NL2000749C2 - Machine voor het verplaatsen van fluïdum. - Google Patents

Description

Machine voor het verplaatsen van fluïdum.

De onderhavige heeft betrekking op een machine omvattende een huis en een verplaatsingslichaam waarbij het huis en verplaatsingslichaam ten opzichte van elkaar 5 zwenkbaar om een kantelas met twee rotatierichtingen zijn, om een eerste kamer met variabel volume te begrenzen, waarbij dat verplaatsingslichaam omvat een eerste verplaatsingsorgaan dat op in hoofdzaak fluïdumdichte wijze langs de binnenwand van dat huis verplaatsbaar is, waarbij dat verplaatsingslichaam een tweede, vast met het eerste verplaatsingsorgaan verbonden verplaatsingsorgaan omvat op afstand van dat 10 eerste verplaatsingsorgaan aangebracht, dat die behuizing een scheidingswand omvat, die tussen de verplaatsingsorganen is aangebracht, waarbij die eerste kamer begrensd wordt tussen dat eerste verplaatsingsorgaan en een eerste zijde van die scheidingswand en een tweede kamer begrensd wordt tussen dat tweede verplaatsingsorgaan en een tweede zijde van die scheidingswand, welke tweede zijde tegenover die eerste zijde 15 ligt, waarbij die verplaatsingsorganen en zijden van die scheidingswand zodanig zijn uitgevoerd, dat die verplaatsingsorganen ten opzichte van die zijden van die scheidingswand een afwikkelbeweging met lijnafsluiting kunnen uitvoeren, waarbij die eerste en tweede verplaatsingsorganen met die scheidingswand een zich over ongeveer 360° uitstrekkende wand begrenzen en zich tussen dat eerste en tweede 20 verplaatsingsorgaan zich een radiaal uitstrekkende afdichtplaat is aangebracht.

Een dergelijke machine is bekend uit US 3 816 037 A. Daaruit is een machine bekend met een tussen de met elkaar verbonden verplaatsingsorganen aangebrachte scheidingswand, welke scheidingswand als ringvormig lichaam met spleet uitgevoerd is. Het inwendige van de ring is hol uitgevoerd en bij de respectievelijke einden 25 fungeert het open deel van de ring als inlaat respectievelijk uitlaat. De ring is van verdere openingen voorzien die verbonden zijn met het huis om een toevoer en afvoer van het betreffende fluïdum te voorzien.

De stroming van fluïdum naar de eerste en tweede kamer is bijzonder gecompliceerd.

30 Dergelijke machines zijn in velerlei uitvoeringen bekend. Bij pompen, compressoren en ook motoren dient een compromis gevonden te worden tussen het op te brengen/te verkrijgen vermogen en de stroomsnelheid van het medium. Daardoor zijn bestaande pompen respectievelijk motoren hetzij uitgevoerd met een beperkt 2 rendement hetzij is de levensduur daarvan beperkt of de constructie daarvan gecompliceerd.

Uit US 2 997 000 A is een machine bekend met twee niet stijf met elkaar verbonden verplaatsingslichamen die verschillende bewegingen uitvoeren. Elk 5 verplaatsingslichaam bestaat uit een schijf. De constructie is zodanig dat sprake is van een dubbele “wobble”, hetgeen een zeer gecompliceerd bedieningsmechanisme met zich meebrengt. Een dergelijke machine is onvergelijkbaar met een machine met enkel verplaatsingslichaam, waarbij dat verplaatsingslichaam bestaat uit twee vast met elkaar verbonden verplaatsingsorganen en een daartussen geschakelde scheidingswand.

10 DE 187 757 beschrijft een om een enkele rotatieas draaibare verdringerpomp bestaande uit twee kegels die via een centrale bol verbonden zijn. Deze centrale bol is afdichtend in een scheidingswand van het huis aangebracht. Een dergelijke pomp moet onderscheiden worden van een pomp volgens de onderhavige uitvinding, waarbij sprake is van twee ten opzichte van elkaar gesuperponeerde rotatieassen om in een 15 “wobble”beweging te kunnen voorzien.

DE 97 907 beschrijft een pomp voor het in druk verhogen van een fluïdum, waarbij de uitlaat van de eerste kamer in verbinding staat met de inlaat van de tweede kamer, waardoor een getrapt comprimeren ontstaat.

WO 99/34115 beschrijft eveneens een tweetrapspomp.

20 US 2 887 059 beschrijft een pomp met twee scheidingswanden, terwijl de onderhavige uitvinding betrekking heeft op een pomp met enkele scheidingswand.

In JP 50 023014 wordt een slangenpomp beschreven, terwijl WO 98/27317 een in de scheidingswand aangebracht inlaat- en uitlaatstelsel omvat.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding uitgaande van de hierboven 25 genoemde literatuur in een machine te voorzien die op eenvoudige wijze op te bouwen is. Bovendien dient deze modulair toepasbaar te zijn en op eenvoudige wijze vervangen te kunnen worden. Tevens dient deze een behoorlijk rendement te hebben en aan slechts geringe mechanische belastingen onderworpen te zijn. Eveneens dient de uittredende fluïdumstroom zoveel mogelijk zonder pulsering afgegeven te worden.

30 Dit doel wordt bij een hierboven beschreven machine verwezenlijkt doordat dat elk van die kamers steeds een inlaat en uitlaat omvat, welke inlaten respectievelijk uitlaten zich direct vanaf die kamers in dat huis uitstrekken en direct met elkaar verbonden zijn.

3

Volgens de onderhavige uitvinding verplaatst zich niet langer een enkele schijf of verplaatsingslichaam in de kamer van het huis maar worden twee op afstand liggende verplaatsingslichamen of schijven toegepast. Tussen deze twee op afstand liggende verplaatsingslichamen of schijven is een stationaire scheidingswand van het huis 5 aangebracht. De kamer met veranderend volume wordt niet langer begrensd tussen het verplaatsingslichaam en de buitenwand van het huis maar tussen het verplaatsingslichaam en de scheidingswand van het huis die tussen de verplaatsingslichamen ligt. Op deze wijze is het mogelijk in een zeer continue stroming fluïdum respectievelijk in een zeer continue vermogensafgifte te voorzien. Bovendien 10 kan een dergelijke constructie bijzonder eenvoudig uitgevoerd worden. Weinig mechanische delen zijn aanwezig en de door dergelijke mechanische delen uitgevoerde beweging is beperkt. Bovendien kan deze machine met een zeer breed bereik aan afmetingen van enkele millimeters tot een meter of meer geconstrueerd worden. Bij beperkte zwenkbewegingen is een grote verplaatste fluïdumstroom te verwezenlijken.

15 Volgens de uitvinding strekt de scheidingswand zich over 360° uit en bestaat de afdichting tussen elk verplaatsingslichaam en die scheidingswand uit een afdichtplaat die voor beide verplaatsingsorganen gemeenschappelijk is. Dat wil zeggen de zich rondom uitstrekkende scheidingswand is voorzien van een opening waarin afdichten tijdens bedrijf de afdichtplaat heen en weer schuift.

20 De inlaten en uitlaten zijn op bijzonder eenvoudige wijze direct in het huis aangebracht. Dat wil zeggen: niet langer zijn gecompliceerde kanalen nodig die in verbinding tussen de eerste of tweede kamer met de omgeving voorzien. De kamers bij de machine volgens de uitvinding zijn parallel geschakeld op zodanige wijze dat pulsering van de fluïdumstroom in/uit de eerste kamer zoveel mogelijk gecompenseerd 25 wordt door een tegenovergestelde pulsering van de fluïdumstroom in/uit de tweede kamer.

Volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding zijn de twee verplaatsingsorganen symmetrisch uitgevoerd. In feite bestaat het verplaatsingslichaam volgens een van voordeel zijnde uitvoering uit een enkel lichaam 30 voorzien van een centrale omlopende groef.

Volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering is een dergelijke groef taps uitgevoerd en loopt de groef naar het hart van het verplaatsingslichaam toe, d.w.z. de 4 afstand tussen de verplaatsingsorganen wordt nabij het hart van het verplaatsingslichaam kleiner.

De zwenkbeweging van het verplaatsingslichaam kan op talrijke wijzen opgewekt worden respectievelijk is het mogelijk de zwenkbeweging van het 5 zwenklichaam op talrijke wijzen nuttig te gebruiken. Zo is het mogelijk langs de buitenomtrek van het verplaatsingslichaam een aantal actuatoren respectievelijk generatoren aan te brengen waarmee de zwenkbeweging opgewekt wordt respectievelijk het zo opgewekte vermogen afgenomen wordt. Volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding wordt de zwenkbeweging opgewekt door 10 middel van een draaibeweging die met behulp van een excenter omgezet wordt in een zwenkbeweging. Indien de machine als motor uitgevoerd is wordt de zwenkbeweging via een excenter omgezet naar een draaibeweging bij deze van voordeel zijnde variant van de uitvinding.

Volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering wordt tussen het 15 verplaatsingsorgaan en de scheidingswand een die kamer en/of die scheidingswand afsluitende bekleding aangebracht. Zo is het mogelijk om na gebruik of bij verandering van fluïdum zonder reinigen slechts door het vervangen van deze bekleding in optimale omstandigheden te voorzien. Bovendien kan deze bekleding uitgevoerd zijn als buis of slang waardoor een peristaltische pomp ontstaat. Daarbij kan een dergelijke slang 20 binnen twee op elkaar geplaatste foliedelen begrensd worden. Voor het uitvoeren van de peristaltische beweging is het wel van belang dat hetzij veerkracht in de zo verkregen buis of slang aanwezig is hetzij deze buis of slang (tijdelijk) aan een daar omheen aangebrachte behuizing bevestigd is. Daardoor kunnen ook gevoelige fluïda verplaatst worden zoals bloed dat met een zeer gecontroleerde snelheid en zonder 25 extreme drukpieken verplaatst kan worden. Bovendien is het daarmee mogelijk andere stoffen zoals voedingsstoffen te verplaatsen. Eveneens is het mogelijk zeer nauwkeurig fluïda te doseren. Anderzijds is het mogelijk met behulp van verhoudingsgewijs gevaarlijke stoffen de machine aan te drijven om in generatorwerking te voorzien.

Volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding zijn de 30 inlaat en/of uitlaat nabij de scheidingswand van de kamers aangebracht. Daardoor kan op bijzonder compacte wijze de fluïdumstroom toegevoerd worden.

Het is mogelijk het verplaatsingslichaam als bol uit te voeren die beweegt binnen een overeenkomstig bolvormig uitgevoerde kamer. In deze bol is dan centraal een 5 omlopende groef aangebracht die in samenwerking met de eerder beschreven scheidingswand de betreffende kamers met variabel volume begrenst. Door gebruik van een dergelijke bol kan een bijzondere eenvoudige lagering en afdichting voorzien worden.

5 Begrepen dient te worden dat afhankelijk van het te verplaatsen fluïdum de afdichting gekozen wordt. Zo is het mogelijk om in contactloze afdichting te voorzien indien verschillende delen met een bijzonder grote nauwkeurigheid vervaardigd worden en geringe lekkage geen bezwaar is.

Begrepen zal worden dat de hier getoonde machine op velerlei wijze uitgevoerd 10 kan worden. Het is mogelijk dat de behuizing aan de vaste wereld aangebracht is en het verplaatsingslichaam heen en weer zwenkt, andersom of combinatie van beide is eveneens mogelijk. De vorm van de vlakken van de verplaatsingsorganen die afwentelen langs de scheidingswand kan naar wens gekozen worden en hoeft niet noodzakelijkerwijs de hierboven beschreven kegelachtige vorm te hebben.

15 De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van in de tekening afgebeelde uitvoeringsvoorbeelden verduidelijkt worden.

Daarbij toont:

Fig. 1 in bovenaanzicht en geopend een eerste uitvoering van een pomp volgens de uitvinding; 20 Fig. 2 de afbeelding volgens fig. 1 in perspectief;

Fig. 3 de pomp volgens fig. 1 en 2 zonder verplaatsingslichaam;

Fig. 4 in zijaanzicht de pomp volgens fig. 1-3;

Fig. 5 schematisch een verdere variant van de uitvinding in perspectief;

Fig. 6 de aandrijving van de in fig. 5 getoonde pomp; 25 Fig. 7 schematisch een andere variant van de uitvinding in een doorsnede;

Fig. 8 de variant volgens fig. 7 gedeeltelijk opengewerkt.

In fig. 1 is met 1 een pomp afgebeeld. Begrepen dient te worden dat de uitvinding eveneens betrekking heeft op een motor, d.w.z. in plaats van een fluïdum te verplaatsen met de inrichting, wordt door het verplaatsen van een fluïdum door de inrichting een 30 mechanische beweging opgewekt.

De pomp 1 bestaat uit een behuizing gevormd uit behuizingsdelen 2 en 3 (zie ook fig. 4). Deze behuizingsdelen zijn horizontaal gescheiden wat eenvoudige assemblage en eventuele demontage mogelijk maakt. Begrepen dient te worden dat de uitvinding 6 niet beperkt is door het horizontaal scheiden maar dat het eveneens mogelijk is in een verticale scheiding te voorzien.

Binnen het huis is een zwenklichaam 4 opgenomen. Dit is zwenkbaar om een as 20 (fig. 2 en 4) en kantelt eveneens ten opzichte van die as (pijl 44). De zwenk-kantel-5 beweging wordt veroorzaakt door het roterend aandrijven van een as 16. Deze as 16 is via een lager 17 in het huis gelagerd. Een excenter 15 is aanwezig waardoor de roterende beweging tot een kantelende zwenkende beweging omgezet wordt. Door de aanwezigheid van lagers 14 wordt voorkomen dat het zwenk- of verplaatsingslichaam 4 meedraait. Dit zwenk- of verplaatsingslichaam maakt slechts een heen en weer 10 zwenkende kantelende beweging.

Het zwenklichaam 4 bestaat uit twee op afstand van elkaar liggende schijven 5 en 6 die via een kern 10 vast met elkaar verbonden zijn. De binnenoppervlakken van de schijven 5 en 6 worden gevormd door in hoofdzaak conische vlakken. In feite bestaat het zwenklichaam uit een massief deel waarin een V-vormige groef aangebracht is.

15 Kern 10 is bolvormig uitgevoerd en valt in het holle deel 26 dat het vrije einde van de scheidingswand 9 vormt, zodat in afdichting voorzien kan worden ten opzichte van een lijf/scheidingswand 9 die deel uitmaakt van het huis.

Elk van de schijven 5 en 6 is aan de omtrek voorzien van een rand 27 die zodanig uitgevoerd is dat deze in afdichtende aangrijping is met de binnenwand 23 van de 20 behuizing.

Bovendien is een afdichtplaat 11 aanwezig. Zoals blijkt uit fig. 20 wordt deze in verticale richting vast opgesloten tussen de behuizingdelen 2 en 3. Zijdelingse verplaatsing, d.w.z. gezien in fig. 1 van links naar rechts, is wel mogelijk.

Met 21 en 22 zijn kamers aangegeven die begrensd worden tussen de 25 respectievelijke conische vlakken van schijf 5 en schijf 6 en de scheidingswand 9 en meer in het bijzonder de zijden 24 en 25 daarvan.

Uit de figuren blijkt dat de excentrische opstelling respectievelijk het zwenken-kantelen van zwenklichaam 4 zodanig uitgevoerd wordt dat er altijd lijncontact bestaat tussen schijf 5 resp. 6 en het conische vlak. Dit lijncontact verplaatst zich tijdens het 30 zwenken-kantelen waardoor een stuwvolume ontstaat met als resultaat de gewenste pompende werking. Door deze afwikkelende beweging wordt het volume naar schot 21 toe steeds kleiner waardoor fluïdum naar buiten geperst wordt. Via inlaat 19 en uitlaat 18 worden de betreffende fluïda verplaatst.

7

Uit de tekening en meer in het bijzonder fig. 3 is duidelijk dat de behuizing voor een gedeelte (wand 23) de vorm van een bol heeft. Daardoor is het mogelijk het zwenklichaam als bol uit te voeren waarin dan een groefvormige uitsparing aangebracht is.

5 In fig. 5 is een variant van de uitvinding afgebeeld. Deze is in het geheel met 31 aangegeven en omvat eveneens een pomp. In dit uitvoeringsvoorbeeld zijn drie behuizingsdelen 31, 32 en 33 aanwezig. De behuizing is thans "verticaal" gedeeld. Het behuizingsdeel 32 vormt de hierboven beschreven scheidingswand terwijl in de behuizingsdelen 31 en 33 steeds een deel resp. 34 en 35 van het zwenklichaam 10 opgenomen is. Niet in detail afgebeelde koppelmiddelen zijn aanwezig om de schijven 35 en 36 bij het sluiten van de behuizingsdelen 31-33 aan elkaar te koppelen.

Met 36 is een steeds uit twee foliedelen 37 en 38 bestaand dubbel pakket getoond waarbij tussen de foliedelen een slang 39 begrensd is. Een opening 40 is aanwezig. Elk pakket 36 kan geplaatst worden in de ruimte tussen de behuizingsdelen 31, 32 resp. 32, 15 33. De afmeting van de schijven 34, 35 ten opzichte van de behuizingsdelen is zodanig dat ruimte aanwezig is voor het opnemen van dit pakket 36. Na het inbrengen van het pakket 36 en aandrijven van de pomp voeren de schijven een afstrijkende beweging uit langs "slang" 39 waardoor een soort slangenpomp ontstaat. Deze is bijzonder ontziend voor het verpompte fluïdum, dat van houder 43 afkomstig kan zijn.

20 In tegenstelling tot het eerder afgebeelde uitvoeringsvoorbeeld vindt de aandrijving niet op roterende wijze plaats. Zoals uit fig. 6 blijkt is aan de buitenzijde van behuizing 33 een aantal aandrijfspoelen 41 aangebracht. Door deze met behulp van een microprocessor in juiste volgorde te bedienen kan de gewenste zwenkbeweging van de schijf 34 en zo van schijf 35 opgewerkt worden.

25 In fig. 7 en 8 is een verdere variant van de uitvinding afgebeeld. Deze is in het geheel met 51 aangegeven en is in principe op dezelfde wijze opgebouwd als de hiervoor beschreven constructies. Echter zijn de delen 54 en 55 van het zwenklichaam bolvormig uitgevoerd en is het behuizingsdeel 52 dienovereenkomstig aangepast. Daardoor kan de behuizing als lager voor de delen 54 en 55 fungeren. Door de bolvorm 30 kan een groter afdichtvlak verkregen worden en in verbeterde afdichting voorzien worden resp. is de pomp geschikt voor hogere druk.

Bovendien is bij deze uitvoering de excenteraandrijving eenzijdig uitgevoerd.

Een enkele ingaande as 66 is aanwezig met een enkel excenterplaat 65 waardoor de δ roterende beweging van die as in een kantelende en zwenkende beweging omgezet wordt. Excenterpen 71 is schuivend roteerbaar in zwenklichaam 54 en 55 opgenomen. Het andere einde van excenterpen 71 is met een kogelgewricht in excenter 15 opgenomen. As 66 is met een glijlagering (eventueel rechtstreeks) in de behuizing 52 5 gelagerd. Met 68 is een afdichtring aangegeven. Met pijl 70 is het fluïdum transport in fig. 8 aangegeven.

Op niet nader afgebeelde wijze kan de toevoerstroom gesplitst worden en kan de afVoerstroom uit beide uitlaten samengenomen worden.

Uit het bovenstaande blijkt dat talrijke varianten van de onderhavige uitvinding 10 bestaan. Behalve als pomp of generator kan de opbouw van de inrichting op velerlei wijze verschillen. Verdere varianten zullen bij degene bekwaam in de stand der techniek dadelijk opkomen na het lezen van bovenstaande beschrijving en liggen binnen het bereik van de conclusies. Nadrukkelijk worden rechten gevraagd voor constructies van uitsluitend de volgconclusies, d.w.z. zonder combinatie met de 15 hoofdconclusie.

Claims (12)

1. Machine (1) omvattende een huis (2, 3) en een verplaatsingslichaam (4) waarbij het huis en verplaatsingslichaam ten opzichte van elkaar zwenkbaar om een 5 kantelas (20) met twee rotatierichtingen zijn, om een eerste kamer (21) met variabel volume te begrenzen, waarbij dat verplaatsingslichaam omvat een eerste verplaatsingsorgaan (5) dat op in hoofdzaak fluïdumdichte wijze langs de binnenwand (23) van dat huis (2, 3) verplaatsbaar is, waarbij dat verplaatsingslichaam (1) een tweede, vast met het eerste verplaatsingsorgaan (5) 10 verbonden verplaatsingsorgaan (6) omvat op afstand van dat eerste verplaatsingsorgaan aangebracht, dat die behuizing een scheidingswand (9) omvat, die tussen de verplaatsingsorganen (5, 6) is aangebracht, waarbij die eerste kamer (21) begrensd wordt tussen dat eerste verplaatsingsorgaan en een eerste zijde (24) van die scheidingswand en een tweede kamer (22) begrensd 15 wordt tussen dat tweede verplaatsingsorgaan (6) en een tweede zijde (25) van die scheidingswand, welke tweede zijde tegenover die eerste zijde ligt, waarbij die verplaatsingsorganen (5, 6) en zijden (24, 25) van die scheidingswand zodanig zijn uitgevoerd, dat die verplaatsingsorganen ten opzichte van die zijden van die scheidingswand een afwikkelbeweging met lijnafsluiting kunnen uitvoeren, 20 waarbij die eerste en tweede verplaatsingsorganen met die scheidingswand een zich over ongeveer 360° uitstrekkende wand (9, 32) begrenzen en zich tussen dat eerste en tweede verplaatsingsorgaan zich een radiaal uitstrekkende afdichtplaat (11) is aangebracht, met het kenmerk, dat elk van die kamers (21, 22) steeds een inlaat (19) en uitlaat (18) omvat, welke inlaten respectievelijk uitlaten zich direct 25 vanaf die kamers in dat huis uitstrekken en direct met elkaar verbonden zijn.

2. Machine volgens conclusie 1, waarbij dat tweede verplaatsingsorgaan (6) langs de omtrek daarvan op in hoofdzaak gelijkblijvende afstand ligt van de omtrek van dat eerste verplaatsingsorgaan (5). 30 2000749

3. Machine volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat verplaatsingsorgaan aan de zijde gericht naar die scheidingswand (9) naar het vrije uiteinde (26) daarvan in hoofdzaak taps toelopend is uitgevoerd.

4. Machine volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij een zich door dat huis uitstrekkende roteerbare as (16) is aangebracht, die voorzien is van een mechanisme (15) voor het omzetten van een roterende beweging in een zwenkende beweging.

5. Machine volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat verplaatsingsorgaan en/of die scheidingswand (9) voorzien zijn van een die kamer begrenzende bekleding (39).

6. Machine volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die inlaat en/of 15 uitlaat van die kamers nabij die scheidingswand (9) zijn aangebracht.

7. Machine volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die behuizing twee huisdelen (2, 3) omvat, en het scheidingsvlak tussen die delen in hoofdzaak bepaald wordt door een loodrecht op die zwenkas (20) staand vlak. 20

8. Machine volgens een van de voorgaande conclusies omvattende een motor.

9. Machine volgens een van de voorgaande conclusies omvattende een pomp.

10. Machine volgens een van de voorgaande conclusies waarbij die scheidingswand (9) een geheel is met een huisdeel (2, 3).

11. Machine volgens conclusie 10 waarbij de scheidingswand (9) scheidingswanddelen omvat waarbij de deling van de scheidingswanddelen 30 samen valt met de deling van de huisdelen (2, 3).

12. Machine volgens een van de voorgaande conclusies 10 of 11 waarbij het scheidingsvlak tussen de huisdelen de rotatiehartlijn van de machine omvat. 2000749