebildet sind, sodass zwischen die genannten Fla echen 40,45Auflage oder Sitzflaechen ein Ring 64 eingelegt werden kann und ist. - oder, : dass der Innendurchmesser des Ringes 64 so gross ausgebildet ist,dass zwischen seinem Innendurchmesser und einer der genannten achsialen Fortsaetze 42,43 ein plastisch verformbarer Dichtring 75 eingelegt werden kann, waehrend der Innendurchmesser des Ringes 64 klein genug bleibt, um noch eine Auflage der genannten Flaechen 40,45 auf dem innerem Teile des genannten Ringes 64 zu gewaehr = leisten.
- oder, : dass die
56,57 an den radial aeusseren Enden zweier konischer Ringelemente 5,6 unterschiedliche Durchmesser haben und ineinanderpassende Aussen- und Innenflaechen zum Beispiel nach Figuren 6achsialen Fortsaetze oder 7 bilden. - oder, : dass zwischen
5,6 undden konischen Elementteilen 56,57 an den radial auesseren Enden derden achsialen Fortsaetzen 5,6Elemente 55,58 angeordnet sind, die aneinander liegen und eine Ausfoermung 34 zur Aufnahme einer plasti.schen Dichtung 31,75 bilden koennen.radial plane Ringflaechenstuecke
that seats 3, 45 are formed on the
- or, that the
42, 43 form at the radially inner ends of twoextensions 3, 4 different diameters with approximatelyconical ring elements 41, 44 that fit into one another.cylindrical seats - or, that the
3, 4 with the said seats 41, 44 are placed against one another, so that theconical elements 3, 4 which are conical radially outwards point away from one another, that is to say are directed axially outwards.parts - or, that the
42, 43 are so long and, in addition, between theaxial projections 42, 43 and theprojections 3,4, there are radially flat supports or seat surfaces 40, 45, so that between the surfaces mentioned 40,45 aconical parts ring 64 can be inserted and is. - or, that the inner diameter of the
ring 64 is so large that a plasticallydeformable sealing ring 75 can be inserted between its inner diameter and one of the above-mentioned 42, 43, while the inner diameter of theaxial extensions ring 64 remains small enough to provide additional support of the said surfaces 40, 45 on the inner part of thering 64 to be guaranteed. - or, that the
56, 57 have different diameters at the radially outer ends of twoaxial projections 5, 6 and form interlocking outer and inner surfaces, for example according to FIGS. 6 or 7.conical ring elements - or, that between the
5, 6 and theconical element parts 56, 57 at the radially outer ends of theaxial extensions 5, 6, radially flatelements 55, 58 are arranged, which lie against one another and have aannular surface pieces shape 34 for receiving a plastic Can form seal 31.75.
Soweit die praktisch - technische und wirtschaftliche Bedeutung der Ringelemente der Erfindung bisher noch nicht voll beschrieben sein sollten, mag diese verstaendlicher werden durch das Beispiel eines Aggregates, das mit Hilfe der Ringelemente verwirklicht werden kann. Ein solches Aggregat ist teilweise in Figur 6 dargestellt.Insofar as the practical, technical and economic significance of the ring elements of the invention has not yet been fully described, this may be made more understandable by the example of an aggregate that can be realized with the help of the ring elements. Such an assembly is partially shown in Figure 6.
Figur 6 zeigt einen Lanegsschnitt in radialer Richtung durch Pumpteile oder Motorteile eines Aggregates, soweit diese die Kammern oder benachbarte Teile betreffen und dabei ist die Figur 6 gleichzeitig ein Querschnitt durch die Welle mit einem Exzenterkoerper des Aggregates. Der Querschcritt durch die Welle 11 ist also ein Radiaischnitt und dadurch gleichzeit ein Laengsschnitt durch die Ringelemente, da diese radial zur Wellenachse eingebaut sind.FIG. 6 shows a longitudinal section in the radial direction through pump parts or motor parts of an assembly, insofar as these relate to the chambers or neighboring parts, and FIG. 6 is at the same time a cross section through the shaft with an eccentric body of the assembly. The cross step through the
Das Aggregat der Figur 6 kann als Pumpe, insbesondere auch als Hochdruck Wasserpumpe oder Pumpe fuer Gase und nicht schmierende Medien verwendet werden. Doch kann man das Aggregat auch durch entsprechende Medien treiben und als Motor benutzen, wenn man die Einlass- und Auslass- Mittel, zum Beispiel, die Ven = tile 11,12 entsprechend steuert und einen Drackstrom aus entsprechen= den Medien zur Verfuegung hat.The unit of FIG. 6 can be used as a pump, in particular also as a high-pressure water pump or pump for gases and non-lubricating media. But you can also drive the unit through appropriate media and use it as a motor if you control the inlet and outlet means, for example, the
Ein dem Beispiel der Figur 6 entsprechendes Erprobungsaggregat ist 1981 erprobt worden. Es benutzte Ringelemente mit Zusammenspannen nach der bereits erwaehnten Patentanmeldung vom Juli 1981. Dieses Aggregate erreichte am Jahresende ueber 1000 Bar Druck im vom Aggregat gefoerdertem Wasser bei 75 Prozent volumetrischem Wirkungsgrade. Es ist zu erhoffen, dass diese tech = nischen Daten noch weiter verbessert werden koennen.A test unit corresponding to the example in FIG. 6 was tested in 1981. It used ring elements with clamping according to the already mentioned patent application from July 1981. At the end of the year, this unit reached over 1000 bar pressure in the water conveyed by the unit with 75 percent volumetric efficiency. It is hoped that this technical data can be further improved.
Die erfindungsgemacßen Merkmäle des Aggregates der Figur 6 sind ziemlich genau im Detail beschrieben und verstaendlich und auch dadurch definiert, dass mindestens einem der konischen Ringelemente 1.2.3.4. 5,6 an dessen achsialem Ende ein mindestens ein Einlass= mittel11 oder ein Auslassmittel 12 enthaltender Koerper 7 zugeordnet ist und dem anderem achsialem Ende des Ringelements direkt oder ueber Zwischenlegung mindestens eines weiteren Ringelementes 1, 2, 3, 4, 5, 6 ein Antriebs= organ 8 zur Zusammendrueckung mindestens eines der Ring= elemente 1,2,3,4,5,6 zugelagert ist, das auch die Ent= spannung des Ringelements gestattet und und stauert.
- oder, : dass mindestens ein Ein lassventil 11 und mindestens ein Auslassventil der in
1,2,3,4,5 oder indem genanntem Ringelemnt 1,2,3,4,5,6 gebil -den genannten Ringelementen deten Kammer 14 zugeordnet und vernunden sind, - oder, dass das Aggregat als Pumpe ausgebildet ist, die
Anordnung nach Anspruch 14 einschliesst und die 1,2,3,4,5,6 nach sei nermindestens eine Ringelement Zusammendrueckung die Arbeitskammer 14 etwa voll auf das Volumen null drueckt, um volumetrische Pumpverluste durch Zusammendrueckbarkeit des Fluids inder Kammer 14 zu vermeiden oder zu reduzieren. - oder, : dass das Aggregat zum Beispiel nach Figur 6 als Pumpe, Motor, Kompressor, Entspanner oder Verbrennungsmotor ausgebildet ist
- oder, : dass die innerhalb des betreffenden Konus des konischen Elemententeiles 1,2,3,4,5,6
ausgebildete Kammer 14 mit einem nicht schmierendem Fluid gefuellt ist, waehrend die Aussenseiten des 1,2,3,4,5,6 von Schmier = mittel umgeben sind.Elements - oder, : dass das
Aggregat einen Kammernkopf 7 enthaelt, indem sich Einlassmittel 11 und Auslassmittel 12 befinden, die zu der Kammer. 14 innerhalb mindestens eines konischen Ringelemententeiles 1,2,3,4,5,6 ausgebildet ist, mindestens einem der 1,2,3,4,5,6 anRingelemnente dem dem Koerper 7 abgekehrtem achsialemEnde ein Antriebskoerper 8 zugeordnet ist und alle der eingebauten konische Teile 1,2,3,4,5,6 enthaltenden Ringel emente (das Ringelemeht) bei Zusammendrueckung auf der derKammer 14 abgekehrten Seite eine volle Stutzauflage 7,8 auf mindestens dem groesstem Teil der radialen Ausdehnung des betreffenden konischen Elemententeiles haben; - oder, : dass das Aggregat als Hochdruckpumpp ausgebildet ist, eine rotierende
Welle 11 Ineinem Gehaeuse 7 lagert, der genannte Antriebskoerper 8 mit einer rueckwaertigen durch einen Radius um eine Mitte definierten Schwenkflaeche 83 versehen ist, die ineiner Lagerflaeche 84 etwa gleicher aber dazu komplementaerer Form einesZwischenkoerpers 9. schwenkbar lagert, der Zwischenkoerper an der angekehrtem Ende eine Laufflaeche 87 bildet, die auf einer zu einem Teile desAggregates exzentrischen Treibflaeche 88 gleitet und bei Bewegung der Gleitfloeche 88 infolge ihrer genannten Exzent rizitaet die Spannung (Zusammendrueckung) und Entspannung des minde stens einem oder der mehreren konischen Teile 1,2,3,4,5,6 des konischen Ringelementes (der konischen Ringelemente) treibt oder steuert; - oder, dass die Kammer(n) 14 unter dem betreffendem konischem Teile des betreffenden Elementes (der betreffenden Elemente) 1,2,3,4,5,6
dem genannten Einlassventil 11 und Auslass=ventil 12 verbunden ist (sind), ein nicht schmierdendes Medium, zum·Beispiel Wasser, in sich aufnimmt und aus sich abgibt (in sich aufnehmen und aus sich abgebert), der genannteAntrlebskoerper ein Hubkolben 8 mirt radialer Auflage-und Stuetzflaeche fuer die mindestens eine konische Teil des mindestens einen Elementes ist, der Zwischenkoerper 9 ein Kolbenschuh ist, in dem der Hubkolben kolben 8 schwenkbar lagert, dieTreibflaeche 88 eine zylindrische Flaeche an einem um eine zentrische Achse 85rotierendem Exzenterkoerper 10mit der Gleitflaeche 88 um die exzentrische Achse 86 ist,dem genanntem Kolbenschuh 9 Schmier- und Druck-Fluid durch Leitung 73 zugefuehrt und in 68,69 70,71 zwischen dem Hubkolben, dem KolbenschuhDruckfluidtaschen 8,9,10 geleitet wird, sodass die genannten Druckfluidtaschen und die sie umgebenden Dichtflaechen (scaling lands) die Kraefte der konischen Eelemente 1,2,3,4,5,6 und die auf sie ausgeuebten Kraefte zum groesstem Teile tragen und die Rotation desund dem Exzenterkoerper Exzenterkoerpers 10 um die zentrische Achse 85 das genannte mindestens eine oder die mehreren Elemente 1,2,3,4,5,6 pro Umdrehung einmal zusammendrueckt und auseinander entspannen laesst.mit konischen Teilen - oder, : dass der Exzenterkoerper 10 mit einer
zentrischen Welle 11 oder als Teil der zentrischenWelle 11 umlaeuft, der genannte Kammernkopf 7 am Gehaeuse des Aggregates angeordnet ist, dasAggregat einen Raum 80 mit einerFuehrungsflaeche 81 zur Sicherung des Kolbenschu =hes 9 gegen Herausfallen ausdem Raum 80 bildet, mindestens ein Element 1,2,3,4,5,6 aufmit konischem Teil dem genanntem Hubkolben 8 zentriert ist, derHubkolben 8im genanntem Kolbenschuh 9 zentriert ist, mindestens zwei plastiche Dich - tungen 75 dem mindestens einen dieKammer 14 1,2,3,4,5,6 zugeordnet sind , und die Federkraft des (der) konischen Teils (der Teile) des Ringelements (der Ringelemente) 1,2,3,4,5,6bildendem Ringelement den Kolbenschuh 9 gegenden Exzenterkoerper 10 drueckt)druecken) und die dichte Auflage der Kolbenschuhlaufflaeche 87 ander Gleitflaeche 88 desExzenterkoerpers 10 bewirkt (bewirken) . - oder, : dass der genannte
Raum 80 mit Schmieroel, insbesondere mit Hydraulikoel gefuellt ist, gegebenenfalls unter Druck, dass das genannte 1,2,3,4,5,6,Schmieroel die Elemente den Hubkolben 8,den Kolbenschuh 9,den Exzenterkoerper 10 und dieWelle 11 umgibt, aber die Pumpkammer(n) oder die Motorkammer(n) 14 innerhalb des mindestens einen(oder der mehreren) Ringelemhtes (Ringelemente) mit Wasser oder einem nicht schmierendem Medium gefuellt sind, dieses pumpen oder von diesem getrieben werden und die Auflage(n) des (der) Ringelements (Ringelemente) 1,2,3,4,5,6 31,33,32, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 55, 58 usw. oder die genannten Dichtringe 75 das Schmieroel und d as Wasser oder die beiden betreffenden Medien innerhalb und ausserhalb des Ringelementes (der Ringelemente) voneinander trennen und diemit mindestens eine Arbeitskammer 14 abdichten. - oder, : dass mei mehreren Elementen achsial hintereinander eine Bohrung (mehrere Bohrungen) 65 die mehreren achsial hintereinander befindlichen Teile 14
der Kammer 14 miteinander verbindet.
- or, that at least one
inlet valve 11 and at least one outlet valve are assigned to thechamber 14 formed in said 1, 2, 3, 4, 5 or in saidring element 1, 2, 3, 4, 5, 6 and are connectedring elements - or that the unit is designed as a pump, includes the arrangement according to claim 14 and the at least one
1, 2, 3, 4, 5, 6 after its compression presses the workingring element chamber 14 approximately fully to zero volume in order to avoid volumetric pumping losses to avoid or reduce by compressibility of the fluid in thechamber 14. - or, that the unit is designed, for example, according to FIG. 6 as a pump, motor, compressor, expansion device or internal combustion engine
- or, that the
chamber 14 formed within the relevant cone of the 1, 2, 3, 4, 5, 6 is filled with a non-lubricating fluid, while the outer sides of theconical element part 1, 2, 3, 4, 5, 6 are surrounded by lubricant.element - or, that the unit contains a
chamber head 7, in which there are inlet means 11 and outlet means 12, which lead to the chamber. 14 is formed within at least one conical 1, 2, 3, 4, 5, 6, at least one of thering element part 1, 2, 3, 4, 5, 6 is assigned aring elements drive body 8 on the axial end facing away from thebody 7, and all of the built-in 1, 2, 3, 4, 5, 6, 6 containing ring elements (the ring element) when compressed on the side facing away from theconical parts chamber 14 have a 7,8 on at least the largest part of the radial extent of the conical element part in question ;full support support - or, that the unit is designed as a high-pressure pump, a rotating
shaft 11 is mounted in ahousing 7, saiddrive body 8 is provided with abackward pivoting surface 83 defined by a radius around a center, which is approximately the same but complementary in a bearingsurface 84 Form of anintermediate body 9 pivotally mounted, the intermediate body forms a runningsurface 87 at the opposite end, which on one to one Parts of the aggregateeccentric driving surface 88 slides and upon movement of the slidingsurface 88 due to their eccentricity mentioned the tension (compression) and relaxation of the at least one or more 1, 2, 3, 4, 5, 6 of the conical ring element (the conical ring elements) drives or controls;conical parts - or that the chamber (s) 14 is (are) connected under the relevant conical part of the element (s) 1, 2, 3, 4, 5, 6 to the inlet valve 11 and outlet valve 12 in question lubricating medium, for example water, absorbs and releases from itself (absorbs itself and removes from itself), the mentioned body is a reciprocating piston 8 with a radial support and support surface for the at least one conical part of the at least one element which Intermediate body 9 is a piston shoe, in which the reciprocating piston 8 is pivotally mounted, the driving surface 88 is a cylindrical surface on an eccentric body 10 rotating about a central axis 85 with the sliding surface 88 around the eccentric axis 86, said piston shoe 9 is lubricating and pressure -Fluid fed through line 73 and passed in pressure fluid pockets 68.69 70.71 between the reciprocating piston, the piston shoe and the eccentric body 8,9,10, so that the pressure fluid mentioned pockets and the surrounding sealing surfaces (scaling lands), the forces of the conical elements 1, 2, 3, 4, 5, 6 and the forces exerted on them bear the greatest part, and the rotation of the eccentric body 10 about the central axis 85 does the said at least one or more elements with conical parts 1, 2, 3, 4, 5, 6 are pressed together per revolution and can be relaxed apart.
- or, that the
eccentric body 10 rotates with acentral shaft 11 or as part of thecentral shaft 11, saidchamber head 7 is arranged on the housing of the unit, the unit has aspace 80 with aguide surface 81 for securing thepiston lock 9 against falling out forms from thespace 80, at least one element with a 1, 2, 3, 4, 5, 6 is centered on the mentionedconical part piston 8, thepiston 8 is centered in thepiston shoe 9, at least twoplastic seals 75 at least a 1, 2, 3, 4, 5, 6 forming thering element chamber 14, and the spring force of the conical part (s) of the ring element (s) 1,2,3,4,5,6 presses thepiston shoe 9 against the eccentric body 10) and causes the tight contact of the pistonshoe running surface 87 on the slidingsurface 88 of theeccentric body 10. - or, that said
space 80 is filled with lubricating oil, in particular with hydraulic oil, possibly under pressure, that said lubricating oil contains 1, 2, 3, 4, 5, 6,elements reciprocating piston 8,piston shoe 9,eccentric body 10 and surrounds theshaft 11, but the pump chamber (s) or the motor chamber (s) 14 within the at least one (or more) ring elements (ring elements) are filled with water, a non-lubricating medium, pump it or are driven by it, and the support (s) of the ring element (s) 1,2,3,4,5,6 with 31,33,32, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 55, 58 etc. or the mentioned sealing rings 75 separate the lubricating oil and the water or the two media in question inside and outside the ring element (the ring elements) and seal off the at least one workingchamber 14. - or, that with several elements axially one behind the other, a hole (several holes) 65 connects the
several parts 14 of thechamber 14, one behind the other axially.
Es ist also so, dass das Aggregat der Figur 6 ein Motor oder eine Pumpe sein kann. Da Pumpen weiter bekannt sind, als Motoren, wird es im Folgendem noch einmal als Pumpe beschrieben und zwar als Wasserpumpe. Dabei soll jedoch gemeint sein, dass anstatt von Wasser (Water in der Figur 6) auch jedes andere nicht schmierdende Medium gepumpt oder als Motor-Treibfluid verwendet werden kann. Das umgebende Schmiermittel ist in der Figur 6 mit "Oil" bezeichnet. Verstanden sein soll. auch, dass dann, wenn im Folgenden die Pumpe beschrieben wird, das Aggregat ein Motor ist und sein kann, wenn man ein Druckmedium unter zeitlicher Steuerung in Verhaeltnis zum Abwaertshub des Hubkolbens 8 durch das Einlassmittel 11 den Kammern 14 oder der Kammer 14 zufuehrt. Beim Motor muss die Steuerung natuerlich so sein, dass beim Aufwaertshub des Hubkolbens 8 kein hoher Druck hinter dem Auslossmittel 12 herrscht. Beim Motor benoetigt man also eine vom Drehwinkel des Exzenterkoerpers 10 abhaengige periodische Steuerung des Fluids ausserhalb der Einlass und Auslass-Mittel 11,12, waehrend diese bein der Pumpe automatisch arbeiten koennen,It is the case that the assembly of FIG. 6 can be a motor or a pump. Since pumps are still known as motors, it is described again below as a pump, namely as a water pump. What is meant here, however, is that instead of water (Water in FIG. 6), any other non-lubricating medium can also be pumped or used as an engine driving fluid. The surrounding lubricant is designated "Oil" in FIG. 6. Should be understood. also that, when the pump is described below, the unit is and can be a motor if a pressure medium is supplied to the
In der weiteren Beschreibung werden diejenigen Merkmale fortgelassen, die bereits beschrieben oder definiert sind und die Moeg= lichkeiten in der Figur 6 darstellen. Die Folgebeschreibung beschreibt also also lediglich die Wirkungsweise anhand der Hochdruckwasserpumpen = Ausfuehrung,Those features which have already been described or defined and which represent the possibilities in FIG. 6 are omitted in the further description. The following description therefore only describes the mode of operation based on the high-pressure water pumps = version,
Im Pumpengehauese befindet sich eine rotierende Welle 11 mit einem Exzenterkoerper 10, der eine Aussenflaeche 88 als Kolben= hubfuehrungsflaeche ausbildet. An ihr laeuft die Gleitflaeche 87 des Kolbenschuhes 9. Im Pumpengehaeuse oder dem Kamnerndeckel 7 befinden sich die Einlass-und Auslass-Ventile 11 und 12 mit ent= sprechenden Federbalsungsmitteln und Kanaelen, sowei Haltern, oder Sitzen, naemlich 60,61,62,63,13. Dabei ist 13 die Fluid= drucklieferleitung der Hochdruckpumpe fuer Wasser.In the pump housing there is a
Das Einlassventil 11 hat einen Ventilkopf mit Sitz 60, der so ausgebildet ist, dass Totarum in der Foerderkammer 14 vermieden wird. Der Ventilkopf ist daher vorne flach und sitzt in einem schraegem Sitze 60. Das Auslassventil 12 sitzt entsprechend nahe an der Arbeitskammer 14, damit sich kein grosser toter Raum in der Lei= tung zum Auslassventil 12 bilden kann. Toter Raum ist in der Kammer 14 vermieden, da toter Raum innere Kompression im Fluid bei hohem Drucke bewirkt und dann das Aggregat nicht mehr wirkungs= guenstig mit vielen hundert oder einigen tausend Bar arbeiten kann, wenn toter Raum in der Pumpkammer 14 verbleibt. Die Ausbildung der Ringelemente der Erfindung und der ihr zugeordneten Teile geschieht daher so, dass Totarum vermieden oder auf ein unvermeid= liches Minimum an Volumen beschraenkt wird.The
Im Gehaeuse bildet ein entsprechendes Gehaeuseteil den Raum 80 zur mindestens teilWeisen Aufnahme der Pumpteile aus. Vorgezogen wird, eine Fuehrungs- oder Halte- oder Sicherungsflaeche 81 anzubringen, die den Einzelraum 80 begrenzt.In the housing, a corresponding housing part forms the
Die Figur 6 zeigt nur einen der Raeume 80 mit nur einer Pumpanlage darin. Doch hat die Pumpe in der Praxis mehrere Raeume oder Pumpanlagen, zum Beispiel 5,7 usw..FIG. 6 shows only one of the
Der Kolbenschuh 9 ist im Ausfuehrungsbeispiel mit den Fuehrungsfingern 67 versehen, die immer innerhalb der Sicherungs= wand 81 der Ausnehmung 80 verbleiben, damit der Kolbenschuh nicht aus dem Raume 80 herausdfallen kann. Durch diese Anordnung ist eine Zwangsverbindung zwischen Exzenterkoerper 10,Kolben schuh 9 und Hubkolben 8, sowie den Ringelementen vermeidbar. Das macht das Aggregat einfach, billi g und betriebssicher.The
Beim Umlauf der Welle 11 um die Achse 85, die zentrsiche Achse, wird der Kolbenschuh auf einer halben Umdrehung nach oben, radial nach aussen, getrieben, da der Exzenterkoerper 10 die Fuehrungsflaeche,Kolbenhubfuehrungsflaeche 88 exzentrisch zur zentrischen Achse 85 ausbildet, also die Flaeche 88 eine zylindrische Flaeche um die exzentrische Achse 86 ist. Auf der anderen Haelfte der Wellenumdrehung druecken die Ringelemente bei ihrer Entspannung unter der Spannkraft ihrer konischen Teile 1,2,3,4,5,6 den Kolben= schuh 9 radial einwaerts sodass die Laufflaeche 87 des Kolben= schuhes 9 zu allen Zeiten fest auf der Kolbenhubfuehrungsflaeche 88 aufliegt.When the
Da der Kolbenschuh beim Wellenumlauf und damit beim radialem Einwaertshub und Auswaertshub eine Schwenkbewegung ausfuehrt, ist zwischen dem Kolbenschuh 9 und den Ringelementen ein Hubkol = ben 8 angeordnet, der seinerseits mit einer Schwingflaeche 83 in einem Schwingbette 84 am anderen Ende des Kolbenschuhes 9 schwenk= bar gelagert ist. Am den Ringelementen zugekehrten Ende ist der Hubkolben mit einer radial erstreckten Lagerflaeche versehen, die bei voller Zusammendrueckung des benachbarten Ringelementes das betreffende Ringelement voll achsial unterstuetzt, damit es bei hohem Drucke in denKammer 14 nicht durchbiegen kann. Doch ist auch eine Zentrierung zum Beispiel als Ausnehmung vorgesehen, mit der einer der Achsialfortsaetze eines der Ringelemente im Hubkolben oder an ihm gelagert und zentriert werden kann. Dabei ist wichtig, wie 66 zeigt, dass die Kammer 14 vom Hubkolben oder zum Hubkolben 8 verschlossen sein muss. Der Gehaeuse- oder Kommernkopf der Kammer 80, der auch ein Deckel sein kann, hat eine entsprechende Flaeche zur sicheren Lagerung des dem Kopfe 7 benachbarten Ringelementes. Dabei ist die Kammer 14 auch gegenueber dem Kopfe 7 abgedichtet, zum Beispiel durch eine Dichtung 77 und die der benachbarten Dichtelement zugekehrte Flaeche so ausgebil = det, dass sie bei voller Zusammendrueckung der Ringelemente das benachbarte Ringelement achsial voellig stuetzt. Wiederum, damit sich das Ringelement unter hohem Druck in Kammer 14 nicht durchbiegen kann. Die Zwischenringe 64 bewirken in gleicher Weise eine Verhinerung des Durchbiegens benachbarter Ringele = mente unter hohem Druck In der Kammer 14, indem sie die benachbarten Ringelemente 1,2,3,4,5,6 stuezten, wenn diese voll zusammengedruckt sind.Since the piston shoe performs a pivoting movement during the rotation of the shaft and thus during the radial inward stroke and outward stroke, a
Eingebaut sind in Figur 6 in den Raum 80 drei Ring = elemente der Figur 3 and zwei Ringelemnte der Figur 4. Sie sind zu Paaren aus Elementen der Figuren 3 und 4 zusammengesetzt, wie bereits beschrieben anhand der Figuren 1 bis 4. In die entsprechen den Sitze sind die Dichtungen 75 eingelegt. Das obere RIngelement bildet kein Paar, da es als Einzelringelemnt am Deckel 7 anliegt. Beim Saughub laeuft also der Hubkolben mit dem Kolbenschuh (8,9) noch unter unter der Entspannungsfederung der konischen Elementen teile, die im Raum 80 angeordnet sind . Die Elemententeile haben in Figur 6 keine Bezugszeichen, da sie bereits anhand der Figuren 3 und 4 beschrieben wurden. In Figur 6 ist die unterste Stellung des Hubkolbens und des Kolbenschuhes, also der Teile 8 und 9 gezeichnet, bei der die Kammer(n) 14 das groesste Volumen hat (haben). Nach vollendetem Pump-Druckhub nach oben liegen die achsialen Innenseiten der Ringelementenpaare direkt ohne Zwischnraum aneinander an, das untere Ringelement mit der Rueckseite auf der Supportflaeche des Hubkolbens 8 und die Innenflaeche des oberen Ringelements liegt dann eng und ohne Zwischenraum an der Stirnflaeche des Kopfes 7 an.In FIG. 6, three ring elements of FIG. 3 and two ring elements of FIG. 4 are installed in
In den Raum 80 und ins Gehaeuseinnere wird normalerweise Schmieroel geleitet, damit die Treibteile und die Ringelemente aussen nicht rosten. Innen koennen sie mit nichtrostenden Schichten oder Auflagen ueberzogen sein,Lubricating oil is normally passed into
Wegen der oft sehr hohen Drucke in den Kammern 14, die wie bereits beric tet, um oder ueber 1000 Atmospheren liegen koennen, ist der Kolbenschuh mit hydrostatischen Druckfluidtaschen 70,72,71, 68,69 versehen, die durch eine Druckfluidzuleitung, zum Beispiel 73, zum Beispiel vom Achsialende des Kolbenschuhes 9 her gespeist werden und die die Radialkraefte auf den Kolbenschuh, den Exzenterkoerper und den Hubkolben, also auf 8,9,10 zusammen mit den sie umgebenden Dichtflaechen (sealing lands) und Tragflaechen tragen und Reibung zwischen diesen Teilen sparen. Dabei ist der Fluiddruck im Hydraulikoel in den Taschen 68 bis 72 oft aehnlich hoch, wie der in den Kammern 14. Die Schmierdruckpumpe folgt daher oft den Konstruk= tionsteilen der Hauptpumpe, jedoch in kleineren Abmessungen. Ent= spricht die Abmessung der Pumpe der Figur 6 im Masstab 111, dann koennen Kraefte von vielen Tonnen am Kolbenschuh auftreten, die dann oft zu 98 oder meh r Prozent von den Drucktaschen aufgenommen werden, zusammen mit den genannten Dic-htflaechen und Tragflaechen.Because of the often very high pressures in the
Das Aggregat der Figur 6 hat viele praktischen Anwendungen, Zum Beispiel wird es als Wasserdruckpumpe fuer Water-Jet Schneidanlagen,verwendet. Ausserdem zum Spuelen der Beissgeroete in Tunnel-Steinbohraggregaten, bei denen 1000 Bar Druck Im Wasserstrahl die Standzeit der Schneidzaehne verfielfachen. Auch wird es fuer das Abspritzen von Asphaltbeschriftungen verwendet, sowie zum Hochdruckeinspritzen von Brennstoffen In Motoren, Auch die Verwendung zum Einspritzen von Wasser in Verbrennungsmotoren ist vorgesehen,The unit of FIG. 6 has many practical applications, for example it is used as a water pressure pump for water jet cutting systems. In addition, for rinsing the bite devices in tunnel stone drilling units, in which 1000 bar pressure in the water jet multiply the service life of the cutting teeth. It is also used for the spraying of asphalt markings, as well as for the high-pressure injection of fuels in engines, It is also intended to be used for injecting water into internal combustion engines,
Das Aggregat ersetzt auch tonnenschwere bisherige Druckwasseranlagen von Water-Jet Schneidanlagen indem es ein kleines Radialkolbenaggregat von etwas unter 400 mm Durchmesser messer baut. Die Erprobung und Anwendung des Aggregates und der Ringelemente hat erst begonnen und daher sind noch weitere Ausbildungen und Anwendungen nicht ausgeschlossen. Die Figur 6 ist eines der Aggregate von vielen, die durch die Erfindung ermoeglicht werden.The unit also replaces tons of previous pressurized water systems from Water-Jet cutting systems by building a small radial piston unit with a diameter of just under 400 mm. The testing and application of the unit and the ring elements has only just begun and therefore further training and applications are not excluded. Figure 6 is one of many aggregates that are made possible by the invention.
In der Figur 9 bestehen die Ringelementpaare aus Faser - stoffen, zum Beispiel Carbon Fibre, wobei die Paare Jeweils anein - ander geklebt sind, zum Beispiel mittels Epoxy Resin. Die Elemente 1 und 2 sind an ihren aeusseren Enden zum Zwecke des Verbindens mit Epoxy resin abgeflacht, das heisst radial plan ausgedehnt, sodass sie in der Verbingungsflaeche, Klebeflaeche 23 zusammengeklebt sind und zwis chen sich die Pumpkammer 61 bilden. Auch die radial inneren Enden der Eelemente 1 und 2 sind abgeflacht, also mit radial nach innen erstreckten planen Teilen versehen, wobei das obere Paar 1,2 mit dem unterem Paar 1,2 durch die Verbindungsflaeche, Klebe - flaeche 24 miteinander verbunden sind. Diese Ausfuehrung eines Satzes aus den konischen Elementen der Erfindung ist besonders handlich, leicht herstellbar und billig. Die Handlichkeit ergibt sich besond rs dadurch, dass man mittels der inneren Bohrungen oder Ausnehmungen 35 eine Anzahl solcher Elementenpaare zu einer Elementensaeule direkt verkleben kann, sodass die Saeule dann ein fertiges E inbaustueck mit grossen Pump- oder Motoren- Kammern 61 ist und grosse Pump - oder Motor - Huebe zulaesst. Der Faserstoff ist sehr haltbar. Die Haltbarkeit der Klebenaehte 23,24 ist bestimmt durch die Radial - ausdehnung der planen Ringteile, denn die Verklebung haeit parallel zur Abmessung der Klebeflaeche, zum Beispiel mit etwa 8 Kg pro Qud = dratmi llimeter, waehrend die Fasern der Eelemente bis zu 300 Kg pro quodratmiilimeter Festigkeit haben. Es sind noch solche Faserstoffe in Japan in Entwicklung, die noch die doppelte Haltbarkeit erreichen werden. Die konische Formgebung ergibt sich durch Formen in konischen Formen, in die die Faserstoffe eingelegt und mit Epoxy Resin oder anderen Verbi ndungsstoffen bestrichen werden und danach trocknen.In FIG. 9, the ring element pairs consist of fiber materials, for example carbon fiber, the pairs being glued to one another, for example by means of epoxy resin. The
Anhand der Figur 10 wird erlaeutert, dass es einen subkritischen und einen superkritischen Bereich der Verwendung der Elemente als Pump- oder Motor - Elemente gibt. Im subkritischem Beriche ist der Druck des Arbeitsfluids in der betreffenden Kammer, z.B. 61, so gering, dass die Spannkraft der Eelemente starker, als der auf sie ausgeuebte Fluidddruck ist. Die Kammer 61 bleibt dadurch geschlossen, dass die Elemente oder das Element unter Vorspannung die Kammer auch dann verschlossen haelt, wenn das Element pumpt oder als Motoren - element eingesetzt ist. Wenn der Fluiddruck in der Kammer 61 eine bestimmte Hohe, naemlich den kritischen Druck, erreicht, dann ist der Fluiddruck so hoch, dass er das betreffende Element etwas zusammendrueckt und deine Dichtung zum benachbartem Teile mehr voll besteht, Es entweicht dann etwas Leckage an Fluid zwischen dem betreffendem Element und dem benachbartem Teile, zum Beispiel dem Pumpenkopf oder dem zweitem, dem benachbartem Element aus der Arbeitskammer 61 heraus. Die Pumpe oder der Motor wird beim kritischem Druck undicht. Die hoehe dieses kritischen Druckes richtet sich nach der Vorspannung, der Dicke und den Radialabmessungen des betreffenden Elementes, Auch kann das Material dabei von Bedeutung sein.It is explained on the basis of FIG. 10 that there is a subcritical and a supercritical range of the use of the elements as pump or motor elements. In the subcritical range, the pressure of the working fluid in the relevant chamber, for example 61, is so low that the clamping force of the elements is stronger than the fluid pressure exerted on them. The
Um die Arbeirskammer 61 fuer den kritischen Druck und den darueber liegenden hoeheren Druck betriebssicher und dicht zu machen, bildet die Figur 10 ein von Fluid durchstroemtes Aggregat mit konischen Elementen fuer der Superkritischen Bereich, also fuer den Druckbereich, der oberhalb des kritischen Druckes liegt.In order to make the working
Diese Aggregat fuer den superkritischen Bereich besteht darin, dass ein Aussenring angeordnet ist, in dem eine plastische Dichtung 7 eingelegt ist. Die konischen Elemente 11 und 12 haben an ihren Aussenteilen (radialen Aussenteilen) eine radiale Planflae che, die auf die betreffende ochsiale Endflaeche des Aussenringes 8 gelegt wird. Wenn nur ein einziges Element als Arbeits Aggregat dient, wie zum Beispiel in Figur 29, dann wird die betreffende Plan flaeche am radialem Aussenteil des Elementes an den Pumpen oder Motoren Kopf 48 mittels einer Halterung 91 fest angeschraubt. Die Abdichtung der Arbeitskammer 61 erfolgt dann durch die betreffende plastische Dichtung, zum Beispiel durch den O-Ring, 7, wie in der Figur 29 gezeigt ist.This unit for the supercritical range consists in that an outer ring is arranged in which a
Verwendet man im Aggregat jedoch eines oder mehrere Elementen - Paare, wie in Figur 10, dann werden die beiden Elemente 11 und 12 mit ihren Kammern 61 einander zugeordnet , auf die betreffenden radial planen Flaechen des Aussenringes 8 gelegt und mittels einer Halterung 9 an den radialen Aussenteilen umgriffen und fest verbunden, sodass die planen Flaechen der Elemente auf den planen Endflaechen des Aussenringes 8 fest aufgelegt bleiben. Wegen der Radialverformung beim Zusammendruecken der Eelemnte 11,12 in Achsialrichtung, laesst man radial ausserhalb der Elemente 11 ,12 einen kleinen radialen Zwischen= raum 18, zur benachbarten Innenwand der Ausnehmung in der Hal = terung 9, damit die Halterung 9 die Radialausdehnung beim achsialem Zusammendruecken der Eelemente 11,12 nicht stoert. Fuer hohen Druck im Fluid im superkritischem Bereiche muss die Halterung 9 sehr stark sein. Sie mag die Dicke der Elemente 11,12 uebersteigen und ihr radial aeusserer Teil muss eine mindeste Rodialdicke haben, damit die Halterung 9 unter den hohen Drucken im Fluid in der Kammer oder den Kammern 61 nicht biegt oder bricht. Um innere Kompressions = verluste im Fluid, die den Wirkungsgrad verringern, zu vermeiden, wird meistens ein Innenring 6 eingelegt, der eine Bohrung zum Verbinden der benachbarten Kammern 61 hat, und der in der Dicke vorteilhafter und wirkiungsgradhoher Weise der Dicke des Aussenringes 8 entspricht. In der Praxis werden der Aussenring 8 und der Innenring miteinander planiert, zum Beispiel plangeschliffen. Die Radialabmessungen dieser Ringe plant man in der Praxis so, dass zwischen ihnen gerade der 0-Ring 7 hereinpasst.If, however, one or more elements are used in the unit - pairs, as in FIG. 10, then the two
Unter dem hohem Drucke im Fluid im superkritischem Bereiche wuerden die Elemente sich achsial ausbauchen. Daher ist es zweckdienlich, um solche Ausbauchung zu verhindern, die Lager-Rin = ge 10 an die aeusseren Enden des Elementenpaares beziehungsweise einen dieser Lagerringe 10 an das betreffende Element 11 oder 12 zu legen. Die Elemente moegen radial innen achsial erstreckte Zylinderteile 5 mit Bohrungen 13 und Sitzflaechen 15,16 haben. In diese kann man wieder eine plastische Dichtung, zum Beispiel einen O-Ring einlegen und zwischen = schachteln, sowie man auch die Abmessungen der Sitze so ausbilden kann, dass ein Sitz 15 des einen Elementenpaares in des Sitz 16 des benach - barten Elementenpaares hereinzentrieren kann und halten kann.Under the high pressure in the fluid in the supercritical range, the elements would bulge axially. It is therefore expedient to prevent such bulging by placing the bearing rings 10 on the outer ends of the pair of elements or one of these bearing rings 10 on the
In der Figur 11 sind die Elemente 1 und 2 eines Elementenpaares in separierter Darstellung gezeigt. Man sieht hier deutlich die radialen Planflaechen 3 an der radial aeusseren Teil en, mit denen die Elemente an die planen Endflaechen (achsialen Endflaecheh) des Aussenringes 8 der Figur 10 gelegt werden. Ausserdem zeigt Figur 11 noch die AlternatiVe einheitliche Elemente, das heisst, einheitlich bemessene und geformte Elemente mit gleichem Innendurchmesser 25 zu verwenden, um beliebige Anazahien von Elementen zu einer Elementen-Saeul e zusammen setzen zu koennen. Dafuer sind dann nach Figur 11 die inneren Einsatz-Zentrier = stuecke (Ringe) verwendet, von denen einer die Sitze 16 und 27 endwaerts des mittleren Teile 19 hat und der andere einen Hohlraum mit Sitz 29 zur Aufnahme des Sitzes 27 des anderen Zentrierringes des anderen Paares hat. Am Ende des Hauptteiles 20 hat dieser zweite der Zentrierringe den Sitz 28, der in den Sitz 25 des betreffenden ELementes 1 oder 2 hereinpasst. Wenn diese Einsatzzentrierringe zwiwxhen zwei benachbarten Elementen, die Kammern 61 bilden, eingesetzt sind, dann muessen sie Bohrungen oder Kanaele haben, um die betreffenden Fluid aufnehmenden und abgebenden Kammern 61 zu verbinden.In FIG. 11,
Figur 12 zeigt einen Teil einer Hochdruckpumpe fuer nicht schmierende oder rostverursachende Menien, zum Beispiel fuer Wasser. Im Pumpenkoerper 48 befindet sich der Pumpzylinder fuer das nicht schmiederende Medium, das im Folgendem Wasser genannt wird, bei jeder der Figuren. Pumpenkopf 48 enthaelt das Einlass - Ventil 50 und das Auslassventil 49. Die Ventile sind meistens federbe = tastet zum Beis iel mit Feder 51. Im Zylinder 61 reziprokiert der Kolben 58. Da dieser nicht schmierendes Medium beruehrt und die Laufflaeche in diesem Wasser rosten und nicht schmieren wuerde, ist der Kolben 58 mit der Dichtung 62 nahe dem Zylinder 61 versehen. Kolben 58 ist mittels eines Verbindungsbolzens 70 mit Kopf 64 und Fuss um 71 an einem Trei bkolben 59 gehalten, auf dessen hinterem Ende der Pumpkolben 58 aufliegt und mittels Dichtung 72 abgedichtet ist. Der Stift oder die Halterung 71 verbindet die beiden Kolben 58 und 59 ueber de n Bolzen 70 miteinander und haelt sie kraftschluessig zusammen. Dadurch wird der Pumpkolben 58 gemeinsam mit dem Treibkolben 59 reziprokiert, wobei der Bolzen 70 die geringere Zugkraft oder Druckkraft beim Saughub und die Auflage der aeusseren Achsialenden der beiden Kolben 58 und 59 aufeinander die grossere Kraft beim Druckhub vom Treibkolben auf den Dicht-Kolben oder Pump- Kolben 58 uebertraegt. Auch der Verbindungsbolzen 70 ist mittels einer plastischen Dichtung 72 gegen mindestens einer der Kolben 58 oder 59 abgedichtet. Der Antrieb zum Druckhub erfolgt durch den umlaufenden Exzenter-Ring 55. Auf seiner Aussenflaeche 56 lauft der schwenkbare Kolbenschuh 52 mit seiner Laufflaeche 57. Der Kolbenschuh 52 ist zwischen den Treibkolben 59 und den Exzenter Ring 55 eingelegt und er ist schwenkbar auf dem Kolben 59 gelagert. Aus Kanal 68 wird Schmierfluid, zum Beispiel Oel in die Kammer 67, die die aeusseren Achsialendteile der beiden Kolben 58,58 umgibt, sodaβ diese Kolbenenden in sie eintauchen und in ihr reziprokieren, von wo aus das Schmierfluid durch Kanale 74 in die Gleitflaechen zwischen dem Kolbenschuh 52 und dem Exzenterring 55, sowie in die Schwenkflaechen zwischen dem Kolbenschuh 52 und dem Treubkolben 59 geleitet wird. Es tritt auch in entsprechende Druckfluidkammern 73 ein, wenn solche angeordnet sind. Der Treibkolben ist so einwandfrei geschmiert und kan gut laufen. Aus der Kammer 67 tritt das Schmierfluid aber auch in den Pussungsspalt zwischen dem Pumpenkoerper 48 und dem Dichtkolben und Pumpkolben 58 ein. Dadurch ist auch dieser Kolben fast auf der ganzen Laengsgeschmiert, jedenfalls dann, wenn die Dichtung 62 nahe der Kammer 61, also am innerem Ende des Kolbens 58 angeordnet ist. So ist es in der der Figur 12 gezeichnet. Die Figur 12 schafft also die gute Schmierung der Laufflaeche eines Kolbens in einem Zylinder selbst dann, wenn der Kolben Wasser oder ein nicht schmierendes Medium pumpt. Da Jedoch bei solchen Medien gelegentlich die Dichtung 62 abnutzt oder undicht wird, insbesondere, wenn hoher Druck gepumpt wird von z.B. 1000 bis 4000 bar, ist erfindungsgemaess noch die Abflussnut 66 mit der Mischfluidsammelkammer 65 angeordnet. Die Kammer 65 umgibt einen Teile des Mittelstueckes des Pump Kolbens 58. Entweicht unsauber oder nicht schmierendes FLuid aus Zylinder 61, dann laeuft dieses in die Sammelkammer 65 und fliesst von dort durch die Leitung 66 ab,sodass der Raum 67 mit klarem S chmierfluid gefuellt bleibt. Denn in Kammer 67 kann das Wasser nicht herein, weil die Kammer 67 mit hoeherem Druck gefuellt ist, als der Ablauf Kanal 66. Durch das Erfindungsbeispiel der Figur 12 wird also einmal eine Schmierung des Pumpkolbens mittels der Anordnung eines zweiten Kolbens und einer Schmierkammer geschaffen aund ausserdem kann das Beispiel eine Abflussvorrichtung fuer den Abfluss von Leck fluid schaffen, wobei Mischfluid abgeleitet und die beiden Fluids Wasser und Oel sauber gehalten bleiben in ihren entsprechenden Kammern.Figure 12 shows part of a high pressure pump for non-lubricating or rust-causing materials, for example for water. In the
Figur 13 zeigt wieder ein Pumpen- oder Motoren - Aggregat mit konischen Elementen, Pumpkopf 48, Ventilen 49 und 50, sowie einem Antrieb 55 und einem Kolben oder Schuh 52. Die Besonderheit dieses Ausfuehrungsbeispiels der Erfindung besteht darin, dass hier die Zentrierringe mit Stuetzkoerpern 41 vereinigt sind und andererseits die Innenringe mit beiderends vorstehenden Zentrierungs - Zylinder - stueckchen zu Aussenringen 43,44 vereinigt sind. Die mittleren Zen - trierstuecke sind mit 45, 46 bezeichnet und sie befinden sich am Stuetz = koerper. 41 , waehrend die aeusseren Zentrierungen mit 43,44 bezeichnet sind und sich an den Ausfuel Ikoerpern 42 befinden. Bohrungen 13 zur Verbindung der Kammern 61 sind wieder angeordnet und die Elemente 1 und 2 sind jeweils zwischen zwei Teile 41 und 42 eingeschachtelt, oder sie beruehren ausser einem dieser Teile die Zentriersitze und Flaechen 47,53 im Kopf 48 oder im Kolben bzw. Schuh 52. Die anderen Positions= nummern zeigen aus Figur 12 bekannte Teile.FIG. 13 again shows a pump or motor unit with conical elements,
Das Erfindungsbeispiel der Figur 14 zeigt den Pumpkoerper 48 mit Pumpzylinder 61, in dem der Pumpkolben 60 reziprokiert. Einalss und Auslassventil 49,50 sind wieder angeordnet. Der Pumpkolben ist hier mit einem Fuss 86 mit Zentrierung 85 versehen, auf dem die Druck = feder 84 gelagert ist, die den Kolben 60 beim Saughub aus dem Zylinder 61 herauszieht. Sie selbst ist vorteilhafterweise auf einer den Zylinder 61 umgebende n Ausnehmung oder in einer Ringnut 83 gelagert, denn diese Feder muss lang sein, um einen grossen Kolbenhub bei langer Lebens = dauer abzugeben. Das aeussere Ende des Kolbenfusses ist radial plan, um eine Lagerflaeche fuer den Treibkolben zu bilden. Der Treibkolben 59, der den Druckhub des Pumpkolbens 60 treibt, ist in einer Fuehrung 148 reziprokierend gelagert und hat einen Kopf mit der Schwenkflaeche 76, mit der der Kolbenkopf im Schwenkbette mit Schwenkflaeche 75 des Kolbenschuhes 52 schwenkbar lagert. Die Lauffloeche 57 des Kolbenschuhes hes 52 laeuft auf der Laufflaeche 56 des Exzenter - Ringes 55, wodurch den Treibkolben 59 den Druckhub ueber den Kolbenschuh 52 erhaelt und diesen ueber die Lagerflaeche des Kolbenfusses 86 auf den Pump - Kolben 60 uebertraegt. Der Kolbenschuh hat Fuehrungsteile 81 mit Fuehrungen 79, in denen er in den Ausnehmungen 80 der Fuehrung 148 gefuehrt ist, um ein Wegfallen des Kolbenschuhes 52 vom Kolben 59 zu verhindern und trotzdem einen langen Kolbenhub zu ermoeglichen. Der Raum zwischen dem Pumpkoerper 48 und dem Fuehrungskoerper 148 wird vorteilhafter = weise wieder mit Schmierfluid gefuellt, um guten geschmierten Lauf der beiden Kolben 60 und 59 zumindestens fuer eine gewisse Zeit der Lebens = dauer zu ermoegiichen.The example of the invention in FIG. 14 shows the
Die Figur 15 zeigt, wie man vorteilhafterweise eine Dichtung 38, zum Beispiel einen O-Ring in eine Nut 37 des radial aeusseren Teiles eines Elementes 1 einlegen oder einvulkanisieren kann, um eine gute Dichtung des Eelementes 1 am Kolben, Pumpnekopf oder dem beschriebenem Ausoen = ring zu erhal ten.FIG. 15 shows how one can advantageously insert or vulcanize a
Die Figur 16 zeigt die entsprechende Anordnung oder Einvulkanisierung einer plastischen Dichtung (Ring) am radial innerem Teile oder Ende des Elementes 1.FIG. 16 shows the corresponding arrangement or vulcanization of a plastic seal (ring) on the radially inner part or end of the
Figur 17 zeigt in einem Laengsschniett einen Teil einer Ratew Pumpanordnung fuer sehr hohe Wasserdruecke. Diese Anordnung arbeitet im superkritischem, hohem Druckbereich. Im Pumpenkopf 48 fuehrt der Anschluss 122 zum Einlassventil 50 und der Abflusskanal 123 zum Auslassventil 49 mit Feder 51. Das Einlassventil hat die Feder 88 vorteilhafterweise in den Kolben 40, zum Beispiel in dessen Ringnut 88 eingeschachtelt. Eine enge Ringnut deshalb, damit innere Kompressions = Verluste vermieden werden. Zwischen dem Kolben 40 und dem Kopf 48 ist das Elementenpaar substantiell nach Figur 10 ausgebildet, eingesetzt. Man sieht in Figur 17 den Aussenring 8, den Innenring 6, den Dichtring 7 und die konischen Elemente 1 und 2, Der Kolben 40 liegt auf dem Schwenkbette des Kolbenschuhes 52 schwenkbar auf und er ist im Ausfuehrungs - beispiel der Figur durch den Stift 87, der in die Bohrung zum Auslassventil hereinragt, gegen Verdrehung gesichert, damit die Druckfeder des Einlassventils 50 nocht vom Einlassventil 50 weggedreht werden kann. Der Kolben = schuh 52 ist zwischen den Exzenterteil 55, an dessen zur Achse 97 exzen = trischen Gleit- oder Fuehrungs-Flaeche er liegt und laeuft und dem Kol = ben 40 angeordnet. Die Welle um die Achse 97 traegt den Exzentreteil 55 und dessen exzen rische Laufflaeche erzeugt den Kolbenhub, wenn die Welle in den Lagern 114, die im Gehaeuse 130 angeordnet sind, umlgeuft, Die Welle mit der Achse 97 ist von einem Elektromotor, Verbrennungsmotor, oder, wie im Falle der Figur 17 von einem Hydromtor im Gehaeuse 48 angetrieben. Dieser Motor, hat beispielsweise die Steuerung 120, die Zylinder 116, die Kolben 117, im Rotor 113, die Kolbenschuhe 119 und die Kolbenhubfueh = rung 121 im Gehaeuse 148. Die Wirkungsweise dieses Motors findet man in Patenten des Erfinders, zum Beispiel im De BP 25 00 779. Die Bettflaechen, Schwenkflaechen, Lagerflaechen und Laufflaechen oder Kolbenhubfuehrungsflaechen von Kolben 40, Kolbenschuh 52 und Exzenter - Ring 55 werden durch Schmierfluid, im Folgendem "Oel" genannt, ge = schmiert. Der hohen Radialkraefte wegen sind auch Druckfluidtaschen 73 angeordnet, die den groessten Teil der Radiallast auf Kolben und Schuh tragen. Die genannten Flaechen und Druckfluidtaschen sind mit Druckoel aus der Druckoelkammer 130 ueber Kanaele 74 gespeist. Die Anpresskol = 'ben 96 pressen achsi al den Kolbenschuh 52 ein und dichten die Uebergaenge der Kanaele 74 ab. Am anderen Ende mag eine Druck-Lagerpiatte 115 oder ein weiterer Anpresskolben 96 in einer Druckkammer 95 achsial beweg = lich, angeordnet sein. Waehernd in der Figur 17 ein Pumpaggregat gezeigt ist, hat das Aggregat der Figur in der Praxis meistens 3,5,7 oder 9 Pumpkkamern 61, Kolben 40, Elementenpaare 1, 2 und Kolbenschuhe 52 mit den entsprechenden Anpresskoerpern 96 und Ventilen 49 und 50 in entsprechender Stueckzahl. Die Ansaug oder Zuleitungs Kanaele 122 werden meistens miteiender zu einem verbunden. Auch die Abfluss oder Lieferdruck Kanaele 123 verbindet man in der Praxis meistens zu einem einzigem Lieferkanal.FIG. 17 shows part of a Ratew pump arrangement for very high water pressures in a longitudinal section. This arrangement works in the supercritical, high pressure range. In the
In der Figur 17 ist noch folgende weitere erfindungsgemaesse Besonder = heit gezeigt, die anahnd der Teilfiguren 18,19 und 20 noch weiter verdeut = licht wirdIn FIG. 17 the following further special feature according to the invention is shown, which is further illustrated by the partial figures 18, 19 and 20
Beim Zusammendruecken der Elemente 1 und 2 entsteht eine Veraenderung der radialen Durchmesser der Elemente. Noch innen werden sie etwas kleiner, radial noch aussen aber etwas groesser. Daher ist es bei onischen Elementen nicht immer moeglich, sie mittels der Spannringanordnung nach der Figur 10 an den Aussendurchmessern zusammen zu spannen. Denn der Ring 9 der Figur 10 dehnt sich infolge seiner Starke radial weniger aus, als die Elemente 1 und 2. Fuer sehr hohe Drucke und Durchbiegungen kann daher die Ring = onordnung 9 nach Figur 10 der Radialausdehnung der Elemente 1 und 2 nicht folgen und sie hindert diese Elemente an ihrer freien radialen Aus = dehnung. Erfindungsgemaess werden daher nach Figur 17 mit den Teile in separierten Teilschnitten darstellenden Figuren 18 bis 20 die Ring = teile 89,90 und 91 der Figur 17 in Segmente 32 A,B,C usw. aufgeschni= tten. Das ist in Figur 18 deutlich sichtbar. Man drhet zunaechst die Rin - ge, bohrt die Bohrungen und schneidet die Gewinde und danach schneidet man die Ringe mittels Scheibenfraesen in Radialsegmente. Gelegentlich werden die Segmente jedoch auch von anfang an als Segmente produziert. Die Elemente 1 und 2 erhalten dazu vorteilhafterweise an ihren radial aeusseren Teilen die Ausnehmungsring nuten 30, in die die Spannfinger 31 des oberen und des unteren Spannringes 89 und 91 eingreifen. Dadurch wird verhindert, dass die Ringteile oder Segmente der Ringe 89,90,91 radial von den Elementen 1 und 2 wegrutschen koennen. Es ist zu beachten, dass die Stellen, an denen die Nuten 30 eingearbeitet sind, diejenigen Steifen der Ringelemente 1 und 2 sind, an denen diese bei ihrer achsi = alen Zusammendrueckung die geringsten inneren Spannungen erfahren. An der gezeichneten und zweckdienlichen Stelle am radialem Aussenteil der Elemente 1 und 2 schwaecht die Nut 30 die Elemente zwar etwas ab, doch ist das an diesen Stellen nicht schaedlich fuer die Lebensdauer der Elemente 1 und 2, weil sie an diesen Stellen trotz der Nuten 30 geringere innere Bie gespannungen (Zug- oder Druck - Spannungen) erfahren, als an den radial inneren und aeusseren Spitzen der Ele ente 1 und 2. Der mittlere Ring istm meistens plangeschliffen, damit er in der Achsiolhoeche (Figur 17) der Achsialsummer des Aussenringes 8 und der beiden Elemente 1 und 2 entspricht, um genaues unnachgiebiges achsiales Spannen der Elemente 1 und 2 zu sichern . Die drei Ringe werden vorteil = hafterweise durch Schrauben 92 zusammengeschraubt, wobei die Anzieh = kraft mit Drehmomentmesser zu messen ist, um volle Spannung zu erreichen. Der Mittelring oder Distanzring 90 der Spannanordnung 89 - 91 hat vorteil = hafterweise eine innere Ringnut 93 zur Aufnahme des Aussenringes 8 der Figur 10. Denn ohne diese Ringnut wuerde der Aussenring 8 In radialer Richtung zu duenn, sodass er sich unter dem hohem Innendruck im Fluld in der Kammer 61 zu stark radial ausdehnen und damit Innere Kompressionsverluste und Pumpverluste verursachen wuerde. Oder, andererseits wuerden die Spannschrauben 92 zu weit von den Spann- und Halte - Fingern 31 entfernt sein , sodass die Spannung an Wirkung verlieren wuerde infolge achsialer Nachgiebigkeit. Zwischen dem Kolben 40, dem Kopf 48 einer - seits und den Elementen 1 und 2 andererseits sind die plastischen Dichtun - gen 39,40 in Figur 17 angeordnet.When
Das Aggregat der Figur 17 bildet so bereits ein ziemlich iedeales Pumpen - oder Motoren - Aggregat fuer den superkritischen Bereich des extrem hohen Druckes im Fluid. Die Elemente 1 und 2 koennen sich radial frei ousdeh = nen und zusammenziehen, da die Segmente A,B,C―X,Y,Z der Ringe 89 bis 91 dieser Radial Ausdehnung und Zusammenziehung Ideal folgen.The unit in FIG. 17 thus already forms a rather ideal pump or motor unit for the supercritical range of the extremely high pressure in the fluid. The
In Figur 21 hat der Rotor 98 Ausnehmungen, beispielsweise Bohrungen 107. die Sitze fuer Elemente 1 und/ oder 2 oder fuer Elementensgeulen 1,2 bil den. Die Elemente 1,2 haben zwischen ihren radial aeusseren Aufeinander Auflagen vorteilhafterweise plastische Dichtungen 37,38 zum Beispiel noch der Figur 16 und an ihren radial inneren Enden ebenfalls vorteilhafter - weise auch plastische Dichtungen 39,40, zum Beispiel solche noch Figur 16, Der Kolben oder die Kolben 36 haben Kolbenfinger, die in die Kammern 61 eintreten und die Elemente 1,2 au sserdem aneinander zentrieren koennen. Die Kolben 36 tragen in Schwenkpfannen die Kolbenschuhe 21 schwenkbar lagernd. Die Kolbenschuhe 21 laufen an der Innenflaeche 156 der Kolbenhub = fuehrung 99, wodurch sie die Kolbenhub Fuehrungsflaechen bilden. Die Kolben schuhe haben Druckfluidtaschen mit sie umgebenden Dichtfiaechen als hydrostatische Lager mit Druckfluldtaschen 112 und zwischen der Pfanne im Kolben und der Schwenkflaeche des Kolbenschuhes sind vorte lhafterweise ebenfalls solche Druckfluidtaschen 111 angeordnet. Die Druckfluidtaschen werden von den Arbeitskammern 61 her durch Kanaele 74 mit Druckfluid gespeist. Zwischen der Achse 103 des Rotors 98 und der Achse der Kolben = hubfuehrungsflaeche 156 ist ein Abstand angeordnet, sodass die Kolbenhub = fuehrungsflaeche 156 zur Rotorachse 103 exzentrisch ist, wodurch beim Umlauf des Rotors 98 oder der Kolbenhubfuehrung 99 der Kolbenhub der Kolben 36 und der Kolbenschuhe 21 entsteht, wobei sich die Elemente 1 und 2 periodisch zusammendruecken und entspannen und dadurch die Arbelts = kammern 61 periodisch pro Umdrehung einmal vergroessern und einmal verkleinern.In FIG. 21, the
Die Fluid Zufuehrung und Abfuehrung zu und von den Arbeitskammern 61 erfolgt bei Anordnung von Rotorkanoelen 161 durch achsiale Fluidbestroemung oder durch innenbeaufschlagte radiale Fluidbestroemung. Zum Beispiel, indem Fluid aus Kanal 105 der Steuerwelle 102 ueber Steuerfenster 150 in die Kanae = le 161 eintritt und von diesen in die Arbeitskammern 61 und die Kanaele 74, wie die Druckfluidtaschen 11,112 einstroemt und aus diesen durch die entspre = chenden weiteren Kanaele 161, Steuerfenster 149 in Steuerkoerper 102 und den den Kanal 106 abstroemt. Doch ist auch eine aussenbeaufschlagte Radial = bestroemung derart moeglich, dass die Kolbenhubfuehrung einen Kanal 101 erhaelt, durch die Fluid aus dem Raume zwischen Rotor 98 und Kolbenhub = fuehrung 99 oder aus einem mit Kanal 101 verbundenem Behaelter durch die Druckfluidtaschen 112 und Kanaele 74 in die Arbeitskammern 61 einstroemt. Der besondere Vorteil des Aggregates nach Figur 21 besteht darin, dass bei vielelementrigen Saeulen mit Elementen 1 ,2 lange Arbeitskammerhuebe der Kammern 61 zulaesst und somit eine grosse Du chflussmenge auf kleinem Raume ermoeglicht. Ausserdem ist dieses Aggregat besonders einfach und billig in der Herstellung, da es keinerlei mit engen Passungen versehene Kolben benoetigt und daher einfacher und billiger ist, als die herkoemmli = chen Radialkolbenaggregate mit eng in Zylinder eingepassten und darin rezi= prokierenden Kolben. Jedoch ist dieses Aggregat nur fuer den subkritischen niederen Druckbereich im Fluid, wenn es keine Spannanordnungen nach den Figuren 10 oder 17 hat. Man wandelt es in ein Hochdruckaggregat fuer den superkritischen hohen Druckbereich dadurch um, dass man den Elementen 1 und 2 Spannanordnungen 9,89 bis 91 der Figuren 10 oder 17 zuordnet.The fluid supply and discharge to and from the working
Die Figur 27 zeigt ein Element 1 oder 2, hier mit 307 bezei ch = net in einem halbem Radialschnitt in etwa Naturgroesse fuer den superkritischen ischen hohen Druckbereich. Diese Figur ist gegeben, um die Ringnut 358, die der Nut 30 der Figur 19 entspricht, besonders deutlich zu zeigen und vor allem, um darzustellen, dass die innere Palanflaeche 359 und die aeu= ssere Planflaeche 354 angeordnet sein muessen. Die Flaeche 359 zur Lagerung auf dem Kolben, dem Pumpenkopfe oder dem Element des naechsten Elementen paares oder des naechsten Elements und die Flaeche 354 zur Lagerung auf dem Aussenringe 8 der Figuren 10 und 17 oder zur Lagerung auf einem Kolben oder Pumpenkopfe einer der Figuren oder eines nicht in den Figuren gezeichne = ten Aggregates. Zwecks Verringerung der inneren Spannung und damit der Bruchgefahr der Eelemente wird die innere Kante 357 vorteilhafterweise abgerundet,FIG. 27 shows an
Die Figur 28 beschreibt ein weiteres Problem. Wenn naemlich die Elemente keine Abflachungen 359, 354 haben, dann sind sie uebliche Tellerfedern und liegen dann auf einer Linie aut. Diese erhaelt bei dem hohem Drucke im superkritischem Druckbereich eine Pressung von vielen tausend Kilogramm pro Quadratmillimeter, naemlich eine unendlich hohe innere Spannung, da die Linie der Beruehrung ueberhaupt keine Ftaeche, nicht mal eine Flaechensumme von einem Quadratmillimeter bildet. Unter dieser unendlich hohen Spannung im Material schmilzt das Material weg. Die Libnie verformt sich und beschaedigt die Oeberflaeche und die aeusse = ren Schichten des Elementes 1 oder 2. Durch die Anflachung zu den Plan flaechen 359,354 wird diese Gefahr und Erscheinung verringert, aber nicht voll beseitigt. Es ist daher vorteilhaft, um diese Erscheinung noch weiter einzuschraenken, die Auflagegegenstueck 360 mit einer Ausbauchung 355 zu versehen, die so geformt und bemessen ist, dass die Kante des Eelementes 1 oder 2, hier mit 307 bezeichnet, an ihr gleitet beim radialem Ausdehnen und Zusammenziehen unter der Achsialen Zusammenorueckung und Expansion des Elementes 1,2,307. Die Formgebeung soll ferner so sein, dass minde = stens annaehernd die Linienauflage in eine annaeherende Flaechenauflage umgewandelt wird. Ist die Achsialzusammenarueckung nur in der Groesse nach Winkel alpha, dann erhaelt die Gegenlagerung eine Lagerflaeche im WinKel beta, damit nach ertolgter Zusammendrueckung das gesamte Element 1 oder 2 gut auf der Auflage 360 aufliegt und nicht achsial ausbauchen kann. Nach der Arbeitskammer 307 zu legt man eine Dichtungsflaeche (Schicht, Blech) 309, z.B. aus Kupfer, Teflon usw. auf das Eelement 307, damit dieses nicht von rostversursachedndem Fluid betroffen wird. Entsprechend wird die plsastische Dichtung 356 angeordnet, wobei es zweckdienlich ist, dass diese die Dicchtschicht oder Schutzschicht 309 umgreift. Die Spitze des Elementes 1 oder 2,307 darf von der Auflage 360 und Kurve 355 nicht zu sehr abheben, damit die Dichtung 356 oder 309 nicht in den Spalt eintreten kann. In der Hochdruckpraxis darf die Spitze nicht mehr als o,03 bis o,1 mm abheben. Sonst wird die Dichtung 356 zu einer duennen scwarzen Paperschicht, die in den Spalt eintritt und die Abdichtun g zerstoert. Waehrend in der Figur 28 die Dichtungen schraffiert gezeichnet sind, werden die Dichtungen 356,309, 317 usw. in Figur 22 nicht schraffiert gezeichnet, sondern ohne Linien offen gelassen, weil die Figur 22 durch Schraffierlinien zu undeutlich werden wuerde.Figure 28 describes another problem. If the elements have no
In Figur 22 wird ein besonders effektives und besonders hochdruck = faehiges Aggregat der Erfindung dargestellt und anhand ihr wird eine be - sonders wichtige Erkenntnis der Erfindung beschrieben.FIG. 22 shows a particularly effective and particularly high-pressure unit capable of the invention, and a particularly important finding of the invention is described on the basis thereof.
Es ist naemlich so, dass die Elemente 1 und 2 der Figuren 10 oder 17 tellerfedern aehnlich sind und daher nur fuer begrenzte Hochdrucke verwend = bar sind. Nach dieser gegenwaertigen Erfi ndung wird erkannt , dass fuer die effektive Verwendung im hohem superkriti schem Druckbereich die herkoemmlichen Tellertedern absolut ungeeignet sind, denn sie brechen schon nach kurzer Betriebszeit, Die Ursache des Brecnens konnte kange Zeit nicht gefunden werden, weil die Tellerfedern noch den Formeln von Almen und Laszio berechnet wurden. Diese Amerikaner haben 1935 eine Mathe = matik fuer die Berechnung der inneren Spannungen in Tellerfedern veroeffent = licht, die dann spaeter in Deutschland zusammengefasst wurde. Nach dieser Zusammenfassung wurde es zwar einfacher zu rechnen, aber die tieferen Zusammenhaenge, die von Almen und Loscio noch klar erkannt waren, gingen verl oren. Die Tellerfedern und deren Spannungs- Berechnungen wurden spaeter in DIN und JIS (Deutsche und Japanische Industrie - Normen) auch genormt. Nach dieser Normung muessten die Elemente 1 und 2 eine ho-he Lebensdauer haben, wenn man die Normungen, also die Normblaetter beachtet.It is namely the case that
Die gegenwaertige Erfindung hat nach langem Suchen erkannt, dass die Normbbetter und die Normungen noch DIN und JIS absolut unmoeglich und unbrauchbar fuer die Berechnun-g der Lebsndauer und der Spannungen fuer Elemente 1 und 2 nach dieser Erfindung sind.After a long search, the current invention has recognized that the standard beds and the standards DIN and JIS are absolutely impossible and unusable for the calculation of the lifespan and the stresses for
In der Figur 29 findet man rechts die Berechnungen nach Imen und Lascio, die praeziser und umfangreicher, als die nach DIN und JIS ist, Die Kurve 361 in Figur 25 gibt die groessten Spannungen sigma innerhalb des betreffenden Elementes 1 oder 2 infolge der Zusammendrueckung ueber dem Umlaufwinkel alpha des Exzenterringes des Kolbenhubantriebes. Diese Berechnung beruht auf der nach Almen und Lasczio.On the right in FIG. 29 you can find the calculations according to Imen and Lascio, which are more precise and extensive than those according to DIN and JIS. The
Die Erfindung erkennt nun, dass der hohe Fiui ddruck im superkritischem Bereiche eine viele hoehere Biegespannung und eine viel ploetzlichere Biegspannung innerhalb des Eelementes 1 oder 2 hervorruft. Es ist diese Spannung, die die Elemente der Figuren 10 und 17, wenn man sie in der Radialabmessung etwa der Tellerfeder annaehert, schnell, schon nach 45 Minuten bei 1000 bar Innendruck zum Brechen bringt.The invention now recognizes that the high film pressure in the supercritical range causes a much higher bending stress and a much more sudden bending stress within the
Die Erfindung erkennt, dass diese weiteren inneren Spannungen im Element 1 oder 2 vom Fluiddruck in der Kammer 61 herruehren. Dieser Fluiddruck ist mittels der Pfeile "q" in Figur 23 gezeigt und er die in Figur 23 gepfeilt um den Mittelpunkt "O" gezeigten zusaetzlichen Biegespannungen sigma B bervor. Diese Biegespannungen werden Im superkritischem hohem Druckbereich um ein Vielfaches hoeher, als die Innenspannungen der Tellerfedern nach Atmen und Lascio, die in den Figuren einfach mit "sigma" ohne "B" bezeichnet sind.The invention recognizes that these further internal stresses in
Die Erfindung hat diese bisher unerkannt geblieben gewesene Ursache des Bruches der Tellerfedern Jetzt sehr genau und mathematisch sehr exact erkannt. Das sieht man aus der Figur 23, die nach dem Erfinder die Momente und Spannungen differential und integral erfasst. Die Figur 23 gibt die genauen geometrischen und mathematischen Zusammenhaenge, sowie deren Integrationen mit Hilfe der Differential- und Integral-Rechnung. Ausgehend von Gleichung (1), dem Ansatz des Biegemomentes unter Fluiddruck fuehrt die Mathematik schliesslich zu den Formeln (12) und (13) mit den Werten der Spannungen. Dabei zeigen die Indizen "I" und "o" nach dem Indiz "B" die Bedeutung, ob radial von innen oder radial von aussen betrachtet worden ist.The invention has now recognized this previously unknown cause of the disc springs breaking very precisely and mathematically very precisely. This can be seen from FIG. 23 which, according to the inventor, records the moments and tensions differentially and integrally. Figure 23 gives the exact geometric and mathematical relationships, as well as their integrations with the help of the differential and integral calculation. Based on equation (1), the approach of the bending moment under fluid pressure, the mathematics finally leads to formulas (12) and (13) with the values of the stresses. The indices "I" and "o" after the indent "B" show the meaning whether they have been viewed radially from the inside or radially from the outside.
In der Figur 24 wird methematisch-geometrisch nachgewiesen, wo die Radien gleicher Spannungen liegen, wenn man radial von innen oder von aussen, also vom Aussenradius oder Innenradius des Elemenets aus gesehen zu rechnen beginnt. Die Werte "Rmc" und "RMC" zeigen dabei die Biegemomen- unter Fluiddruck ohne Beruecksichtigung der Spanner oder Lagerungen, waehrend die Werte "RCMH" und "Rcmh " die Momente mit Halterungen oder Auflagen beruecksichtigen . Die umfangreichen Berechnungen und Unter = suchungen findet man in den umfagreichen Rotary Engine Kenkyusho Berichten RER-8109 und RER-8206. Man sieht aus der Figur 24 einmal die Berechnungs-Endformein nach den piff-erentiationen und Integrationen und man sieht aber auch, dass diese genannten Werte alle vom orithmeti = schem Mittelradius "Rm" abweichen und auch von den Druckpunktradi en nach den Steuerkoerper patenten des Erfinders, zum Beispiel vom Rgc - Wert des De-Patentes 23 00 639 des Erfinders, abweichen. Das ist darauf zurueck zu fuehren, dass beim Steuerkoerper die Flaechenmittelpunkte gelten, waehrend hier in dem Aggregat mit Elementen 1,2 der Erfindung nicht die Flaechenwerte, sondern die Fluiddruck Momentenwerte gelten.In FIG. 24, it is demonstrated methematically and geometrically where the radii of the same stresses lie when one starts to calculate radially from the inside or from the outside, that is to say from the outside radius or inside radius of the element. The values "Rmc" and "RMC" show the bending moment under fluid pressure without considering the tensioners or bearings, while the values "RCMH" and "Rcmh" take into account the moments with brackets or supports. The extensive calculations and investigations can be found in the extensive Rotary Engine Kenkyusho reports RER-8109 and RER-8206. One can see from FIG. 24 the final calculation form in accordance with the piff erentations and integrations, and one also sees that these values all deviate from the orithmetic mean radius "Rm" and also from the pressure point radii according to the inventor's control body patents , for example from the Rgc value of the inventor's De-Patent 23 00 639. This is due to the fact that the center points of the area apply to the control body, whereas here in the unit with
Die Erfindung erkennt daraus, dass herkoemmliche Tellerfedern = Bereiche fuer die Verwendung als Elemente 1,2 nur fuer geringe Drucke moeglich und verwendbar sind. Die Elemente nach der Erfindung muessen daher fuer den superkritischen hohen Druckbereich erfindungsgemaess noch die Bedingung erfuellen, dass die Differenz der Innen und Aussen-Radien der Elemente mehr als dreimal klei ner, als der Aussenrodius des betreffenden Elementes 1 oder 2. In den Figuren fuer Hochleistungs = aggregate, den Figuren 22 und 29 ist der Fluiddruck -Arbeits bereich dieser Radialradien Differenz etwa fuenf mal kleiner, als der Aussen = radius des betreffenden Elementes.The invention recognizes from this that conventional disc springs = areas for use as
Betrachtet man die Atmen und Lascio Gleichung in Figur 29, dann gilt nach den Erkenntnissen der Erfindung, dass darin die Differenz " (C minus eta) " unter dem Bruchstrich die besonderste Bedeutung hat. Daraus ergibt sich naemlich, dass die inneren Spannungen "sigma" umso kleiner werden, je groesser der Durchmesser des Eetementes 1 oder 2 wird, bei sonst gleichbleibender Dicke, Radialdifferenz und Anstell- oder Durchbiege-Winkel des Elementes. Man muss also, um das Element fuer den superkritischen Bereich des hohen Druckes verwendbar fuer lange Lebensdauer zu machen, die Radial - Differenz sehr klein machen, zum Beispiel etwa zehn Millimeter, die Durchbiegung "f" auch sehr klein machen, zum Beispiel unter 0,5 millimeter und das Element sehr dick machen, zum Beispiel 5 bis 10 millimeter, um die Biegespannungen "Sigma B" noch Figur 23 der Erfindung klein zu halten und gleichzeitig auch die Durch = messer und Radien gross machen, um kleine Spannungen "sigma" nach Almen und Lasczio nach Figur 29 zu erhaLten.If one looks at the breathing and Lascio equation in FIG. 29, then, according to the knowledge of the invention, the difference "(C minus eta)" below the fraction has the most important meaning. It follows from this that the internal stresses "sigma" become smaller the larger the diameter of the
Dabei entsteht jedoch nach der Erkenntnis der Erfindung das Problem, dass dann die Radial lasten unter dem hohem Fluiddruck in den Kammern oder in der Kammer (Arbeitskammer) 61 so gross werden, dass es keine Waelz = lager mehr gibt, die diese Belastungen mit ausreichender Lebensdauer tragen koennten in ertraeglichen Bauabmessungen. Die Erfindung erkennt also, dass weder herkoemmliche Tellerfedern, noch herkoemmliche Waelzlager der Normreihen irgendwelche brauchbaren Elemente mit langer Lebensduaer fuer Motor- oder Pumpen - Aggregate fuer den superkritischen Bereich des hohen Druckes liefern koennen, kurzum, dass die bisheroge Technik keine Motoren oder Pumpen Aggregate fuer den superkritischen Bereich mit den darin vorhandenen hohen Drucken schaffen kann.However, according to the knowledge of the invention, the problem arises that the radial loads then become so large under the high fluid pressure in the chambers or in the chamber (working chamber) 61 that there are no longer any rolling bearings which carry these loads with a sufficient service life Could bear in tolerable dimensions. The invention thus recognizes that neither conventional disc springs nor conventional rolling bearings in the standard series can provide any useful elements with a long service life for motor or pump units for the supercritical range of high pressure, in short, that the previous technology does not provide motors or pump units for can create the supercritical area with the high pressures contained therein.
Daher wird in Figur 22 im Zylinder, dem Erstzylinder , 301 ein Erstkolben 302 reziprokierend angeordnet, um eine Fluiddrucksaeule, die meistens Hydrautikoel ist, aber auch ein anderes Fluid sein kann, durch den Kanal 303 in einen Zweitzytinder 304 groesseren Durchmessers foerdert und auf den im Zweitzylinder reziproklerbaren Zweitkotben 305 drueckt. Der Zweitkolben 305 traegt das Element 307, drueckt dieses achsial zusammen und foerdert so das Druckmedium aus der Arbeitskammer 311 durch das Aus = lassmittel 313 heraus. Es koennen auch mehrere Elemente 307 angeordnet und durch Halterungen oder Spannanordnungen 318, 320, 321, 319 zusam mengespannt und zusammen gehalten sein. Wenn der Erstkolben 302 sich im Erstzylinder 301 auswaerts bewegt, dann fliesst das Druckfluid aus dem Zweitzylinder 304 durch den Verbindungskanal 303 zwischen Erstzylinder und Zweitzylinder in den Erstzylinder 301 zurueck. Es erfolgt also periodisch ein Transport einer Druckfluidsaeute vom Erstzylinder zum Zweitzylinder und danach zurueck vom Zweitzylinder in den Erstzylinder. Dabei schwingt der Zweitkolben periodisch umgekehrt parallel zum Erstkolben. Wenn der Erstkolben in den Erstzylinder 301 hereingedrueckt wird, dann wird der Zweitkolben 305 im Zweitzylinder 304 nach aussen gedrueckt und umgekehrt, wenn der Zweit = Kolben zum Beispiel unter dem Entspannungsdruck des Elementes (der Ele = mente) 307 im Zweitzylinder einwaerts drueckt, dann wird der Erstkolben im Erstzylinder auswaerts gedrueckt. In der Praxis geschieht das dadurch, dass der Erstkolben 302 durch einen Kolbenhubantrieb 336 zum Beispiel ueber einen Kolbenschuh 334 zum Kolbenhub gezwungen wird. Beispielsweise lauft die Kolbenhubfuehrung 336 in den Lagern 338 um, rot ert also in den Lagern 338. Dazu mag die Kolbenhubfuehrung beispielsseise durch den Antrieb 345 346 zur Rotation angetrieben sein, zum Beispiel durch Elektromotor, Verbrennungs = motor oder durch Fluidmotor. Ist zweispielsweise die Innenflaeche-347 der Kolbenhubfuehrung 336 exzentrisch zu den Lagern 338 angeordnet, sodass die Lager 338 eine zentrische Achse haben, die Innenflaeche 347 aber eine exzen - trische Achse hat, die parallel zur zentrischen Achse, aber von ihr radial distanziert liegt, dann bewirkt bei der Rotation der Kolbenhubfuehrung 336 die exzentrische Kolbenhubfuehrungsflaeche 347 durch Anliegen der Gleit = flaeche des Kolbenschuhes 334 an ihr einen Radialhub, den der Kolbenschuh 334 auf den Erstkolben 302 uebertraegt. Pro Umdrehung wird dabei der Erst = kolben 302 im Erstzylinder 301 einmal einwaerts und einmal auswaerts bewegt. Dabei wird diese Radialbewegung des Erstkolbens, naemlich der Kolbenhub des Erstkolben mittels des Kanales 303 und der Fluidsaeule zwischen dem Erstkolben und dem Zweitkolben umgekehrt parallel auf den Zweitkolben 305 uebertragen. In der Praxis erhaelt der Erstzylinder 301 und der Erstkolben 302 einen kleineren Durchmesser und der Zweitzylinder 304 mit dem Zweitkolben 305 einen wesentlich groesseren Durchmesser. Dadurch wird es moeglich, die Radialkraefte vom Erstkolben 302 so gering zu halten, dass fuer die Kolben = hubfuehrung noch handelsuebliche Waelzlager 338 verwendet werden koennen und dabei noch ausreichend lange Lebensdauer haben. Bei dieser Anordnung nach der Figur 22 der Erf indung benoetigt der Zweitkolben 305 keine Waelzlager. Das grosse Problem, dass es fuer die hohen Kraefte des Zweitkolben 305 keine handelsueblichen Waelzlager mehr gibt, die die Zigtonnen Kraefte des Zweitkolbens mit einer rotierenden Nockenwelle oder einem rotierendem Exzenterring, wie in Figur 17, voellig ueberwunden. Erstkolben und Zweit - kolben laufen nun in Figur 22 in nicht rotierenden, festen, stabilen Koerpern mit stationaeren Erst- und Zweit- Zylindern 301,304 darin. Im Beispiel der Figur 22 ist der Erstzylinder mit dem Erstkolben eine Radialanordnung, doch koennte es auch eine Achsialanordnung sein. Der Zweitzylin der und Zweit = kolben koennten auch eine Radialanordnung sein, woe in Figur 17, doch sind sie in Figur 22 eine Achsialanordnung. Dadurch wird es moeglich, zum Bei spiel 3, 5,7,9 oder jede andere beliebige Anzahl von Achsialzylindern um die Mittelachse 330 des Aggregates anzuordnen und die entsprechende Anzahl Erstzylinder und Erstkolben anzuordnen. Es ist zu bedenken, dass Jeweils mindestens ein Erstzylinder mit einem Zweitzylinder durch die Verbindungsleitung oder den Verbindungskanal 303 verbunden sein muss. Bei mehreren Erstzylindern und Zweitzylindern im Aggregat der Figur 22 schwingen also jeweils separierte Erts- und Zweitkolben, ohne dass diese mit anderen der Erst- oder Zweitkolben verbunden sein duerften. Die Kanaele 303 muessen unverbunden mit anderen Erst-und Zweitzylinder - Anordnungen bleiben. Jede Erst-Zweit-Kolben An = ordnung in einem gemeinsamem Gehaeuse hat also eine unabhaengig von anderen Fluidsaeulen schwingende Druckfluidsaeule in einem Kanal 303, die in die verbundenen Erst - und Zweit- Zylinder hereinragt, aber nicht zu anderen der Erst- und Zweit- Zylinder des Aggregates verbunden sein darf. Das schl iesst aber nicht aus, dass zum Beispiel zwei oder mehr Erstkolben mit einem einzigem Zweitkolben und entsprechenden Zylindern zusammen arbeiten kann oder koennen.Therefore, in FIG. 22, a
Es ist auch moeglich, den Betrieb des Aggregates nach Figur 22 stufen - los regelbar zu gestalten, das heisst, den Kolbenhub des Erstkolben und als Folge dessen, den Kolbenhub des Zweitkolbens stufenlos regelbar zu gestalten. Dazu macht man den Antrieb von Antrieb 345 auf den Kolbenhubfuehrungsteil 336 in der Figur 22 zum Beispiel radial flexible. Zum Beispiel, indem man ver= aenderliche Eintrittstifen der Zahne 344 der Welle 345 in die Zaehne 346 des Kolbenhubantriebes einsetzt, oder aber ein Zwischenrad beweglich zwischen dem Zahnrad 344 der Welle 345 und dem Zahnrad 346 der Kolbenhubfuehrung 336 anordnet.It is also possible to make the operation of the unit according to FIG. 22 continuously variable, that is to say to make the piston stroke of the first piston and, as a result, to make the piston stroke of the second piston infinitely variable. For this purpose, the drive from
Schliesslich ist es in der Praxis oft wichtig, immer fuer die richtige Fluidmenge in der Fluidsaeule des Kanals 303 mit verbundenen Zylindern 301 und 304 zu sorgen. Das erreicht man zum Beispiel durch die Anordnung einer Steuerung 326 bis 329. Der Erstkolben 301 hat hier einen Steuerfortsatz 326, der mit Steuernuten 328 versehen ist, die periodisch die Fluidzufuehrungslei= tung 329 in Abhoengigkeit vom Kolbenhub des Erstkolbens 302 mit dem Erstzylin= der 301 verbinden und von ihm trennen. Der Steuerfortsatz 326 taucht dazu in den Steuerzylinder 327 dichtend ein und bewegt sich in ihm.Finally, in practice it is often important to always ensure the correct amount of fluid in the fluid column of
So kann man erreichen, dass jeweils dann, wenn der Ertskolben in seiner aeusseren Lage im Zylindern 301 anlangt und der Zweitkolben 305 etwa seine innere Lage im Zweitzylinder 304 erreicht hat, die Fluidzuleitung 329 ueber den Steuerkanal 328 mit dem Erst- und Zweit-Zylinder 301,304 ver - bunden ist und diese sowie den Kanal 303 mit der benoetigten Fluidmenge fuellt, oder Nachfuellt, wenn waehrend des voraufgegangenen Arbeits - Zyklus etwas Fluid aus der Saeule der Raeume 301,303,304 durch Leckage verloren gegangen sein sollte. Damit das einwandfrei funktionoert, Ist es zweckdienlich, den Zweitkolben 305 mit inneren Endlagenanschlaegen 306 zu versehen, die auf den Zyl inderboden des Zweitlzylinders stossen und so eine praezi se innere Endlage des Zweitkolbens 305 im Zweitzylinder 304 be = stimmen. Das ist wichtig zusammen mit der vollen Auffuellung des Fluids in der genannten Fluidsaeule, damit der folgende Druckhub des Erstkolbens 302 eine genaule Laenge und Lage des Pumphubes des Zweitkolbens 305 im Zweit = zylinder 304 bewirkt und somit die Elemente 307 in der genau gewuenschten Hubla nge zusammengedruekct werden. Das ist wichtig, weil die Elemente 307, 1,2, in diesen hohen Druckbereichen des superkritischen Bereiches nur ganz kurze Huebe von unter einem Millimeter pro Element 1,2,307 machen. Nur selten sind die Huebe der Elemente 1,2,307 laenger. Die sichere Wirkungsweise der Fluidsaeule ist daher von entscheidender Bedeutung fuer den zuver laessigen Betrieb des Aggregates der Figur 22, sowie fuer volle Hochdruckfoerderung mit gutem Wirkungsgrade.It can thus be achieved that whenever the first piston arrives in its outer position in the
Die Figur 22 hat ausserdem noch das Einlassmittel 316 zur Arbeitskammer 311, den Aussenring 320, den Innenring 308, die Bohrung 350 darin zur Verbindung der beiden Arbeitskammern 311, sowie die Dichtungen 309, (Schutzhaut) 348,322,317 usw. wobei Figur 28 die vollendetste Form eines Teiles zeigt und eine Vergroesserung der Umlinierung 348 der Figur 22 sein kann. Achse 331 zeigt die exzentrische Achse, also die Achse der Kolben = hubfuehrungsflaeche 347 und deren Abstand (Radialabstand) 332 von der zen = trischen Achse 330. Die Innenroeume 351 und 352 kann man wieder mit Schmier. fluid fuellen, um ein Rosten der Teile innerhalb des Aggregates zu vermeiden.FIG. 22 also has the inlet means 316 to the working
In Figur 23 deuten die Balken "H" die Auflage des Elementes auf dem Kolben oder Pumpenkopf an, oder die Zusammenspannung zweier der Elemente. Die wichtige Bedeutung der Figur 23 besteht darin, dass sie lehrt, dass herkoemmliche Tellerfedern allenfalls fuer die niederen Druckbereiche verwendbar sein, fuer den superkritischen Bereich des hohen Druckes die Differenz (R minus r ) aber etwa ein Fuenftel oder weniger des Aussendurch. messers "R" sein soll. "S" zeigt die Dicke des Elementes 1,2,307.In Figure 23, the bars "H" indicate the bearing of the element on the piston or pump head, or the tension between two of the elements. The important meaning of FIG. 23 is that it teaches that conventional disc springs can only be used for the low pressure ranges, but the difference (R minus r) for the supercritical range of the high pressure, but about a fifth or less of the outside. knife should be "R". "S" shows the thickness of
Durch Vergleich der Lehre aus Figur 23 mit der Figur 22 ergibt sich, dass der Hauptteil der Durchflussmenge durch die Arbeitskammer 61 Jetzt durch die Zusammendrueckung der Kammer 61 in Axuiatrichtung erreicht wird. Die Elemente sind jetzt nur noch zu einem kleinem Prozentsatze an der Ver = aenderung des Volumens der Arbeitskammer 61,311 beteiligt. Und so sollte es im Idealfalle ja auch sein. Die Elemente sind jetzt in Figur 22 mehr Mittel der Begrenzung der Arbeitskammer in Radialrichtung, als Fluidfoerder = elemente. Im subkritischem Bereiche dagegen, sind die Elemente 1,2 oft bedeutende Teilnehmer an der Veraenderung des Volumens der Arbeitskommer und ihre Foerderwirkung ist dann groesser, als die der reinen Achsialbewegung des betreffenden Kolbens.A comparison of the teaching from FIG. 23 with FIG. 22 shows that the main part of the flow rate through the working
In Figur 29 ist links die mathematische Entwicklung der Berechnung der Kammernveraenderung, also der F dermenge der Kammer 61 dargestellt. Hier sieht man als "V" die Veraenderung des Volumens der Arbeitskammer 61 durch das Element 1,2 waehrend "Q" die Summe der Vollumenaenderung durch Elemente 1,2 und Axialbewegung des betreffenden Kolbens ist. Arbeitet das Aggregat als Pumpe, dann ist "V" die Foerdermenge pro Hub durch das betreffende Element 1,2, waehrend "Q" die Summe der Foerderung pro Hub aus Element 1 und Achsialbewegung des Kolbens (z.B. 40,305) ist.FIG. 29 shows the mathematical development of the calculation of the change in chamber, that is, the quantity of
Figur 29 seigt im Uebrigen noch, dass nicht immer zwei oder mehr Elemente 1"2 angeordnet sein muessen, sondern auch ein einziges Element 1 oder 2 zwischen einem Kolben 40 und dem Pumpenkopfe 48 angeordnet sein kann. Hier sieht man auch deutlich die Schutzhaut 777, die Schutzschicht, die eingelegt werden kann als Blech oder so aus entsprechendem Material, z.B. Kupfer, Teflon, Gummi, um eine Beruehrung des Eelementes 1,2 durch Wasser öder dergleichen zu verhindern. Wasser am Element 1,2 verringert dess Lebensdauer ggf, auf ein Achtet. Die Dichtung 888 umgreift zweckmaeissi gerweise die Schutzhaut 777 und die Dichtung 7 ist durch die Schutzhaut be = ruehrt, um einwandfrie Dichtung der Kammer 61 und einwandfreie Auflage des Aussenteiles (im Ring 3) des Elementes 1,2 zu sichern.FIG. 29 also shows that two or
Im rechtem oberem Teile der Figur 29 sieht man die Zahlen 1,2,3 in Kreisen. Diese bdeuten die betreffenden Stellen (Orte, Lagen) der inneren Spannungen sigma (Ring 1) , (Ring 2), (Ring 3 ) zur Berechnung nach der Atmen und Lasczio Gleichung.In the upper right part of Figure 29 you can see the
Die Figuren 25 und 30 zeigen noch, dass die Biegespannungen "sigma mit Index B", also die Spannungen unter Fluiddruck in der Arbneitskommer 61 viel ploetzlicher zunehmen, als die Spannungen sigma unter Zusammendrueckung des Elementes 1 oder 2. Denn die vollen Spannungen durch Fluiddruck treten bereits auf, wenn das Fluid, zum Beispiel das Wasser, voll auf den Hoch = druck komprimiert ist. Daher ist die Betrachtung ueber dem Umlaufwinkel alpha des den Kolbenhub erzeugenden Rotationsteiles sehr wichtig. Wasser zum Beispiel drueckt grob gerechnet vier Prozent bei 1000 bar zusammen, bei 4000 Bar also etwa 16 prozent. Die Hoechstspannungg im Element 1,2 durch Fluiddruck erfolgt daher ploetzlich, z.B. noch 362 in Figur 25 oder nach sigma Bi in Figur 30. Die hoechste Spannung durch Fluiddruck ist daher oft schon bei weniger, als einem Zwanzigstel des Rotorumlaufes erreicht, waehrend die durch Zusammendrueckung des Elementes 1,2 durch den Kolben 40,305 erst nach einem halbem Rotorumlauf erreicht ist. Daher hat auf die Lebensdauer des Elementes der schnelle Spannungsanstieg durch Fluiddruck einen groesseren Einftuss, als die Spannungen durch Zusammendrueckung des Elementes durch den Kolben. Diese Sachen mussten erfindungsgemaess intensiv untersucht und nach Figuren 25,30 in Balanze gebracht werden, damit die bisher nicht moeglich gewesene Lebensdauer, die Tellerfedern nicht bieten koennen, erreicht wird fuer die Elemente 1 ,2,307 usw. der Erf indung. In Figur 30 sinkt die sigma B Kurve rechts etwas ab, weil in idieser Figur beruecksichtigt ist, dass das Element in Nahe der Vollendung des Kompressions = hubes bereits teilweise zur Auflage an der Auflage, dem Kolben, oder dem Pumpen,Motorn - Kopfe kommt, was die Spannung etwas , jedoch nur allmaehlich ueber dem Umlaufwinkei reduziert.FIGS. 25 and 30 also show that the bending stresses "sigma with index B", that is to say the stresses under fluid pressure in
Fuer die Berechnung der Traegheitskraefte und der Fluidstrom - Geschwindigkeiten sind in Figur 29 noch die mathematischen Formeln fuer den Hub "S", die Kolbenegeschwindigkeit " Vs" und die Kolbenbeschleunigung "bs" gegeben und zwar wieder ueber dem Umlaufwinkel alpha.For the calculation of the inertial forces and the fluid flow velocities, the mathematical formulas for the stroke "S", the piston velocity "Vs" and the piston acceleration "bs" are given in FIG. 29 and again over the rotation angle alpha.
Somit gibt die Patentanmeldung eine volle Lehre zum technischem Handeln vereint mit der Erkenntnis, dass die herkoemmlichen Mittel nicht zum Ziele. also nicht zur Loesung der Aufgabe fuehren koennen und fuer den superkriti = schen Bereich des hohen Druckes die neuartigen Mittel und Erkenntnisse der gegenwaertigen Erfindung benutzt werden muessen.Thus, the patent application gives a full lesson on technical action combined with the knowledge that conventional means are not aimed. thus cannot lead to the solution of the task and the new means and knowledge of the present invention must be used for the supercritical area of high pressure.
Ab etwa zehntausend Athmosphaeren Wasserdruck muss berueckslchtigt werden, dass dann die Schallwellen (Druckwellen) Fortpfonzungsgeschwindig - keit im Wasser erreicht ist. Die Angabe in deutschsprachigen Katalogen einiger Firmen, dass ein Wasser-Jet mit zweifacher Schall geschwindigkeit aus der Duese austritt, kann irrefuehrend sein, denn die Schatlgeschwindig = keit von Wasser liegt um etwa 1400 meter pro Sekunde, aber nicht bei etwa 33o meter pro Sekunde, wie die der Luft.Above around ten thousand atmospheric water pressure, it must be taken into account that the sound waves (pressure waves) have reached the speed of propagation in the water. The specification in German-language catalogs of some companies that a water jet emerges from the nozzle at twice the speed of sound can be misleading, because the speed of the water is around 1400 meters per second, but not around 33o meters per second, like that of the air.
Die bisherigen Figuren mit konischen Ring - Elementen zusammenfassend, erkennt man, dass die besonderen Ausbildungen und Merkmale der Erfindung auch darin bestehen, dass ein Elementenpaar 1,2 aus Faserstoffen mit Verbindungs = stoffen dazwischen an den radial aeusseren Enden, einen Hohl raum 61 zwischen den beiden Elementen bildend, verklebt oder klebend verbunden ist; ( Figur 9 )
- oder; dass zwei Elemente 11,12, zwischen sich einen Hohlraum 61 bildend, an den radial aeusseren Enden mittels einer achsial starken
Umgrei fung 9 aneinander geklemmt sind; (Figur 10). - oder; dass zwischen
11,12,1,2,den Elementen ein Aussenring 8 ,ein Innenring 6 mit einer Bohrung und zwischen dem Innenring und dem Aussenring eine die Elemente beruehrende plastische Dichtung (Dichtring, O-Ring) 7 angeordnet sind; (Figur 10 ) - oder; dass achsial endwaerts der genannten Elemente Stutzkoerper 10 mit Auflageflaechen
und mit Ausnehmungen 17 angeordnet sind, deren Radialabmessungen aussen der Umgreifung nahe sind; - oder; dass Zentrierkoerper 19 oder 20
27,26, 28,29 angeordnet sind, die teilweise inmit Zentriersitzen 4,25 an Elemen = ten 1,2 ansetzbar sind und so jeweils mindestens zwei Elemen =Sitze 1,2 zueinander oderte 1, 2 zueinander zentrieren und halten; ( Figur 11 ).Paare von Elementen - oder
dass ein Treibkolben 59mit einem Pumpkolben 58 in Achsial = richtung druckfaehig und in Radialri chtung relativ zueinander etwas nachgiebig, verschiebbar, verbunden ist, wobei der Treibkolben in einem Zylinder und der Pumpkolben in einem anderem Zylinder 61 reziprokierbar ist und zwischen den genannten Zylindern ein die benachbarten Enden der 58, 5 9 umgebender Raum 67-angeordnet ist, der durch eine Lei =Kolben tung 68 druckarm oder druckleer gehalten sein kann; (Figur 12). - oder dass die
beiden Kolben 58und 59 du ch einen etwa achspara = llelen Stift 70,64,71 miteinander verbunden sind und zwischen einer Bohrungswand in einem der Kolben und dem genanntemStift ein Raum 69 angeordnet ist, der radiale Beweglichkeit der beiden Kolben zueinander gestattet, ohne die achsiale Kraftschluessigkeit in mindestens einer der achsialen Bewegungs - richtungen aufzuheben; ( Figur 12 ) - oder; ein Teil des Pumpkolbens von einer
Ringkkammer 65mit Abflusskanal 66 umgeben ist und diese Kammer zur Abfueh= rung von Leckage oder Mischfluid eingesetzt sein mag. (Figur 12). - oder; dass
1,2Elemente 42,41 mit radial innen oder aussen vorstehenden Zylinderteilen 43,44, 45,46 zentriert und gehalten sind, wobeizwischen Radialplatten 1,2 indie endwaertigen Elemente 47,53Sitzen 48,52 gehalten sein moegen; (benachbarter Teile Figur 13.) - oder; dass ein federbelasteter
Kolben 60einen Planflaechenkopf 86 bildet, auf den die planeEndflaeche eines Zweitkolbens 59 drueckt, wobei radiale Ungleichheit der Kolbenachsen in Kauf genommen werden kann und /oder ein Kolbenschuh 52mit Fuehrungsfingern 81 versehen ist, deren Gleitteile 79 an Laufflaechen 82einer Ausnehmung 80 in einem Koerperteil fuer einen langen Kolbenschuh - Hub gefuehrt sind; ( Figur 14 ) . - oder; dass an einem radialem Endteil eines Elementes eine plastische Dichtung 38 in
das Element 1 eingearbeitet ist, und / oder in das radial innere Teile des Elementes 1 eine plastische Dichtung 39 eingearneitet ist, wobei die genannten Dichtungen indie Betten 37 oder 40 eingelegt oder eingeklebt oder ein vulkanisiert sein moegen; (Figuren 15 und 16) . - oder; dass die genannte Umgreifung 9 in einzelne Segmente A,B,C, .. ..... X,Y,Z durch etwa radiale Schnitte untertei it ist, und / oder die genannte Halterung aus einem oberem Spannteil 89, einem mittlerem Distanzteil 90 und einem unterem Spannteil 91 besteht, wobei auch diese Teile in Segmente unterteilt sind; (
Figuren 17bis 20.) - oder dass der obere und/oder der untere Spannteil 89,91
mit Haltefingern 31 versehen ist, die in eine entsprechend geformteNut 30 am radial aeusserem Endteil des betreffenden Elementes 1oder 2 ausgebildet ist, eingreifen und dadurch das radiale Ab = gleiten des betreffenden Heltesegmentes 89A-Z oder 91 A-Zvom Element oder 2 vermieden ist, und/oder dass die genannten Hatteteile oder Spannteile 89bis 91 durch Halte- oder Spannmittel wie z.B. Bolzen 92 miteinander gespannt verbunden sind; (Figur 17.)oder Figur 22 .) - oder; dass das Aggregat fuer den superkritischen hohen Druck = bereich eingesetzt ist oder einsetzbar ist und/oder der genannte Aussenring 8,
plastische Dichtring 7 und der genannte Innenring 6 zwischen den beidenElementen 1 und 2 angeordnet sind; - oder; dass ein Fluidmotor 113,117,119,121 eine Welle treibt, die einen Exzenterring mit zur Wellenachse exzentrischer, zy - lindrischer
Kolbenhubfuehrungsflaeche am Exzenter 55 bildet, auf derein Kolbenschuh 52 gleitet, dessen Druckfluidkommern 73durch Kanaele 74 aus achsialen Anpresskammern 95,96 gespeist werden, auf der Schwenkflaeche des Kolbenschuhes ein Kolben lagert und diesermit abdichtenden Druckkolben Kolben 40 auf eines der Elemente 1oder 2 drueckt und die Zusammendrueckung des betreffenden Elementes und damit den Pumpvorgand inder Arbeitskammer 61 treibt oder die Arbei tskammer den Kolben und Schuh und damitden Exzenterring 55 treibt und in rotierende Bewegung versetzt; (Figur 17oder 22.) - oder; dass in
einem Koerper 98Sitze 107 ausgebildet sind, die 1,2 halten,Elementenpaare eine Kolbenhubfuehrung 156 fuer den radialen Kolbenhub des Kolbens 36ueber Kolbenschuh 21 1,2 und derzwischen dem Elementensatze Fuehrung 156 ange ordnet ist und Fluidzuleitungskanaele 102,105 und Abtei = tungskanaele ueber einen Umsteuervorgang den zwischenden Elementen 1 und 2 gebildeten Arbeitskammern 61 verbunden sind, wobei ein Kolbenfortsatz des Kolbens 36 die Elemente zentrieren oder halten mag und jede dichtene Einpassung von Kolben in Zylindern vermieden ist, um so das einfache und billige Pump - oder Motoren -Aggregat der Figur 21 zu verwirklichen; (Figur 21 .) - oder; dass an dessen Achsialenden radial innen oder aussen radial etwa plane Flaechen, Auf age-Flaechen 354 und /
oder 359 angeordnet sind; (Figur 27. - oder; dass nach Figur 28 eine Formgebung und eine Ausbauchung 355 die Linienberuehrung in eine fast Flaechenberuehrung umwandelt um groessere Tragkraft zu erzielen und / oder Schutzschichtplatten, sheets, Bleche, 309 und /
oder Dichtmittel 356 angeordnet sind; (Figur 28.) - oder; dass
ein Erstzylinder 301 angeordnet ist, indem ein Erstkolben 302 reziproklert,ferner ein Zweitzylinder 304 angeordnet ist, indem ein Zweitkolben 305 reziprokiert und der Erstzylinder mit dem Zweitzylinder durch einen Verbin =dungskanal 303 verbunden sind, die Zylinder und der Kanal mit Fluessigkeit gefuellt sind und die Reziprokierbewegung des Erstkolbens durch die Fluessigkeitssaeule in dem Kanal und den Zylindern auf den Zweitkolben uebertragen wird; (Figur 22.) - oder; dass der
Erstkolben 302 kleinen Durchmesser, der Zweit =kolben 305 3inen groesseren Durchmesser hat, wodurch die Druckkraft des Zweitkolbens groesser, als die des Erstkol = bens wird und die Bewegung des Zweitkolbens umgekehrt parallel zum Erstkolben erfolgt, indem der Zweitkolben im Zweitzylinder einwaerts laeuft, wenn der Erstkolben im Erstzylinder auswaerts laeuft und umgekehrt (vice versa); - oder; eine Steuerung 326,329,328,327 zur korrekten Auffuellung der genannten Fluidsoeule oder Fluessigkeitssaeule in den Raeumen, Zylincern, Kanaelen, 301, 303, 304 ange= ordnet ist, die zur Zeit niederen Druckes, bevorzugt in der aeusseren Kolbenlage oder der Naehe derselben, des Erst = kolbens 302 die Zyl inder 301 und 304 und den Verbindungs=
kanal 303 mit Fluid aus dem Zuleitungskanal, z.B. 329 heraus fuellt, damit eine einwandfreie Uebertragung der Bewegung des Erstkol bens 302auf den Zweitkolben 305 erfolgt; - oder; dass der Kolbenhub des
Erstkolbens 302 stufenlos regel = bar angeordnet ist und dadurch der Kolbenhub des Zweit = kolbens 305 auch stufenlos regelbar wird; - oder; dass
das Element 1,2,307 usw. einen Auseendurchmesser und einen Innendurchmesser hat, deren Radien die Haelfte des betreffenden Durchmessers sind und die Differenz Aussenradius minus Innenradius mindestens dreimal kleiner, als der Aussenradius ist. ( Figur 22 ) ; ( 23, 24, 25, 29, 30.)Entstanden aus Figuren - oder; dass der
Erstkolben 302 mit einer Kolbenhuh - Antriebs = vorrichtung, z.B. 334, 347, 336, 346, 344, 345 oder der= gleichen versehen ist, die den Hub desErstkolbens 302 er= zwingt; ( Figur 22 ) . - oder; dass nur
ein Element 1 zwischen einem rezl = prokierbaremKolben 40 und einem Kopfe 48 angeordnet ist; (Figur 29.) - oder; dass zwecks Erreichung einer maximalen Lebensdauer der Elemente die inneren Spannungen in
den Elementen 1,2,307 usw. durch Zusammendruecken und durch Durchbiegung unter innerem Fluiddruck aus der Arbeitskammer 61 gegeneinander angeglichen sind. (Figuren 25,30) .
- or; that two
11, 12, forming aelements cavity 61 between them, are clamped together at the radially outer ends by means of an axiallystrong circumference 9; (Figure 10). - or; that between the
11, 12, 1, 2, anelements outer ring 8, aninner ring 6 with a bore and between the inner ring and the outer ring a plastic seal (sealing ring, O-ring) 7 touching the elements are arranged; (Figure 10) - or; that the axial end values of said elements support
body 10 with support surfaces and withrecesses 17 are arranged, the radial dimensions of which are close to the encompassing outside; - or; that centering
19 or 20 are arranged with centeringbodies 27, 26, 28, 29, which can partially be attached toseats 4, 25 at elements 1.2, and thus at least twoelements 1, 2 to one another or pairs ofelements 1 , 2 center and hold to each other; (Figure 11).elements - or that a
drive piston 59 is connected to apump piston 58 in the axial = direction capable of pressure and in the radial direction relatively flexible, displaceable, displaceable, the drive piston in one cylinder and the pump piston in anothercylinder 61 being reciprocal and between the cylinders mentioned the adjacent ends of the 58, 59 surroundingpistons space 67 is arranged, which can be kept low-pressure or low-pressure by aline 68; (Figure 12). - or that the two
58 and 59 are connected to each other by an approximately axiallypistons 70, 64, 71 and aparallel pin space 69 is arranged between a bore wall in one of the pistons and said pin, which allows the two pistons to move radially with respect to one another without canceling the axial frictional connection in at least one of the axial directions of movement; (Figure 12) - or; a part of the pump piston is surrounded by an
annular chamber 65 with adischarge channel 66 and this chamber may be used for the removal of leakage or mixed fluid. (Figure 12). - or; that
1, 2 are centered and held betweenelements 42, 41 withradial plates 43, 44, 45, 46 projecting radially inwards or outwards, thecylinder parts 1, 2 being able to be held infinal elements 47, 53 ofseats 48, 52; (Figure 13.)adjacent parts - or; that a spring-loaded
piston 60 forms aflat surface head 86, on which the flat end surface of asecond piston 59 presses, whereby radial inequality of the piston axes can be accepted and / or apiston shoe 52 is provided withguide fingers 81, the slidingparts 79 of which on sliding surfaces 82 of arecess 80 are guided in a body part for a long piston shoe stroke; (Figure 14). - or; that a
plastic seal 38 is incorporated into theelement 1 on a radial end part of an element, and / or aplastic seal 39 is introduced into the radially inner parts of theelement 1, the seals mentioned being inserted or glued into the 37 or 40 or a may be vulcanized; (Figures 15 and 16).beds - or; that said gripping 9 is divided into individual segments A, B, C,... .. X, Y, Z by approximately radial cuts, and / or said holder comprising an
upper clamping part 89, amiddle spacing part 90 and alower clamping part 91, these parts also being divided into segments; (Figures 17 to 20.) - or that the upper and / or the
89, 91 is provided with holdinglower clamping part fingers 31 which are formed in a correspondingly shapedgroove 30 on the radially outer end part of the 1 or 2 in question, and thereby the radial sliding of theelement relevant holding segment 89 AZ or 91 AZ of the element or 2 is avoided, and / or that said hat parts or clampingparts 89 to 91 by holding or clamping means such.B. bolts 92 are tensioned together; (Figure 17.) or Figure 22.) - or; that the unit is used or can be used for the supercritical high pressure = range and / or that the
outer ring 8,plastic sealing ring 7 and theinner ring 6 are arranged between the two 1 and 2;elements - or; that a
113, 117, 119, 121 drives a shaft which forms an eccentric ring with a cylindrical piston stroke guide surface which is eccentric to the shaft axis and on which afluid motor piston shoe 52 slides, the pressurefluid comers 73 of which are fed bychannels 74 from axial pressure chambers with sealing 95, 96. a piston is supported on the swivel surface of the piston shoe and thispressure pistons piston 40 presses on one of the 1 or 2 and drives the compression of the element concerned and thus the pumping element in the workingelements chamber 61 or the working chamber drives the piston and shoe and thus theeccentric ring 55 and set in rotating motion; (Figure 17 or 22.) - or; that seats 107 are formed in a body, hold the element pairs 1, 2, a
piston stroke guide 156 for the radial piston stroke of thepiston 36 viapiston shoe 21 is arranged between the element sets 1, 2 and theguide 156, and 102, 105 and abbey duct ducts The workingfluid supply ducts chambers 61 formed between the 1 and 2 are connected via a reversal process, a piston extension of theelements piston 36 being able to center or hold the elements and any tight fitting of pistons into cylinders is avoided, in order to simplify the simple and cheap pump or motor operation. Realize the aggregate of Figure 21; (Figure 21.) - or; that at its axial ends radially inward or outward radially approximately flat surfaces, on age surfaces 354 and / or 359 are arranged; (Figure 27.
- or; that according to FIG. 28 a shape and a
bulge 355 converts the line contact into an almost surface contact in order to achieve greater load-bearing capacity and / or protective layer plates, sheets, sheets, 309 and / orsealants 356 are arranged; (Figure 28.) - or; that a
first cylinder 301 is arranged, in which afirst piston 302 reciprocates, further asecond cylinder 304 is arranged, in which asecond piston 305 reciprocates and the first cylinder is connected to the second cylinder by a connectingchannel 303, the cylinders and the channel are filled with liquid and the reciprocating movement of the first piston is transmitted to the second piston through the liquid column in the channel and the cylinders; (Figure 22.) - or; that the
first piston 302 has a small diameter, thesecond piston 305 3 has a larger diameter, as a result of which the compressive force of the second piston becomes greater than that of the first piston and the movement of the second piston takes place in reverse parallel to the first piston in that the second piston runs into the second cylinder, if the first piston runs outwards in the first cylinder and vice versa (vice versa); - or; a
controller 326, 329, 328, 327 for correct filling of the named fluid column or liquid column in the rooms, cylinder core, channels, 301, 303, 304 is arranged, which at the time of low pressure, preferably in the outer piston position or near thefirst piston 302 the 301 and 304 and the connectingcylinders channel 303 are filled with fluid from the supply channel, for example 329, so that the movement of thefirst piston 302 is transferred to thesecond piston 305 without any problems; - or; that the piston stroke of the
first piston 302 is arranged in an infinitely variable manner and the piston stroke of thesecond piston 305 is thereby also infinitely variable; - or; that the
1, 2, 307, etc. has an outer diameter and an inner diameter, the radii of which are half of the diameter in question and the difference between the outer radius and the inner radius is at least three times smaller than the outer radius. (Figure 22); (Made from Figures 23, 24, 25, 29, 30.)element - or; that the
first piston 302 is provided with a piston crown drive device, for example 334, 347, 336, 346, 344, 345 or the like, which forces the stroke of thefirst piston 302; (Figure 22). - or; that only one
element 1 is arranged between apiston 40 which can be protocated and ahead 48; (Figure 29.) - or; that in order to achieve a maximum service life of the elements, the internal stresses in the
1, 2, 307, etc. are matched to one another by compression and by deflection under internal fluid pressure from the workingelements chamber 61. (Figures 25.30).
In Figur 26 ist eine Schematik eines Arbeitssystems fuer einen Fest - Stoff Verbrennungsmotor dargestellt. Darin koennen die Pumpaggregate der Erfindung vorteilhaft verwendet werden. Im Tank (zum Beispiel Tank des Fahrzeuges) 806 befindet sich der feste Brennstoff 807, der keine Fluessig = keit und kein Gas, sondern ein fester Stoff, zum Beispiel Pulver, Magnesium, Kohle oder gereinigte und gepresste Kohle oder dergleichen ist. Die erste Transportvorrichtung 809 dient dazu, den Festbrennstoff staendig zum Tankauslass und Brennstoff-Einlass 805,804 zu transportieren. Die zweite Transportvorrichtung 805 befoerdert den Festbrennstoff durch den Einlass 804 in den Brennraum oder Vorbrennraum 800 hinein. Dort mag der Fest = brennstoff auf eine Pumpe der Erfindung treffen, die in 808 im Prinzip angedentet ist und die einen Fluidstrahl (Jet) zum Beispiel einen Wasser-Jet 802 durch die Jet-Duese 803 auf den eintreffenden Festbrennstoff 801 richtet. Der Fluid - Jet-Strahl 802 stoesst mit grosser Kraft von einigen tausen Atmosphaeren Staudruck auf den Feststoff eintritt 801 und zertruemmert den Feststoff-Brennstoff zu Staub. Dadurch entsteht der Mischstrom 810 aus festem Brenn = stoffstaub ver ischt mit dem Fluid aus dem Fluid Jetstrom 802. Dieser Misch = strom entzuendit si ch im Brennraum 800 und verbrennt in ihm in komprimierter oder sonstiger Luft. Ist der Fluidjetstrom 802 ein fluessiger Brennstoff, dann verbrennen der fluessige Brennstoff und der feste Brennstoffstaub in der Brennkammer 800 gemeinsam. Ist der Jetstrom 802 ein Hochdruck Wasser-Jet Strom, dann verdampfen die Wassertroepfchen des Wassers in der Flamme im Brennraüm 800, waehrend die Staubteile des festen Brennstoffstromes 801 in der Luft verbrennen und die Umwandlung des Wassers des Jets in Dampf bewirken. Der Dampf nimmt dann zusammen mit der bei der Verbrennung aufheizenden Luft an der Expansion des Gases teit, das den Antrieb fuer die Kolben oder Entspanner des Verbrennungsmoyor liefert. Eine besonders elegante Loesung ist es beispielsweise, den Festbrennstoff zu einem rechtec= kigem Querschnitte 815 stark zu pressen, zum Beispiel zu einem Kohlefaden von an sich beliebigem Querschnitte, wobei jedoch der Rechteck oder QuadratQuerschnitt 815 bevorzugt wird. Denn den Rechteck oder Quadratquerschnitt kann man zu einer Spirale (Radialspirale) aufrollen, wie durch 25 gezeigt ist. Mit solcher Spirale kann man den Tank 806 voll fuellen. Dann kann man, da ein Kubikmittimeter Presskohle etwas mehr, als den d ppelten Heizwert eines Kubikmillimeyers Benzin hat, mit einem gleich grossem Tank fast doppelt so weit fahren, wenn man den Kohle oder Fest Brennstoff nach der Erfindung, statt Benzin oder Die seltreibstoff verwendet. Die zweite Fordervorrichtung 805 rollt die Brenn stoffspirale 825 kontinuierlich ab und foerdert den Festbrenn = stofffaden 835 zum Beispiel des Querschnittes 815 zuegig und kontinuierlich durch die Bremstoff-Einfuehrduese 804 als Brennfaden 801 in dieFIG. 26 shows a schematic of a work system for a solid material internal combustion engine. The pump units of the invention can advantageously be used therein. In the tank (for example the tank of the vehicle) 806 there is the
Brennkammer 800 hinein, wo der Brennstofffaden 835,801 dann auf den Fluidjetstrom 802 trifft und von ihm unter dem hohem Staudruck in Pulver oder Staub zertriemmert und mit dem Gluidjetstrom 802 mitgerissen wird.
Besonders bevorzugt ist, im Brennraum 820 eine heisse Brennflamme zum Beispiel aus Wasserstoff, Benzin oder dergleich und Luft durch den Brennflammeneinlass 824 als Brennfiammen Dauerstrom 821 in den Breanreum 820 einzu stroemen und so innerhalb etwa des radialen Mitte oder Achse bzw. um sie herum, die sehr heisse Dauerbrennflamme 831 zu erzeugen und kontinuierlich aufrecht zu erhalten. Der Festbrennstoff-Faden 835 bewegt sich dann staendig und kontinuierlich, wobei die Geschwindigkeit in Auto mit dem bekanntem Gaspedal geregelt werden mag, durch Einlassfuehrung 804 in die Brennkammer herein, wobei sie auf den Fluidstrom Jet, z.B. den Wasser Jetstrom aus dessen Duese 823 trifft. An der Stelle 822 treffen der Brennstoff Faden und der Fluidjet, zum Beispiel der Wasser Jetstrom aufeinander, wobei der Festbrennstoff Faden zu Pulver oder Staub zertruemmert und mit dem Fluid Jetstrom mit gerissen wird und zwar direkt in die heisse Brennflamme 831 herein, die durch die Leitung 824 eingestroemt wird.It is particularly preferred to flow a hot flame in the
Da die Brennflamme 831 durch diese Anordnung sehr heiss gehalten ist, hat sie genuegend Heizwertinhalt, um das Wasser des Jetstromes aus 823 sofort in Dampf umzuwandeln, also zu verdampfen, ohne dass der Wasser-3et- strom die Brennflamme 831 abtoeten koennte. Im Weiterem Verlauf der Streemung des Gemisches aus Luft, Dampf und Brenngas entlang der Preile inerhalb des Brennrauems 820 wird das Brenngas in bevorzugter Weise mittels der rotierenden Schaufeln 826 an der Rotorwelle 825 weiter durchwirbelt und diese Rotoranordnung 825,826 hag auch dazu dienen, verbliebende Fremd - koerper oder nicht verbrannte Feststoffteile radial nach aussen zu schleudern und in Sammelkammern im radial aeusserem Bereiche der Brennkammer 820 zu sammeln. Das so perfekt gewordene Brenngas mit mindestens teilweise erreichter Expansion tritt dann aus dem Auslasse 828 aus dem Brennraum heraus, um in die Kammer (n) des Entspanners des Verbrennungs motoors, zum Beispiel in die Expansions-Hub Zylinder des Motors einzutreten und dort drin die KoLben oder den Kolben im Expansions - Hub, also im Arbeits-Abgabe Hube, zu treiben.Since the
Figuren 31 und 32 zeigen zueinender passende Schnitte entlang der betreffenden Mittellinien der Figuren eine Kolben-Kolbenschuh - Anordaugen mit Teilen der sie um gebenden Nachbarteile. Diese Anordnung mag zum Beispiel in den Motoren oder Pumpen der Anmeldung verwendet werden, oder generell fuer Pumpen und Motoren dienen, die ausserhalb der sonstigen Aggregate der sonstigen Figuren dieser Patentanmeldung verwendet werden. Aufgabe dieser Figueren und der Figur 33 ist es, eine moeglichst grosse, oder genauer gesagt, die maximal moeglich groesste Auflageftaeche des Schwenkgelelenkes zwischen einem Kolben mit daran schwenkbarem Kolbenschuh zu schaffen. Das ist notwendig, um besonders hohe Drucke im Aggregat zu erreichen. So hohe Druecke von vielen hundert oder mindestens dreihundert bar, die gelegentlich norwendig sind. In den Aggreagaten der uebrigen Figuren benoetigt man gelegentlich 500 oder 1000 Bar fuer die Kolben und Schuhe. Dieser hohe Druck kann in den Schwenkgetelenken der DE-OS 30 41 367 nicht mehr getragen werden. weil die Auflageflaeche zwischen Kolben und Kolbenschuh darin zu klein ist. Erfindungsgemaess erhaelt der Kolben 50% die lager bett flaeche 510 mit dem Rodius 508 um die Schwenkachse 505. Es ist nun also eine Teilzylinderflaeche, die ueber den ganzen Kolbenquerschnitt erstreckt ist. Der Kolbenschuh ist mit einer dazu komplementaeren Schwing flaeche 511 versehen, die auf dem Kolbenbette aufliegt und den Radius 509 hat, der dem Rudius 508 entspricht. Die Kolbenschuh lagerung auf dem Kolben ist mit durch Kanaele 516, 517 gespeisten Druckflwidtaschen 515 versehen, und solche sind auch in der Aussenflaeche des Kolbenschuhes, mit- der dieser an der Kolbenhubfuehrung 514 gleitet, angeordnet. Die Kolbenhubfuehrung 514 hat die Kolbenhubfuehrungsflaeche 512, an der die Aussengleitflaeche 513 des Kolbenschuhes laeuft. Die Schwenkbettflaeche des Kolbens mit dem Radius 508 um die Schwenkachse ist mit 510 bezeichnet und die dazu komplementaere Zyilderhohlteil Schwenkflaeche des Kolben = schuhes ist die Schwenkflaeche 511.FIGS. 31 and 32 show matching cuts along the relevant center lines of the figures of a piston-piston shoe - arranging eyes with parts of the neighboring parts surrounding them. This arrangement may be used, for example, in the motors or pumps of the application, or may serve in general for pumps and motors which are used outside the other units in the other figures of this patent application. The task of these figures and FIG. 33 is to create the largest possible, or more precisely, the maximum possible contact surface of the swivel joint between a piston with a piston shoe that can be pivoted thereon. This is necessary in order to achieve particularly high pressures in the unit. So high pressures of many hundreds or at least three hundred bar, which are occasionally necessary. In the aggregates of the other figures you need 500 or 1000 bar for the pistons and shoes. This high pressure can no longer be carried in the swivel joints of DE-OS 30 41 367. because the contact area between the piston and the piston shoe is too small. According to the invention, the piston receives 50% of the bearing
Diese Anordnung soll, wie auch die der Figur 33, ausserdem den Vorteil haben, dass ein relativ grosser, langer Kolbenhub daduech erzielt werden kann, dass die Schwenkachse in den ZyLinder 503 des Aggregates eintreten kann. Die Kalbenachse ist 504, der Kolbenboden 533, die Schwenkachse des Schwenkgelenkes zwischen Kolben und Kolbenschuh hat die Nummer 505. Zwecks Erreichung des beschriebenen Einta/uchzieles hat der Kolben eine Querbohrung 507 mit der Schwenkachse 505 als Mittellinie, die zur Kolbenachse 504 senkrecht steht. In sie ist der Halterungsbolzen 506 eingesetzt. Ausserdem hat der Kolben 501 an den aeusseren Enden der genannten Bohrung Ausnehmungen 518, die um die Bohrung 507 und den Bolzen 506 radial ausgeweitet sind. Die Enden des Bolzens 506 treten in diese Ausnehmungen der Erfindung, 518, ein, doch sind die Bolzen 506 in der Querbohrung 507 kuerzer, als der Durchmesser des Kelbens 501 und des Zylinders 503 ist, damit die Stifte 506 nicht an die Zylinderwaende ansto - ssen und diese nicht beschaedigen koennen. In die Ausnehmungen 518 sind Halte-Augen 520 der Zwischenhalterungen 519 eingesetzt und sie umgreifen die beschriebenen Enden der Bolzen 506. Radial ausserhalb der Schwenkachse 505 stehen die Zwischenteile 519 achsial vor und bilden dort die Zugflaechen 531, waehrend die Zwischenteile ansonsten achsial des Kolbens radial nach aussen erstreckt sind, bis sie auf die Lagerflaeche 511 des Kolbenschuhes treffen und an ihr lagern. Achsial ausserhalb der Zwischenteile 519 befinden sich die Aussenteile 5 , die mit ihren radial aeusseren Sitzen an der Kolbenhub - Fuehrungsflaeche 512 der Kolbenhubfuehrung auliegen. Die Aussenteile 530 bilden die Umgreif-Zugstuecke und Umgreif Zugflaechen 532, die die Zug = flaechen 531 der Zwischenteile 519 umgreifen, diese beruehren und sie daran gleiten lassen. Die Endteile 530 dienen also als Zugteile, die die Kolben - Kolbenschuh - Anordnung radial aus den Zylindern 503 waehrend des Ansaughubes herausziehen. Die Erfindungsanordnung noch den Figuren 31 und 32 erreicht also gleichzeitig :
- a) Eine groesstmoegliche Lagerflaeche des Schwenkgelenkes;
- b) Ein Eintauchen der Stifthalterung in den Zylinder, und
- c) Herausziehen des Kolbens beim Saughub mittels der Zugflaechen wodurch gleichzeitig die folgenden Vorteile erzielt werden :
- d) die Anordnung ermoeglicht hoechste Drucke infolge der grossen Tragfaehigkeit der Schwenklagerflaechen ;
- e) der Kolbenhub bleibt gross, da ein Teile der Verbindungsanordnung zwischen Kolben und Kolbenschuh in den be reffenden Zylinder eintauchen kann ; und;
- f) einen einwandfreien Selbstansaugehub, da ausgedehnte und praezise wi rkende Zu gflaechen fuer das Herausziehen des Kolbens in Verbindung mit dem Gelenkbolzen beim Saughub gewaehrleistet sind.
- a) The largest possible bearing surface of the swivel joint;
- b) immersing the pen holder in the cylinder, and
- c) pulling out the piston during the suction stroke by means of the pulling surfaces, whereby at the same time the following advantages are achieved:
- d) the arrangement enables the highest pressures due to the large load-bearing capacity of the swivel bearing surfaces;
- e) the piston stroke remains large, since a part of the connection arrangement between the piston and the piston shoe can be immersed in the reffecting cylinder; and;
- f) a flawless self-priming stroke, since extensive and precisely working surfaces are ensured for pulling out the piston in connection with the hinge pin during the suction stroke.
In der Figur 33 ist ein Teil der Konstruktion der Figuren 31 und 32 veraendert, wodu rch eines der Teile gespart werden kann und eine andere Herstellungsweise fuer diseiben Aufgaben und Loesungen ermoeglicht werden. Kolben, Rotor508, Zyl inder und Kotbenhubfuehrung sind gleich, wie in den Figuren 31 und 32. Auch der Bolzen 506 und die Ausnehmungen 518 sind gleich. Die Teile 519 und 530 der Figuren 31 und 32 sind jedoch durch die Halterungen 529 ersetzt, deren Augen die Kolbenenden der Bolzen 506 umqreifen und die wieder in die Ausnehmungen 518 des Kolbens 501 eingreifen.In FIG. 33, part of the construction of FIGS. 31 and 32 has been changed, whereby one of the parts can be saved and a different method of production for these tasks and solutions is made possible. Piston,
Unterschiedlich gegenueber den Figuren 31 und 32 ist, dass die Halte = teile 29 mit Aussenumgreifungen , Borden, 522, versehen sind. Die Kolbenschuhe haben aussen an den achsial aeusseren Enden die Ausnehmungen die die Halteflaechen 523 bilden, an denen die Borde 522 mit ihren Halteflae = chen 524 liegen. So halten die Borde 522 der Teile 529 den Kolben 501 und den Kolbenschuh 502 zusammen und ermoeglichen das Schwenken des Schuhes 502 auf dem Kolben 501. Die ganze Anordnung kann in den Figuren 31 und 32, so = wohl, wie in der Figur 33 durch die einander zugekehrten radial planen flaechen 527 der Halteringe 525 zwischen Lagern 528 eingeschachtelt gehalten werden und gegen Achsialverlagerung gesichert werden, indem die genannten Innenflaechen 527 der Ringe525 gegen die radial planen Achsial-Endflaechen 526 der Verbindungsteteile 529 lagern und halten.What differs from FIGS. 31 and 32 is that the holding
Figur 34 ze igt den Laenegsschnitt durch ein Hydraulikaggregat, das als-Pumpe oder Motor fuer hohe Drucke verwendbar ist. Bei den Aggregaten der Erfindung werden sehr hohe Drucke benoeti gt, die die Aggregate mit Waelzlagern meistens nicht mehr fuer ausreichend lange Lebensdauer erfuellen koennen. Das Aggregat der Figur 34 mit ihren Teilfiguren 35 und 36 ist daher besonders fuer die Aggregate der Erfindung einsetzbar als Pumpe oder als Motor, aber auch generell als Hydraulikaggregat, zum Beispiel um Bagger - und Pressenbau, wie in der allgemeinen Hydrostatik verwendbar. Die Hauptwelle 443 hat einen Mitte Lteil 401, der radial nach aussen erstreckt ist und eine Aussenfldeche bevorzugterweise zylindrischer Form bildet, die benutzt wird, um eine hydrostatische Lagerung um den Mittelteil herum zu setzen, die die hohen Radialkraefte aus den Zylindern 439,440 der beiden achsi alwaerts des Mittelteiles 401 angeordneten Kammerngruppen 439,440 auf - zunehmen. Andererseits ist die Welle hauptsaechlich zu Zentrierungszwecken in den Endlagern 445 und 444 gelagert, wobei die Lager 445 die Welle achsial zentrieren und das Lager 444 eine Achsialausdehnung der Welle unter Waerme Zulaesst. Beiderends ochsial des Mittelteiles 401 ist auf der Welle 443 je ein Rotor oder Kammern beinhaltender Koerper 441, 442 angeordnet, der die Arbeitskammern.z.B. die Zylinder 439,440 der Kammerngruppen 439,440 enthatten . Im Mittelteil sind ferner die Andruckkammern 402,403 angeordnet,indenen darin achsial bewegliche Druck-Koerper 404,405 angeordnet sind, die unter dem Druck in den Kammern 401,403 den betreffenden Rotor mit seiner jenseitigen Endflaeche, der rotierenden Steuerflawche oder Rotorflaeche gegen die im Gehaeuse 447 angeordnete Steuerflaeche drueckt. Die Koerper 404 den Rotor 441 gegen die obere Steuerflaeche in der Figur, die kolben 405 den Rotor 442 gegen die untere stationaere Steuerflaeche in der Figur 34,Figure 34 shows the longitudinal section through a hydraulic unit that can be used as a pump or motor for high pressures. Very high pressures are required in the units of the invention, which the units with roller bearings can usually no longer meet for a sufficiently long service life. The assembly of FIG. 34 with its sub-figures 35 and 36 can therefore be used particularly for the assemblies of the invention as a pump or as a motor, but also generally as a hydraulic assembly, for example for excavator and press construction, as can be used in general hydrostatics. The
Soweit wir bereits frueher versucht haben, derartige Aggregate zu gestalten, sind diese auf Schwierigkeiten gestossen, indem sie nicht ein = wandfrei oder nicht fuer alle Anwendungen funktionierten. Durch die gegenwaertige Erfindung nach den Figuren 35 bis 36 werden die aufgetauchten Schwierigkeiten ueberwunden und leistungsfaehige Aggregate mit hoher BetriebsSicherheit geschaffen fuer weite Anwendungsbereiche. So werden insbeson = dere den Anpresskammern 402 und 403 Druckfluidtaschen in den stationaeren Steuer- oder Lagerfia chen am anderen Ende des Aggregates zugeordnet. Dadurch wird das Heisslaufen der Steuerflaechen vermieden.As far as we have already tried to design such units, they have encountered difficulties in that they did not work properly or did not work for all applications. The present invention according to FIGS. 35 to 36 overcomes the difficulties that have arisen and powerful units with high operational reliability are created for a wide range of applications. In particular,
Erfindungsgemaess ist von den betreffenden Druckkammern 403 aus jeweils ein Kanal 409 zu einer Nebendruckkammer 410 angeordnet, wobei die Nebendruckkammer 410 in entgegengesetzter Richtung aus dem Rotor heraus offen ist, wie die Druckkammer403 Entsprechend ist der Druckkammer 402 ein Kanal 413 zugeordnet, der in die Nebendruckkammer 412 fuehrt, die wieder in entgegen gesetzter Richtung aus dem Mitteltell 401 heraus offen ist, wie die Druckkammer 402. In den Nebendruckkammern 410 und 412 sind die Nebendruck - kolben 611 oder 411 angeordnet, mit einer Durchleitung versehen und sie druecken auf den Jeweils benachbarten Rotor 441, bzw. 442, dichten diesem gegenueber ab und muenden in den betreffenden Rotornebenkanal 433 bzw. 618, der achsial durch den betreffenden Rotor 441, oder 442 hindurchgeht und am jenseitigem Ende des betreffenden Rotors 441 oder 442 in die betreffende Druckfluidtasche 432, 420, 434. oder 435 der betreffende stationaeren Steuer flaeche des Aggregates muendet. Dadurch wird Druckfluid aus Kammer 403 in die Tasche 432 oder 420 geleitet, jenachdem welche Lage im Rotorumlauf die betreffende Druckkammer 403 gerade hat. Entsprechend wird Druckfluid aus der betreffenden Andruckkammer 402 in die betreffende Druck fluidtasche 435 oder 434 der jenseitigen Steuerflaeche des Aggregates geleitet. Erreicht ist durch diese erfindungsgemaesse Anordnung, dass der Jeweilige Rotor 441 oder 442 zwischen dem eigenem Rotorkanal 421, 424, der eigenen Steuermnendung 423,426 mit dem eigenem Zyl inderdruck beaufschlagt ist und gleichzeitig aber auch mit dem Druck aus der An presskammer des anderen Rotors ashslal beaufschlagt ist und zwar aus der betreffenden Druckfluidtasche 432,420,434 oder 435, ES wird daduech verhindert, dass einer der Rotoren oder beide Rotoren 441 oder 442 durch starken Druck in einer der Kammerngruppen 402 oder 403 und niederer Druck in der anderen der Arbeitskammerngruppe zu stark angepresst wird und die Steuerflaechen heissiaufen. Zum Beispiel haben die kanacle 421 und Steuertasche 423 den Druck aus Kammer 439, wachrend die Druckfluidtasche 432 zu dieser Zeit den Druck aus der anderen Arbeitskammer 440 hat.According to the invention, a
Entsprechendes gilt gleichzeitig fuer die Raeume 424, 427, 440, 420, sowie fuer 424, 426, 440, 432 und 439, 421, 423, 434 oder 424, 427, 440, 420 undsoweiter. Das bisherige Heisstaufen der Steuerflaechen insbesondere bei unterschied = lichen Drucken in den Arbeitskammern 439 oder 440 ist dadurch vermieden worden und das Aggregat arbeitet Jetzt, bei richt iger Bemessung und Lage der beschriebenen Teile bei entsprechenden Relativgeschwindigkeiten und Drucken einwandfrei.The same applies simultaneously to
Ebenfalls aus Gruenden der Betriebssicherheit ist erfindungsgemaess die Lagerung des Mittelteiles neu gestaltet worden. So umgibt das Mittelteil 401 eng um dieses eingepasst, der innere Laufring 460, der im Gleitlager Ring 461 des Gehaeuses 462 umlauft. Zwischen dem innerem Laufring 460 und dem Mittelteil 401 befinden sich jeweils um 180 Grad um den Mittelteil 401 herum die Halsbspiralkanaele 406, bzw. 408 uw, die in der Abwicklung in Figur 35 gezeigt sind. Dort findet man auch die Muendungen 414, die von einem Nebenkammern - kanal 409 durch den inneren Laufring 460 in die betreffende Druckfluidtasche 407 radial aussen im innerem Laufring 460 erstreckt ist. Aus der Jeweiligen Nebendruckkammer 412 oder dem Nebenkanal 413 wird der Druck daraus durch den Radialkanal 414 in die betreffende Druckflui dtasche in der radialen Aussenflaeche des inneren Laufringes 460 geleitet. Wie man in Figur 35 erkennt, ist jeweils eine Druckfluid Lagertasche 409 mittels Kanal 415 ueber Kanal 406 mit einer Andruck-Kammer 403 und einer Arbeitskammer 440 verbunden, waehrend die jeweilige beanchbarte Druckfluid Lagertasche 477 ueber einen Kanal 414 oder 415 und einen Halbspiralkanal 406 mit einer Andruck - Kammer 402 und einem Zylinder 439 verbunden ist. Dadurch wird der Druck aus dem betreffendem Zylinder 439 oder 440 um 180 Grad um den Mittelteil 401 herum geleitet in eine diametral gegenueber liegende Druckfluidtasche 407 oder 417 hinein. In der Laufflaeche des inneren Laufringes 460, die im Lagerring 461 umlaeuft , hat man also abwechseln eine Druckfluid Lager Tragtasche mit Druck aus einem diametral gegenueberliegendem Zylinder 439 und Jeweils eine benachbarte mit Druck aus einem diamteral gegenueber liegendem Zylinder 440. Der Rotor, bzw. das Mittelteil 401 schwimmt daher radial zwischen den Kraeften aus den Zylindern 439 und 440 auf die Welle und den entgegengesetzt gerichteten Kraeften aus den Druckfluidtuschen 407 und 477 auf den Mittetteil 401. Die Radiallasten an Welle, Rotoren und Mittelstueck heben sich dadurch gegenseitig auf und die Lager 444, 445 koennen schwache sein. Das Aggregat aber laesst sehr hohe Drucke zu, ohne dass die Lager 444, 445 unter Drucklast ausfallen. Das erfindungsgemaesse Ziel ist also erreicht.The storage of the central part has also been redesigned according to the invention for reasons of operational safety. The
Figur 36 zeigt noch die wichtige Erfindungserkenntnis, dass die Anpress= kammern 402, 403 auf dem Radius "rgc" liegen muessen, der noch dor in der Figur gezeigten Formel berechnet und gefunden sein muss. Sonst laufen die Steuerflaechen des Aggregates trotzdem heiss. Und entsprechend muss der Durchmesser der Anpress - Kammern 402, bzw. 403 der Gleichung fuer "dth" nach der Figur 36 entsprechen, wenn die Steuerflaechen nicht heisslaufen sollen. Diese Gleichungen sind also wichtige und neue Bedingungen und Erkenntnisse im Rahmen der Erfindung nach den Figuren 34 bis 36. In der rechten Haelfte der Figur 36 sieht man die Steuertasche 422 sowie die Druck fluid tasche 420, die Entlastungsnut 458 zwischen den Steuerspiegeln um 422 und 420, sowie die fuer die Berechnung nach den Gleichungen wichti = gen Radien "Ro" und "Ri". Von Wichtigkeit ist noch, dass fuer die meisten Anwendungen die Steuerspiegel um 422 und um 420 gleiche Druckkraefte geben sollen und die Nebenanpresskam mern auf dem "Rgc" Radius des Aussensteuerspiegels um 420 liegen sollen. Die anderen drei Steuerspiegelhaelften-paare um 423, 432-424, 435-426, 434 sind entsprechend ausgebildet. Aus Figur 35 ist noch ersichtlich, dass es manchmal zweckdienlich ist, die Druckfluidtaschen und ihre sie umgeben#den Dichtflaechen, also die Druckfluidtaschenzonen 407 und 477 durch Abfluss-oder Trenn-Kanaele oder Nuten 453 voneinander zu trennen, um eine einfachere und genauere Berechnung der Lagerkraefte und Druckfluidtaschen 407, 477 mit ihren Dichtflaechen 452, die sie umgeben, zu ermoeglichen.FIG. 36 also shows the important knowledge of the invention that the
Weitere Einzelheiten zu den Figuren der Patentanmeldung findet man in zum Teil sehr umfangreichen und zum Teil auch teueren Rotary Engine Kenkyusho Berichten, den RER- Reports.Further details on the figures of the patent application can be found in the partly very extensive and partly also expensive Rotary Engine Kenkyusho reports, the RER reports.
Fuer den genannten Radius "rgc" gilt die Berechnungsformel :
Die Nummern 459,480,482 und 483 zeigen die Umsteuerboegen zwischen den betreffenden Steuertaschen des betreffenden Steuerspiegels.The numbers 459,480,482 and 483 show the reversing bends between the relevant tax pockets of the relevant tax index.
Fuer die Auswertung der Figur 24 beim praktischen Bau des Aggregates sind folgende Berechnungen zu beachten : For the evaluation of Figure 24 during the practical construction of the unit, the following calculations must be observed:
Fuer die praktische Ausfuehrung des Aggregates der Erfindung sind fuer die Figur 29 folgende Berechnungen von Bedeutung und zu beachten: For the practical implementation of the unit of the invention, the following calculations are important for FIG. 29 and must be observed:
In den Figuren 37 bis 40 ist der Kolbenschuh 502 in aehn= licher Weise mit dem Kolben 501 verbunden, wie in den Figuren 31 bis 33. Die Bezugszeichen 501,502,504,505,506,507,508,509,510, 511,513,515,516 und 517 zeigen prinzipiell gleiche Teile, wie in den Figuren 31 bis 33, naemlich den Kolben, den Kolbenschuh, die Kolben = achse,die Schwenkbettachse, den Querbolzen, die Querbohrung, die beiden Radien, die Schwenklagerbettflaeche, die Schwenkflaeche, die Aussenflaeche des Kolbenschuhes , die Druckfluidtaschen und die Kanaele durch den Kolben zu den Druckfluidtaschen, wobei diese Teile gegenueber denen der Figuren 31 bis 33 konstruktive Veraenderunggen haben moegen, wenn das erforderlich ist.In FIGS. 37 to 40, the
Waehrend in den Figuren 31 bis 33 die Halteanordnung fuer den Kolben und den Kolbenschuh mittels am Rotor angeordneter Teile moeglich war, zeigen die Figuren 37 bis 40 eine selbsthaltende der = artige Verbindung vom Kolbenschuh zum Kolben. Dafuer sind die ZwiSchen= halterstuecke 519 der Figuren 31 bis 33 durch die Halterstuecke 6f 9 in den Figuren 37 bis 38 ersetzt. Doch erfuellen die Stuecke 519 und 619 gleichen Zweck, naeml ich den Kolben 501 und den Kolbenschuh 502 schwenkfaehig relativ zueinander zu verbinden. Lediglich ist das Auge 520 in der Ausnehmung 518, wobei die Teile 518 und 520 prak= tisch identisch zu denen der Figuren 31 bis 33 sind, so an dem Querbol= zen 506 befestigt, dass die Schwenkbewegung nicht verhindert werden kann, die Mittelstuecke oder Zwischenstuecke 619 aber trotzdem fest am Querbolzen 506 gehalten sind und damit die Verbindung zwischen Kolben 501 und Kolben 502 gesichert bleibt. Entsprechend umgreifen die Augen 520 innerhalb der Ausnehmungen 518 endwaerts von Bunden die im Durchmesser kleiner gehaltenen Enden 606 des Bolzens 506, am di= ckerem Mittelteil des Bolzen 506 gehalten und an ihren achsial aeusseren Enden mittels Halterungen 570 fest zum Bolzen 506 verbunden. Ist diese Anordnung ausgefuehrt, dann bedarf die Verbindung und dau= ernd schwaenkfaehige Halterung und Lagerung des schwenkfaehigen Kolbenschuhes auf dem Kolben keiner weiteren Hilfsmittel mehr. An= statt den Kolbenschuh so zu umgreifen, wie in den Figuren 31 bis 33j kann die Umgreifung auch ausgefuehrt sein, wie in den Figuren 37 bis 40, indem die Mittelteile 685 der Stuecke 619 radial aussen mit Bun = den 574 versehen sind, die in Ausnehmungen 573 des Kolbenschuhes 502 eingreifen und vorteilhafterweise Bunde 574 benutzen, die mit ei= ner Halteflaeche 572 vom Radius 571 um die Schwenkachse 505 versehen sind, um auf einer dazu komplementaer ausgebildeten Flae= che am Kolbenschuh 502 zu lagern und diese zu halten.While the holding arrangement for the piston and the piston shoe by means of parts arranged on the rotor was possible in FIGS. 31 to 33, FIGS. 37 to 40 show a self-retaining connection of the piston shoe to the piston. For this purpose, the
che am Kolbenschuh 502 zu lagern und diesen zu halten. Im Vergleich zum Ausfuehrungsbeispiel der Figuren 31 bis 33 ist in der Figur 37 noch sichtbar, dass der Kolben 501 mit dem Kreuz = kopf 575 versehen sein kann. Die Lagerbettflaeche 510 erstreckt sich in Figur 37 ueber die ganze Laenge des Kreuzkopfes. Der Kreuzkopf kann dabei mit dem Radius 508 um ide Schwenkachse 505 so weit parallel zur Schwenkachse 505 ausgebildet werden, dass die Achsialenden des Kreuzkopfes 575 zusammen mit den achsia = len Endteilen der Lagerbettflaeche 510 ueber den Aussendurchmesser 533 des Kolbens 501 herausragen. Bei einer derartigen Anordnung erhaelt man einen groesseren Flaechentragteil der Lagerbetetflaeche 510, sodass der komplementaer auf ihr gelagerte Kolbenschuh 502 ent= sprechend hohe radiale Kraefte uebertragen kann, ohne beim Schwenken der Schwenkflaeche 511 auf der Lagerbettflaeche 510.on the
Die Figuren 37 bis 40 zeigen ferner eine weitere Erkennt= nis der Erfindung und eine Lo sung zu den dabei erkannten Problemen. Beim Umlauf des Rotors einer Pumpe oder eines Motors unter iegen die in den radial angeordneten Zylindern 503 gleitenden Kolben 501 und Kolbenschuhe 502 der Flieh kraft. Die Fliehkraft ist :
in metern, wenn dieser durchgehend gleichen Durchmesser von ra= diol innen bis aussen haette; " γ " = spezifisches Gewicht des Materials des Kolbens; " δ " = (γs/g) = Masse des Kolbenschuhes mit "Rs" = Schwerpunkt des Kolbenschuhes und "γs" sein spezifisches Gewicht; ferner mit pi = " π = 3,14 "dp"= Aussendurchmesser des Kolbens 501 (siche Figur 51) und "ω" = die Winkelgeschwindigkeit =0,1047x Upm.in meters, if it had the same diameter from ra = diol inside to outside; "γ" = specific weight of the material of the piston; "δ" = (γs / g) = mass of the piston shoe with "Rs" = center of gravity of the piston shoe and "γ s " its specific weight; also with pi = "π = 3.14" dp "= outer diameter of the piston 501 (see FIG. 51) and" ω "= the angular velocity = 0.1047x rpm.
Dabei sind die Radien aber keine Konstanten, sondern, sie veraendern sich mit Umlaufwinkel "α " des Rotors 608 und zwar wird der Radius des Abstandes der Schwenkachse "Rc" von der Rotorachse nach der Eickmann Technik aus aelteren Eickmann Patenten :
Fuer die Berechnung der Fliehkraefte einzelner Abschnitte des betre = ffenden Kolbens 501 kann man auch die Werte "R3", "R4", "Rc" usw. aus der Figur 38 verwenden. Diese sind dann zu summieren, um die gesamte wirksame Fliehkraft zu erhalten.The values "R3", "R4", "Rc" etc. from FIG. 38 can also be used for calculating the centrifugal forces of individual sections of the
Aus der eben genannten europaeischen Patentanmeldung des Anmelders und Erfinders geht hervor, dass fuer eine hohe Leistung auf kleinem Raume, also bei geringer Aussenabmessung des Aggregates, der Kolbenhub "S" im Vergleich zum Radius oder Innendurchmesser "da" der Kolbenhubfuehrungsflaeche 513 so gross, wie moeglich sein muss. Da der Kolbenhub " S " = " 2e " ist, muss also die geschriebene Exzentrizitaet der Gleichung (28) so gross, wie moegtich sein, um gro sse Leistung bei geringem Gewicht und geringer Aussenabmessung des betreffenden Aggregates zu erhalten. Die Folge davon ist eine hohe Schwankung mit hoher Ausschankhoehe des aktuellen Wertes des betre = ffenden Radius "R" um den Nullwert (Mittelwert bei e=0) "Ro" des betre= ffenden Radius. Die Folge davon ist eine grosse Schwankung der Fliehkraft um den Mittelwert der Fliehkraft "Kfo". In bisherigen Radialkol= benaggregaten war diese Schwankung zwar auch vorhanden, aber nur in den Eickmann-schen Aggregaten so hoch. In der Verwendung anderer,nicht nicht Eickmann-scher Aggregate spielte der Wert der Winkelgeschwindigkeit keit "ω" keine grosse Rolle, da diese Aggregate meistens mit Elektro = motoren mit gleicher Drehzahl getrieben wurden. Denn als Motoren mit veraenderlicher Drehzahl sind Aggregate ohne die tieftauchenden Kolben= schuhe des E ickmann Systems nicht rationell und daher kaum verwendet. Bei den gegenwaertigen Aggregate der Erfindung aber werden die Aggre= gate oft durch Hydromotoren getrieben und die Drehzahl ueber stifenlos regelbare Pumpen geregelt. Daher koennen in den jetzigen Radialkolben Aggregaten Drehzahlunterschiede von O Upm bis 10 000 Upm auftreten. Sieht man nun die Gleichungen ( 27 ) und ( 28 ) an, dann findet man, dass zum Beispiel bei 10 000 Upm die Winkelgeschwindigkeit 1000 mal so hoch ist, wie bei 10 Upm und folgl ich das Quadrat der Winkelgeschwindigkeit und folglich nach den genannten Gleichungen auch die Fliehkraft des Kolbens 501 mit dem Kolbenschuh 502 bei 10 000 Upm eine Million mal so gross sein muss, wie bei 10 Upm.From the European patent application of the applicant and inventor just mentioned it emerges that for a high performance in a small space, that is to say with a small external dimension of the unit, the piston stroke "S" in comparison to the radius or inner diameter "da" of the piston
Fuer Fl iehkraftschwankungen von dem Millionenfachem und Amplitudenschwankungen von ueber 20 Prozent aber sind die bisherigen Aussenflaechen der Kolbenschuhe zum Beispiel nach dem Patent DE - PS 2 500 779 nicht mehr ausreichend. Es muessen neue Mittel ange= wendet werden, um die Laufflaechen 512 des betreffenden Kolbenschu= hes 502 fuer einen ausreichend grossen Drehzahlbereich benutzbar zu machen, ohne dass die Flaechen 512 und 513 unter zu hohen Kraefteschwankungen heisslaufen. Zwar ist es generell nicht moeg= lich, den Kolbenschuh der Radialkolbenmaschine fuer alle Drehzah= len von 0 bis 20 000 Upm verwendbar zu machen, doch ist es moeglich, mit Anwendung der Massnahmen der gegenwaertigen Erfindungsmerkmale male den Bereich zwischen einer hoechsten und einer geringsten Dreh= zahl des Anwendungsbereiches aus zu weiten.However, the previous outer surfaces of the piston shoes, for example according to
Das erreicht man gemaess der Erfindung der Figuren 39 bis 40 und der Figuren 54 bis 56 dadurch, dass entweder in die Drucks fluidtasche 515 der Aussenflaeche 512 des Kolbenschuhes 502 die Tragflaechenstege 579 in die Drucktasche 515 hineingearbeitet werden, oder der Vorderteil und Rueckteil 580 der betreffenden Aussenflaeche 512 des Kolbenschuhes 502 jenseits der Abflussnuten 577 mit Mitteln zur Ermoeglichung groesserer Drehzahlebereiche versehen werden, oder beide Massnahmen gleichzeitig angeordnet werden.This is achieved in accordance with the invention of FIGS. 39 to 40 and FIGS. 54 to 56 by either working the
Die Anordnung der Tragstegflaechen 579 in der Figur 40 hat den Vorteil, dass diese Flaechen von beiden Enden der Lufric t mit Druck aus den jeweiligen benachbarten Druckfluidtaschenteilen 515 geschmiert werden. Dadurch erhalten diese Flaechen 579 eine h ehere Tragfaehigkeit pro Flaechenquerschnitt, als die Abdichtflaechen (Sea = ling lands ) 578.Denn die sealing lands 578 sind nur einendig mit Druck= fluid beaufschlagt und daher schlechter geschmiert, sodass sie auch weni= ger Tragkraft pro Flaechenquerschnitt haben, als die Flaechenteile 579. Es ist zweckdienlich, die Stege 579 in der Lufrichtung sehr kurz zu machen, zum Beispiel 1 bis 5 mm und dafuer viele Stege 579 anzuord= nen, weil die Zwangsschmierung aus den Taschenteilen 515 nur wenige millimeter tief wirkt. Wuerden die Stege 579 in Laufrichtung zu weit, dann wuerde die Zwangsschmierung versagen und die Laufflaeche 512 wuerde heisslaufen, wenn die Drehzahl hoch wird.The arrangement of the
Fuer die genaue Berechnung nimmt man den Bereich "L x B " der Figur 40 als Hochdruckzone an und macht diesen der Erfindung noch groesser, als der Kolberg uerschnitt d2pi/4 des Kolbens 501 ist. Die Abmessung "L x B" ist in der Praxis annaehernd der Summe aus der Fliehkraft Kf geteilt durch die Diefferenz zwischen " L x B " und d2pi/4 und der genannten Differenz multipliziert mit dem Fluiddruck in der Druckfluidtasche 515 und dem betreffendem Zylinder 502 aus dem dieser Druck auf den Kolbenboden 533 wirkt.For the exact calculation, the area "L x W" of FIG. 40 is assumed to be the high pressure zone and this area of the invention is made even larger than the Kolberg cross section d 2 pi / 4 of the
Das entsprechende Merkmal der Figur 40 besteht also darin, die Abmessung "LxB" groesser, als den Kolbenquerschnitt d2pi/4 zu ma= chen, wenn das Aggregat mit entsprechend hoher Drehzahl laufen soll, die Trgstegflaechen 579 innerhalb der Druckfluidtasche 512 quer zur Lufrichtung anzuordnen, die Dichtflaechen = sealing lands 578 mittels der Abflussnuten 6 klar zu begrenzen und die in Laufrichtung gesehen vor und hinter der betreffenden Abflussnut 577 angeordneten Stabili= sierungsflaechenteile 580 in Layfrichtung und gegenegenfalls in der Rich= tung quer zur Laufrichtung entsprechend ausgedehnt anzuordnen. Die Flaechenteile 580 werden dann, wie anhand der Figuren 54-56 beschrieben werden wird, aus einer Stuetzflaeche in eine tragende Flaeche umgewan= delt, damt sie an der Aufn hme der Fliehkraft des Kolbens 501 und des Kolbenschuhes 502 mit wirken kann.The corresponding feature of FIG. 40 is therefore to make the dimension "LxW" larger than the piston cross section d 2 pi / 4, if the unit is to run at a correspondingly high speed, the
Die eben beschriebenen Figuren zeigen noch den wichti = gen Radius "da" als Halbmesser des Laufftaechen=Kolbenhubfuehrungs= flaechendurchmesseres "da" als Nummer 901, sowie den Schwenkgelenk= abstand von der Rotorachse als Radius "Rc" = 902 und die Laufrichtung 903 des Kolbenschuhes relativ zur Kolbenhubfuehrungsflaeche 514.The figures just described still show the important radius "da" as the radius of the running surface = piston stroke guide = surface diameter "da" as
In den Figuren 41 und 42 zeigen Teile mit aus den anderen Figuren bereits bekannten Referentials, Bezugszeichen - Nummern Teile mit gleichen Funktionen oder gleiche Teile, wie in den anderen Figuren, in denen die gleichen Nummern erscheinen. Die Figuren 43 bis 48 zeigen die Teile der Figuren 41 und 42 in Einzelteil=separierter Darstellung, um die betreffe den Radien und Flaechen, sowei die Form= gebung der betreffenden Teile besser sehen zu koennen.In FIGS. 41 and 42 parts with references already known from the other figures, reference number numbers show parts with the same functions or the same parts as in the other figures, in which the same numbers appear. FIGS. 43 to 48 show the parts of FIGS. 41 and 42 in a single part = separate representation in order to be able to see better the radii and surfaces in question and the shape of the parts in question.
Die Besonderheiten der Figuren 41 bis 48 sind, dass der Kolbenschuh 502 mittels an ihm befestigter Hal erungen 581 am Kopfe des Kolbens 501 schwenkbar gehalten ist. Die Halterungen 581 koennen mit Befestigungen 582 am Kolbenschuh 502 befestigt sein. Zur Halterung des Kolbenschuhes 502 am Kolben 501 ist am Kolbenkopf eine Halteflaeche 583 ausgebildet und die Halterung 581 hat einen Bund 584, dessen Halteflaeche 586 an die Halteflaeche 583 des Kolbens 501 gelegt wird, um diese teilweise zu umgreifen. Diese Anordnungen erfolgen an Jedem achsialem Ende des Kolbenkopfes und parallel zur Schwenkachse 505.Die Flaechen 583 und 586 erhalten die nur schwach unterschiedli = chen Radien 587 um die Schwenkachse 505.The special features of FIGS. 41 to 48 are that the
Eine weitere Besonderheit dieser Figuren ist, dass der Kol= ben 501 an seinem Kopfe in Achsialrichtung parallel zur Schwenkachse 505 ueber die Aussenflaeche 637 = Kolbendurchmesser "dp" hinaus ver= laengere Kolbenquerkoepfe 588, ueber die die Schwenkflaeche 510 verlaengert ist, also eine durchgehende Auflageflaeche = Schwenk bettflaeche 510 ueber den ganzen aus Kolbenquerschnitt und Kolbenquerkopf gebildeten Kolbenkopf des Kolbens 501.A further peculiarity of these figures is that the
Die Tragflaechenstege 579 koennen auch an einer der Flaechen 510 oder 511 zwischen dem Kolben 501 und dem Kolbenschuh 502 angeordnet sein. Entsprechende Kanaele 71-6 koennen Fluid aus der betreffenden Druckfluidtasche 515 in solche zwischen den Flae= chen 583 und 586 leiten, sowie die Kanaele 616 Druckfl uidtaschen 515 durch den Kolbenschuh hindurch oder durch den Kolben 501 hindurch mit dem betreffendem Zylinder 503 des Aggregates verbinden. Die beschriebenen Flaechen 583 und 586 haben etwa gleiche Radien 589 um die Schwenkachse 505. Wenn die Befestigung 582 eine Schraube ist, werden die Gewinde 590 im Kolbenschuh 502 angeordnet und ausserdem koennen entweder der Kolbenschuh 502 oder die Halterungen 581 die Zugflaechen 531 mit den Radien 592 um die Achse 592 der Fuehrungs= flaeche 513 der Kolbenhubfuehrung 514 angeordnet werden.The
Auch in den Figuren 49 bis 63 haben die bereits beschrie= benen Bezugsnummern, referentials gleiche Bedeutung und zeigen glei= che Funktionen oder sinngemaesse Teile wie in den Figuren, in denen die Bezugszeichennummern bereits beschrieben wurden.Also in FIGS. 49 to 63, the reference numbers already described, referentials, have the same meaning and show the same functions or corresponding parts as in the figures in which the reference number numbers have already been described.
Die Besonderheit nach der Erfindung besteht in den Figuren 49 und 50 darin, dass der Kolben 501 nahe dessen oeberen Endes mit einer Querborhung 59e versehen ist, deren Achse 505 die Schwenkoch= se bildet, durch die Achse 504 des Kolbens 501 geht und, wie auch in den anderen betreffenden Figuren, zu dieser senkrecht steht. In die Querbohrung 594 ist der Querbolzen 595 eingesetzt und traegt an dessen ssen achsialen Enden die Kolbenschuhe 1102 und 1202. Diese sind mit einer Bohrung versehen, in die die Enden des Querbolzens 595 passen eingesetzt sind, sodass die Kolbenschuhe um die Achse 505 des Bol= sens 595 schwenken koennen, oder der Bolzen 595 mit den Kolbenschu = hen 1102 und 1202 um die Achse 505 schwenken, wobei dann der Mittel = stueck des Bolzens 595 in der Querbohrung 594 des Kolbens 501 schw schwenkt. Die Kolbenshuhe haben dann die bereits bekannten Aussenflaechen 512 mit den Druckfluidtaschen 515 und dem sonstigem bereits aus den anderen Figuren bekanntem Zubehoer. Die Figuren 49 und 50 benutzen also zwei Kolbenschuhe 1102 und 1202 statt des bisherigen ei = nem Kofbenschuhes 502, Die Herstellung solchen Kolbenschuhes 1102 oder 1202 ist eine besonders einfache, weil er aus Ringen gedreht und die Querbohrung zur Aufnahme der Enden des Querbolzens 595 gebohrt werden kann. Soll die Ausbildung jedoch besonders hohe Radial - Kraefte aufnehmen oder besonders hohe Drehzahlen zulassen, dann istes zweckdienliche ferner erfindungsgemaess noch den Kolbenkopf mit zum radialem Tragen von Kolbenschuhtellen mit zu benutzen. Dann erhaelt der Kolbenkopf des Kolbens 501 ausser der Querbohrung 594 noch die Lagerbettflaeche 510, wie bekannt mit dem Radius 509 um die Schwenk= achse 505. Die Kolbenschuhe 1102 und 1202 erhalten dann aufeinander zugerichtet die Kolbenschuh - Achsialverlaengerungen 1302 und 1402, die mit den Schwenkflaechen 511 versehen sind und auf den Schwenk = bettflaechen 510 des Kolbens 501 lagern und schwenken. Entsprechende Druckfluidtaschen und Verbindungsleitungen 515 und 515 in Teilen des - Kolbenschuhes, des Kolbenkopfes und / oder des Querbolzens 595 koe = nnen angeordnet werden und sind in den Zeichnungen an beispielsweisen Plaetzen eingezeichnet. Die Figur 50 zeigt Teilschnitte entlang einem oder mehreren der Pfeile A,B oder C der Figur 49, wobei die Schnitte so gelegt und die Querschnifitsteile in Figur 50 so dargestellt sind, dass man die wichtigen Anordnungen sehen kann. Teile, die hier nicht besonders beschrieben werden, sind solche mit Bezugszeichennummern, die bereits aus der Beschreibung anderer Figuren bekannt sind. Es koennen Zugringe 731 unter die Zugflaechen 531 gelegt werden, um die Kolbenschuhe beim Saubhube zum Beispiel in Baggerpumpen radial nach aussen zu ziehen und dadurch die zu den Kolbenschuhen verbundenen Kolben 501 ebenfalls in den Zylindern 503 radial nach aussen zu ziehen. Die Schwenkflaechen 511 der Kolbenschuhe- Achsialverlaengerungen 1302 und 1402 koennen in ausgewirkelte Flaechenteile 597 uebergehen, um um die Herstellung zu vereinfachen und einwandfreies Schwenken der be = treffenden Kolbenschuhteile auf der Lagerbettflaeche 510 des Kolbens 501 zu ermoeglichen. Die Zugflaechen 531 laufen auf den Leitflaechen 931 der Zugringe 731.The special feature of the invention in FIGS. 49 and 50 is that the
Der Kolbenschun 502 der Figuren 51 bis 53 entspricht in seinem Prinzip dem aus dem deutschem Patent 2 500 779 bekanntem und in Aggregaten der Deutschen Patentschrift 1 302 469, dem Grundpotent fuer tieftauchende Kolbenschuhe, verwendbar sind.The
Doch sind die Kolbenschuhe der Deutschen Patentschrift 2 500 779 nicht fuer Drehzahlen geeignet, die viele tausend Umdrehun= gen pro Minute verlangen. Ausserdem mangelt es ihnen an Stabilitaet. Erfindungsgemaess werden daher neue Anordnungen getroffen, um den tieftauchenden Kolbenschuh noch stabiler zu machen, damit er prae - ziser mit seiner Lauffiaeche 512 an der Kolbenhubfuehrungsfloeche 513 der betreffenden Kolbenhubfuehrung 514 anliegt, dadurch seine Aussenflaechenteile besser zur Wirkung kommen und geringere Leckage und Reibung erzielen, sowie, damit der Kolbenschuh auch fuer noch hoehere Drehzahlen verwendbar wird ohne heiss zu laufen. Die neuen Anord= nungen bestehen einmal darin, dass deie Kolbenschuhfuehrunastelle 1502 in peripherialer, also in Umlaufrichtung so lang, wie moeglich ausausgefuehrt werden, damit eine lange Auflageflaeche hoher Anlagen= stabilitaet und mit grossem Querschnitt entsteht. Ausserdem wird ein Abstand "B" beachtet, der von der Innenkante der Fuehrungstelle 1502 ab zur Schwenkachse gerechnet ist und der auch den Abstand "G" de Schwenkachse 505 von der Aussenflaeche = Laufflaeche - Gleltflaeche 512 des Kolbenschuhes bestimmt. Diese beiden Abstaende "B" und " "G" werden jetzt zu kurz, wie moeglich gehalten. Im Kolbenschuh fuer etwa 40 cc bei 7 Kolben, zum Beispiel "B=circa 2 mm" und "G = circa 8 mm" . Die peripheriale Laenge ist "L". Diese Daten , naemlich "B","S", ,"Rs","G","L" werden in den Figuren gezeigt, da = mit dem Leser der Patentanmeldungen auf Rueckfragen fuer entsprechende Kolbenschuhgroessen praezise Antworten gegeben werden koennen. Ferner muss entsprechend der Erfindung die Gleichung fuer die Druckfluidtaschen beachtet werden, naemlich Gleichung (29), die auch in der Figur 53 erscheint
Die Druckfluidtaschen 515 liegen nun teilweise radial oberhalb des Querschnittes des Kolbens 501 und die Schlitze 702 zwischen den Flaechen oder Gleitstuecken bzw. Schenkeln des "H" des tleftauchenden Kolbenschuhes, also den Teilen 602 und 602 sind jetzt erfindunggemaess achsial kuerzer, als in dem deutschem Patent 2 500 779.The pressure fluid pockets 515 are now partially radially above the cross-section of the
Am Kolbenschuhzentraiteil 302 befinden sich also die Kolbenschuh - fuehrungsteile 602, die durch die Schlitze 702 beiderends des Kolbenschuhzentraiteiles voneinander getrennt sind, damit die Kolbenarme der Kolben 502 und die Radialstege des Rotors in sie eintreten koennen. Die Kolbenarme und die Radialstege sind aus den genannten Patentschriften bekannt. Die Laufrichtung der Kolbenschuh - Aussen= flaeche 512 ist bezeichnet mit: " Directlons "Mf" and "Mo" of for = ward and oppositional movements" in Figur 53. Die Breite des Schlit = zes 702 ist mit "S" bezeichnet und die Druckfluidtaschen 515 haben die Querschnitte "fp1" und "fp2" zusammen mit der Haelfte der Flae= chen ihrer sealing lands, also ihrer Abdichtflaechen 578. Das Zen= tralteil 302 des Kolbenschuhes traegt die Schwenkwalze 902 mit der Schwehkflaeche 911, die ueber die ganze Schwenkwalze 902 erstreckt ist und in dem Schwenkbett 510 des betreffenden Kolbens 501 schwenkt und lagert. Die Schwenkwalze 902 erstreckt sich achsial, also para = ||e| zur Schwenkachse 505 ueber das Mittetstueck 302 hinaus und ist dort mit den Gleitstuecken 602 einteilig und stuetzt diese ab. Infolge der grossen Laenge "L" des neuen Kolbenschuhes, sind Jen = seits der Abflussnuten 577 eine groessere Anzahl von Stuetzflaechen = teilen 999 angeordnet, die durch Abfluss-Schlitze 577 voneonander ge = trennt sind. Die groessere Zahl der Absdlussnuten foerdert die Trag= faeh i gke it der mehreren Stuetzflaechenstege 999. Durch aktuelle Teste sind die Tragfaeh i gkeiten der Kolbenschuhe fuer verschiedene Drehzahlbereiche gefunden wirden und daraus ist auch ersichtlich, wel= che Radialkraefte die Flaechen 999, 578 oder 579 bei welchen Drucken und Drehzahlen tragen.The piston
In den Figuren 54 bis 56 wird insbesondere erklaert, welche erfindungsgemaessen Massnahmen angeordnet werden koennen, um den Kolbenschuh der einen oder der anderen Art dieser Patentanmeldung oder auch den generellen Kolbenschuh fuer ausgedehntere Drehzahtbereiche einsatzfaehig zu machen. Die Figur 54 zeigt die Anordnung einer Vielzahl von Tragstuetzflaechen 999 jenseits der inneren Abflussnuten 577 und deren Unterbrechung durch weitere Abflussnuten 577. Dabei ist fue gute Fuellung der Nuten 577 mit Schmierfluid zu sorgen, wenn das Aggregat gur arbeiten soll. Dafuer ist es oft zweckmaessig, die Stuetz= teilflaechen 999 mit Schmierfluid-Einflussnuten 1577 zu versehen, die den Einfluss von Schmierfluid in Laufrichtung des Kolbenschuhes foerdern. Diese werden in unterschiedlichen, benachbarten Stuecken 999 vorteilhafter seitlich zueinander versetzt,damit die Nuten 577 gut gefuellt werden.FIGS. 54 to 56 explain in particular which measures can be arranged according to the invention in order to make the piston shoe of one or the other type of this patent application or the general piston shoe usable for more extensive speed ranges. FIG. 54 shows the arrangement of a large number of support surfaces 999 beyond the
Demgegenueber ist in den Figuren 55 und 56 gezeigt, wie Stuetzflaechenfelder 580 auch in andererweise zweckdienlich ausgebildet werden koennen, um das Ziel der Erfindung zu erreichen. Dies wird verstaendlich durch die Betrachtung der Figur 55 zusammen mit der Schnittfigur 56. Der Teil der Aussnflaeche des Kolbenschuhes zwischen den Abflussnuten 577 der Figur 55 hat den Radius, der der Halbmesser des Durchmessers "da" = 513 der Kolbenhubfuehrung 514 ist, Danach erhaelt die Stuetzflaeche (erhalten die Stuetzflaechen) 580 eine andere Kruemmung nach der Erfindung und zwar eine solche, durch die die Stuetzflaechen 580 in Tragflaechen 580 verwandelt werden, also in hydrodynamisch tragende Flaechen verwandelt werden. Um ein hydro= dynamisches Tragfeld ausbilden zu koennen, darf die Flaeche 580 naem lich nicht den gleichen Radius haben, wie das Mittelteil zwischen den Abflussnuten 577. Sondern der Spalt zwischen der Fuehrungsflaeche 513 der Kolbenhubfuehrung 514 und der Stuetzflaeche 580 muss sich in der Laufrichtung in einem bestimmtem Verhaeltnisse verengen. Daher erhaelt die betreffende Stuetzflaeche, die jetzt Tragflaeche 580 wird, einen Radius 913 statt des bisherigen Radius 513. In erster Naeherung findet man den richtigen Radius 913 und dessen von der Rotor-oder Hubri ngachse des Hybringes 514 unterschiedlichen Mittelpunkt (Mittelachse), indem man die Laenge " LL" der betreffenden Flaeche 580 als die halbe Umfangsflaeche einer runden zylindrischen Welle ansieht. Natuerlich nur fuer die Berechnung. Man rechnet also :
Die Figur 57 dient der Ueberwindung einer anderen Schwie= rigkeit, die die Erfindung erkennt und die sich auch aus den besonders hohen Drucken im Fluid ergibt, die die Aggregate und Elemente, sowie die Kolbenschuhe der Erfindung ermoeglichen oder sichern. Bei so hohen Drucken weiten sich naemlich die Waende der Zylinder unter dem hohem Fluiddruck von innen her sehr fuehlbar aus, wenn die Wandstaerken nicht sehr dick sind. Die Ausdehnung des Zylinders unter Innendruck ist zum Beispiel nach einer von Herrn Igarashi von der Firma Riken Seiki (Ojia, Japan) erhaltenen Formel
Da der Druck in der Kammer 103 dem Drucke im Zylinder 100 entgegenwirkt, kann sich die Zylinderwand 102 nicht mehr beliebig weit radial ausdehnen. Die Zuleitung des Fluids und Druckes in die Kammer 103 herein kann durch den Einlass 106 erfolgen. Einlass 107 leitet den betreffenden Druck oder das betreffende Fluid in die Kammer 108. Der Kanal 119 zeigt, den Einlass zum Zylinder 100, der auch als Auslass wirken mag. Die Figur zeig ausserdem noch, dass ein Pumpaggregot direkt mit dem Zylinder 100 und der Anordnung nach Figur 57 zusammen= gebaut werden kann. Man sieht in der Figur 57 das Pumpgehaeuse 109, den Rotor 11, die Zylindergruppem 112 und 116 mit den Kolbengruppen 113 und 117,sowie den Kolbenschuhgruppen 114 und 118. Sendet man zum Beispiel Druckfluid durch Einlass 110 in die Zylinder 112 des Aggregates, dann wirkt die Gruppe 112,113,114 als Motor und treibt die Gruppe 116,117,118 als Motor, sodass der Motor durch die Leitung 119 in den Zylinder 100 foerdert. Man kann so eine Druckuebersetzung erzeugen, indem man der Gruppe mit den Zylindern 112 ein groesseres Schluckvolumen, als der Gruppe 116,117,118 Foerdervolumen zu geben. Dann kann aus einem Nieder-oder Mitteldruck - Aggregat der gewuensche= te Hochdruck im Zylinder 100 und / oder in der Kammer 103 erzeugt werden. Die Zeichnung zeigt daher einen Kanal 120, der den Druck aus Leitung 119 in die Aussenkammer 103 (ueber Anschluss 106) leiten mag, um gleichen Druck im Zylinder 100 und der Aussenkammer 103 zu habeh, sodass die Radialausdehnung der Zylinderwand 102 null wird, selbst dann, wenn diese Wand nur eine geringe Wandstaerke hat. In der Gleichung (31) gelten folgende Werte
Die Figuren 58 bis 60 zeigen Schnitte und Ansichten durch einen tieftauchenden Hochdruck Kolbenschuh fuer Radialkolben Aggregote der Erfindung. Diese sind besonders fuer die Pumpen und Motoren dieser Patentan meldung geeignet, doch kann man sie auch generell in den Hochleistungs Radialkolbenaggregaten des Anamelders und Erfinders verwenden, die insbesondere durch die Paten tschrift von Anmelder und Erfinder, DB-PS 1,302,469 entstanden sind. Nach dieser hat der Rotor 608 die Radialstege 708 zur Fuehrung des langen Kolbenhubes und der Kolbenschuh hat von oben gesehen, die "H-form", wie sei beim deutschem Patentamt genannt wird.FIGS. 58 to 60 show sections and views through a deep-diving high-pressure piston shoe for radial piston units of the invention. These are particularly suitable for the pumps and motors of this patent application, but they can also be used in general in the high-performance radial piston units of the applicant and inventor, which have arisen in particular through the patent specification of the applicant and inventor, DB-PS 1,302,469. After this, the
Diese "H-Form" kennzeichnet den "tieftauchenden Kolbenschuh" des Anmelders und Erfinders, der den grossen Kolbenhub auf kleinem Raum und dadurch fuer pumpen und Motoren fuer die Erfindung ermoeglicht. Denn die hohe Leistung bei geringem Gewicht kommt durch die das "Tieftauchen" ermoeglichende H-Form zusammen mit der Ausbildung der Kolbenhubfuehrung und des Rotors 608.This "H-shape" characterizes the "deep-diving piston shoe" of the applicant and inventor, which enables the large piston stroke in a small space and thus for pumps and motors for the invention. Because the high performance with low weight comes through the "deep diving" possible H-shape together with the design of the piston stroke guide and the
Der Kolbenschuh der Erfindung nach den Figuren 58 bis 60 bleibt ein tieftauchender Kolbenschuh im obigem Sinne soll aber groess= ren Widerstand gegen Durchbiegung unter hoher Last leisten und daher nicht nur fuer Luftfahrzeuge, sondern auch fuer Pressen und Baggerpum = pen verwendbar sein. Es ist hier noch eine Erkenntnis des Erfinders, dass herkoemmliche Kolbenschuhe eine Tendenz zum Kippen zeigen, weil sie zu lange KolbenschuhFuesse innerhalb des Kol bens gelagert benoetigen und daher zu weit von der aeusseren Gleitflaeche 512 des Kolbenschuhes entferht sind. So muss selbst bezweifett werden, ob die um 1970 in der BRD aufgetauchten Kolbenschuhe fuer grosse Drehzahlen jemals diese vom Erfinder jetzt erkannte Tipptendenz, die zu Leckagen fuehren muss, jemals ueberwinden koennen. Denn der Abstand des Schwenkgelenk-Zentrum ist bei ihnen zu weit von der Aussenfloeche entfernt. Das kann bei nicht tieftauchenden Kolbenschuhen nicht verhindert werden. Beim tieftouchendem Kolbenschuh der durch den Anmelder und Erfinder anfang der sechz ger Jahre eingefuehrt wurde, kann hingegen der Winkel zwischen dem Schwenkzentrum (Achse) in 505 der Figur 59 von der Aussenkante (den Aussenkonten) des Gleitflaeche 512 derart spitz sein (siehe Figur 59 ),das eine solche Tipptendenz mit Leckage niemals auftreten kann.The piston shoe of the invention according to FIGS. 58 to 60 remains a deep-diving piston shoe in the above sense, but is said to provide greater resistance to deflection under high load and can therefore be used not only for aircraft, but also for presses and excavator pumps. It is still a finding of the inventor here that conventional piston shoes show a tendency to tip over because they require too long piston shoe feet stored within the piston and are therefore too far away from the outer sliding
Andererseits hat der tieftauchende Kolbenschuh eine Tendenz, sich durchzubiegen, dass heisst die seitlichen Fuehrungsteile werden unter hoher Last und dauernden Lastwechseln von der Kolbenhubfuehrung weggebogen. Keine Millimeter, sondern in der Groessenordnung von tausendstel millimeter und in Abhaengigkeit der Zahl der Lastwechsel und der Lastwachseigeschwindig keiten. Diese Maengel soll der Kolben- schuh der Figuren 58 bis 60 ueberwinden oder einschroenken, insbesondere die Durchbiegung der Seitenteile des tieftauchenden Kolbenschuhes einschraenken oder verhindern. Dazu erhaelt der Rotor 606 erfindungsgemaess bevorzugterweise die weiteren Ausnehmungen 752 zur Aufnahme der Stuetzte 751 des neuen Kolbenschuhes der Erfindung. Die neue Kennzeichnung des Kolbenschuhes der Erfindung besteht darin, dass die Schlitze zwischen den seitlichen Schenkeln der "H-Form" nicht mehr in der Laufrichtung des Kolbenschuhes offen sind, sondern durch eine Bruecke verschlossen werden, die die aeusseren Enden der Schenkel des "H" miteinander verbinden. Der tieftauchende Kotbenschuh der "H-Form" hat also an seinen vorderen und hinteren Enden der seitlichen Fuehrungsteile 602 die sie verbindenden und meistens mit ihnen einteiligen Bruecken 751. Die Schlitze des "H" zwischen den Schenkeln des "H" sind also durch die radial den Kolbenschuh durchdri ngenden beiden Fenster 750 ersetzt, Sie befinden sich beiderseits des Kolbenschuh - Zentralteiles 302 und somit zwischen dem Zentralteil 302 : Jeweils einer der Bruecke 751 und den Seitenteilen 602. In diese Fenster taucht beim Rotorumlauf jeweils einer der Rotor-Radiotstege 708 ein, je einer in eines der Fenster 750. Werden, wie in Figur 53 , Kolben nach unserer DE OS 30 41 367 verwendet, dann greifen, wie in Figur 59 sichtbar, auch die Kolbenfinger 741,742 in diese Fenster 750 ein. Die Finger 741,742 und die Stege 708 treten beim Tiftauchen, also beim langem Kolbenhub auch teilweise und zeitweise voellig durch die Fenster 950 hindurch. Die Kolben 501 gleiten in den Zylindern 503 des Rotors 608. Im Kolben-Schwenkbett, dass heute meistens eine teil zylindrische Flaeche eines Hohlzylinders ist, Ist das Zentralteil des Kolbenschuhes mittels des Schwenkgelenk 302 gelagert, das eine zur Flaeche 510 komplementaere und passende Zylinderteilflaeche hat. Kolbenbett 510 und Kolbenschuh-Schwenkwalze (am Zentragsteg) 302 bilden also aneinander gleitende Flaechen mit Schwenkradius 509 um Schwenkachse oder Schwenkpunkt 505. Die Kolbenschuhe werden in dieser Form heute meistens fein gegossen und sind meistens aus einer bestimmten Bronze. Die Kolbenschuh - Betten werden in Serie mit Formschleifschei ben geschliffen, wobei eine Anzahl von Kolb en mit achsgleich gerichteteh Betten in einer Vorrichtung auf der Flaechenschleifmaschine gespannt sind. In den Figuren hat der neue Kolbenschuh auch noch die seitlichen Radial-Einwaertsverlaen gerungen 951 die in die Rotorausdrehungen 552 hereingreifen koennen und die mit den Ausnehmungen 952 versehen sein koennen zur Anordnung von Zugringen fuer den Saughub fuer deren Gleiten an den inneren Zugflaechen , Im Uebrigen hat der Kolben-schuh 302 in der Aussenflaeche, also in der Gteitflaeche 312 die Abfluss nuten 577 unseres DE-Patentes 25 00 779 zwischen den sie umgebenden Dichtfiaechan der DruckfluidTaschen 515 und den vorderen und hinteren Kolbenschuh - Stuetzflaechenteilen 580. Sie sind durch die Kanaele 616 durch Kolben und Schuh aus dem Zylinder 503 mit Druckfluid gespeiot. Doch benoetigen sie im neuem Kolbenschuh der gegenwaertigen Erfindung nicht mehr die laengere Ausdehnung in Umlaufrichtung des Patentes 25 00 779 des Erfinders, da der neue Kolbenschuh in der Richtung der Schwenkachse 505 durch die erfindungsgemaessen Bruecken 751 ganz betraechtlich gestaerkt ist, Die Stuetzflaechen 580 koennen Jetzt entweder mit weiteren' Abflussnuten versehen werden, um interstatische Lager nach den Systemen des Erfinders zu schaffen, oder es koennen jetzt hydrodynamische Laufflaechenteile ueber den Stuetzflaechen 580 ausgebildet werden, die dann im Sinne der Figuren 55, 56 dieser Patentanmeldung wirken und ausgebildet sind. Der Zentralsteg als Oberteil des Schwenkgelenkkes 302 hat Abschraegungen 740, die das Schwenken zwischen den Radialstegen 708 des Rotors oder den Fingern 741, 742 des Kolbens 503 ermoeglichen, ohne an diese anzustossen. Man sieht sie auch in Figur 60-A. Diese Figur zeigt auch, dass der neue Kolbenschuh wenn das so gewuenscht ist in Achsialrichtung, also parallel zur Achse des Rotors 608 und des Schenkgelenkes 50 oder der Schwenkachse 505 so lang ausgedehnt werden kann, dass sehr grosse und tragfaehige Gleitflaecherteile der Gleitflaechen 602 verbleiben. Sie koennen derartig weit in der genannten Achsialrichtung sein, dass die Fenster 750 der Erfindung dazu geradezu kurz erscheinen. Zu kurz duerfen die Fenster 750 der Erfindung aber nicht gemacht werden, damit eine ausreichende Umfassung der Kolben und deret Arme 741;742 durch die Wand des Radialsteges 708 des Rotors 608 umgriffen bleiben, um seitliches Abkippen oder eine Tendenz dazu zu vermeiden, denn die wuerde Klemmen der Kolbenfinger bzw, Kolbenarme 741,742 des Kolbens 503 an den Radialstegen 708 des Rotors und im Zylinder 103 bewirken.On the other hand, the deep-diving piston shoe has a tendency to bend, i.e. the side guide parts are bent away from the piston stroke guide under high load and constant load changes. Not millimeters, but in the order of a thousandth of a millimeter and depending on the number of load changes and the load wax speed. The piston shoe of FIGS. 58 to 60 is to overcome or restrict these defects, in particular restrict or prevent the deflection of the side parts of the deep-diving piston shoe. For this purpose, the
Die Figuren 61 A bis C bringen eine weitere Ausfuehrung einer Kolben-Kolbenschuh-Anordnung nach der Erfindung. Hier ist der Kolbenschuh der Figuren 1 und 2 unserer Eurôpa-OS 0 064 563 derart veraendert, dass das Zentralteil 12 der E-OS , das In der Figur 61 die Nummer 302 hat eine voellig volle zylindrische Walze im Radius 509 um die Schwenkachse 505 ist. Der Schuh ist hier durch den in die Kolben - arme hereingreifenden Stift 762 gegen Herausfallen aus dem Kolbenbette gesichert , auf dem die Schwenkwalze 302 mit Ihrer Schwenkflaeche 511 aufliegt und schwingt. Oberhalb des Zentralteils 302, das hier die Schwenkwalze voeilig zylindrischen Querschnittes bitdet, hat die Oberflaeche 511 einen Abstand von dem StiFt 762 oder sie beruehrt ihn nur in einem Punkte. Diese Anordnung ist fuer den normalen Motorbe - trieb meistens ausreichend. Sie ist auch billig und verhindert Verklemmen in bei der Produktion zu eng gewordenen Passungen. Andererseits aber werden gelegentlich selbstansaugende Pumpen benoetigt und fuer die - se, sowohl als auch fuer Motoren bei deren Einsatz in besonderen Maschinen oder Fahrzeugen ploetzliche Ueber-Drehzahlen auftreten, ist es daher besser, die Schwenkwalze 302 fester im Kolbenbette zu halten. Daher ist in Figur 61 -C der Halteblock 761 angeordnet und mit dem Stift 761 in den Kolbenfingern, die in der genannten unserer Offenlegungsschriften auch Kolbenarme, genannt sind. Es ist dann zweckmaessig, die radial innere Flaeche des Blockes 761 mit dem Radius der Schwenk - flaeche und Lagerbettflaeche, also mit dem Radius 509bzw. 508 der Walze 302 und des Lagerbettes 510 zu versehen. Diese Innenflaeche hat nun die Bezugsnu = mmer 710 und an ihr gleitet die Flaeche 511.FIGS. 61 A to C show a further embodiment of a piston-piston shoe arrangement according to the invention. Here, the piston shoe of FIGS. 1 and 2 of our Eurôpa-
In Figur 62 ist gezeigt, dass die Schwenkachse 505 auch einen groesseren Abstand, als den des Radius 509 von dem Blocke 761 hoben kann. Dann erhaelt die Innenflaeche 910 des Blockes 961 einen groesseren Radius, als den Radius der Schwenkwalzenunterflaeche, naemlich den Radius 909. Das Oberteil der Schwenkwalze beziehungsweise des Zentralste - ges des Kolbenschuhes erhaelt dann den dazu passenden, also mit dem Radius 909 fast gleichen Radius 948 , der die obere Aussenflaeche 911 formt, die an der Innenflaeche 910 gleitet, wenn der Kolbenschuh im Kolben schwenkt. Damit keine Teile gegeneinanderstossen koennen der Block 961 und die Kolbenschuh-Schwenkwalze 302 jenseits der E inpass-Flaechen 910 und 911, mit den Radien 908 und 909 Abschraegungen oder Ausnehmungen 963 und/ oder 967,965 erhalten.In FIG. 62 it is shown that the
In den Figuren 63 A und 63 B ist eine weitere Ausbildungs - moeglichkeit der Verbindung des Kolbens mit einem Kolbenschuh gezeigt. Sie kann auch fuer nicht "H-foermige" Kolbenschuhe verwendet werden. Erfindungsgemaess erhaelt der Kolben die in Radialrichtung etwas weiter, als die Radialausdehnung des Stiftes 966 ausgedehntem Ausnehmungen 967. Nachdem die Schwenkwalze 302 des Kolbenschuhes in das Kolbens 501 hereingelegt worden ist, wird der Stift 966 durch die Schwenkwalze 302 hindurchragend, in die Ausnehmungen 967 hereinragend , eingesetzt. Da er laenger, als die Schwenkwalze ist, die Ausnehmungen aber radial nach oben geschlossen sind, verhindert der Stift 966 das Herausfallen des Kolbenschuhes aus dem Lagerbett 510 des Kolbens501. Die Enden des Stiftes 966 koennen sich in den Ausnehmungen 967 frei bewegen, wenn der Kolbenschuh 502 mit der Schwenkwalze 302 im Lagerbett 510 des Kolbens 501 schwingt. Es ist bevorzugt, die Leitungskanaele 516,517 vom betreffendem Zylinder durch den Kolben und die Schwenkwalze, sowie das Zentral - teil des Kolbenschuhes hindurch dann nicht in der Kolbenachse , sondern seitlich davon anzuordnen, zum Beispiel so, wie in den Figuren gezeigt. Die Druckfluidtaschen 968 in der Schwenkwalze 302 werden dann so platziert, dass sie bei der Schwenkung des Kolbenschuhes die Kanaele 516,517 durch den Kolben 501 und den Kolbenschuh 502 treffen. Die Unterseite des Kolben- schuh - Fuhrungsteils kann Ausnehmungen 969 erhalten, damit Kolben - Radialfinger in sie eingreifen oder eintauchen koennen und Zusammenstoss von Kolben- und Kolbenschuh - Teilen vermieden wird.FIGS. 63 A and 63 B show a further design option for connecting the piston to a piston shoe. It can also be used for non "H-shaped" piston shoes. According to the invention, the piston receives the
Die Figur 64 ist ein Ausschnitt aus der Figur 17. Die Figur 64 ist deshalb gel iefert, damit sie als die zur Zusammenfassung bei der Offenlegungsschrift verwendet werden kann, weil die Figur 17 den Masstab bzw. den Platz in der Offenlegungsschrift ueber= schreiten wuerde. Die Beschreibung der Figur 17 gilt daher auch fuer die Figur 64.FIG. 64 is a detail from FIG. 17. FIG. 64 is supplied so that it can be used as the summary for the published specification because FIG. 17 would exceed the scale or the place in the published specification. The description of FIG. 17 therefore also applies to FIG. 64.
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