NO119696B - - Google Patents

Description

Roterende pumpe eller hydraulisk motor.

Foreliggende oppfinnelse angår roterende pumper eller hydrauliske motorer med to i forhold til hverandre roterbare deler som begrenser ett eller flere arbeidskammer med ho-vedsakelig sigdformet tverrsnitt, hvor den indre del er forsynt med en eller flere slisser i hvilket det glidbart er anordnet skovler.

En av hensiktene med oppfinnelsen er å skaffe en pumpe eller motor av den foran nevnte type som kan rotere med meget stor hastighet og som kan frembringe meget høye trykk.

I samsvar med oppfinnelsen er hver enkelt skovl omtrent på midten forsynt med i det minste ett fremspring som samvirker med tilsvarende anslag i en recess i slissens vegg i hensikt å begrense skovlens utadgående bevegelse og hvor veggen i slissen danner sty-reflater på hver side av recessen.

Ved denne konstruksjon blir, på en del av skovlenes bane', den kraft som utøves på skovlene i deres ytterstilling ikke opptatt av toppflaten på skovlene, men av deres side-fremspring, hvilket reduserer friksjonen betraktelig. Dette oppnåes uten vesentlig tap av slissenes styrende virkning på skovlene. Beliggenheten av fremspringene og recessene vil dessuten ikke forårsake at det oppstår uønskede spenninger i skovlene eller i slissenes vegger.

Pumpen eller motoren kan anordnes for rotasjon i begge retninger ved i hver enkelt sliss å anbringe to uavhengig av hverandre glidbare skovler, hvis fremspring stikker ut i motsatte retninger. For å redusere friksjonen mellom skovlene og huset kan rommet under hver skovl i slissen gjennom kanaler i den ene eller begge skovler stå i forbindelse med skovlenes toppflater. Det kan også anbringes en løs skillevegg mellom de to skovler i slissen og begge de to radiale vegger i slissen kan forsynes med ett eller flere radiale spor som forbinder rommene i slissen under skovlene med de arbeidsrom som støter opp til de respektive skovler. I begge utførelser er det bare anordnet en sliss for hvert par skovler, men rommet under den ene eller begge skovler står bare i forbindelse med det arbeidskammer hvori det hersker høytrykk, idet der ikke finnes noen kanal eller passasje mellom dette kammer og arbeidskammeret med lavere trykk.

For å redusere lekkasjen av den trykk-væske som brukes, d.v.s. olje, hvilken lekkasje har tilbøyelighet til å bli temmelig stor på grunn av det høye trykk som frembringes eller hersker, er den indre del forsynt med sideringer som begrenser arbeidskammerne i sideretningen og som langs deres sylindriske flater og delvis langs de flater som støter opp til den indre del er omgitt av noen av de deler som danner pumpens eller motorens hus med så lite klaring eller spillerom som mulig. Videre er det på yttersiden av sideringene anordnet kammer som er tettet utad.

Av hensyn til anbringelsen av recesser i slissenes vegger omfatter den indre del fortrinnsvis en aksel eller et nav hvorpå det er festet adskilte segmenter ved hjelp av sideringer som griper delvis rundt segmentene. Segmentene kan uten vanskelighet maskinbe-arbeides og forsynes med de nødvendige slisser og recesser. Når de er anbrakt på plass kan de holdes fast i innbyrdes riktig stilling ved hjelp av fremspring eller knaster anbrakt på motsatte sideflater. Alternativt kan det anbringes avstandsstykker mellom de opp til hverandre støtende segmenter.

Oppfinnelsen er i den følgende del av fremstillingen beskrevet under henvisning til tegningene som viser en rekke utførelser av foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 er et aksialsnitt av en første ut-førelse, tatt etter linjen I—I i fig. ,2. Fig. 2 viser til venstre et halvt tverrsnitt og tilhøyre et halvt tverrsnitt tatt resp. etter linjen II a—II a og II b—II b i fig. 1. Fig. 3 og 4 viser i større målestokk snitt gjennom to forskjellige utførelser av samme detalj. Fig. 5 er et endeoppriss av en tredje ut-førelse. Fig. 6 er et tverrsnitt i større målestokk gjennom en del av den i fig. 5 viste pumpe eller motor. Fig. 7 er et perspektiv som viser det indre parti i fig. 6 med skovlene fjernet. Fig. 8 er et tverrsnitt gjennom en del av en annen utførelse hvor det i en og samme sliss også er anbragt to skovler. Fig. 9 er et snitt etter linjen IX—IX i fig. 8.

Fig. 10 er et perspektiv som viser det indre parti i fig. 9 med skovlene fjernet.

I fig. 1 og 2 betegner 1 maskinens ytter-kapsel og 2 et lokk som med skruer 2' er festet til kapselen 1, i hvis indre maskinens øvrige deler er anbrakt. Disse deler omfatter et ringformet lokk 3 og tre løse ringer 4, 5, 6, hvor ringen 4 utgjør selve motorhuset. I ringen 4 er anbrakt til- og avløpsportene 7 resp. 7 a som på den ene side står i forbindelse med ringformede kanaler 8. resp. 8 a i kapselen 1 og på den annen side med arbeidskammerne 71.

Akselen 9, som er lagret i lagrene 10 og 11, griper med radiale fremspring 12 inn i tilsvarende spor i navet 13. Ved hjelp av lageret 11 og låsemutteren 14 med skruen 15 sikres akselen 9 mot aksialbevegelse i maskinen.

Ringene 16, 17, 18, 19, 20 og 21 danner innbyrdes tetning mellom de forskjellige rom og mot det ytre. Tetningsringene 22 og 23 danner tetning mellom akselen og huset.

Déh indre del (rotoren) er på sidene forsynt méd ringer 24 og 25 festet til adskilte segmenter 28 ved hjelp av skruer 26 og låse-ringer 27. Segmentene holdes, innbyrdes på plass av avstahdsstykker 29. Skovler 30, på-virket av fjærer 31, kan bevege seg radialt i mellomrommene som avstandsstykkene 29 frembringer. Lister 44 tetter segmentene 28 mot navet 13. Sideringene 24 og 25 griper rundt segmentene 28 hvorved sentreringen av disse sikres. Et sidekammer 32 ligger mellom sideringen 24 og husets ring 5 og et tilsvarende sidekammer 33 ligger mellom sideringen 25 og husets ring 6. Ringene 4, 5 og 6 hindres fra å rotere i forhold til den ytre kapsel 1, 2 ved hjelp av stifter 34 og 35 og en mellom-liggende pakning 36 sikrer den fornødne tetning.

Klaringene mellom sideringene 24 og 25 og ringen 4 er betegnet med 37 resp. 38. Tet-ningsflatene mellom navet 13 og husets ringer 5 og 6 er betegnet med 39 resp. 40. Lager-flatene som sørger for å sentrere navet 13 er betegnet med 41 og 42 og boringer 43 tjener til å avlaste disse lågere og motvirke det så-kalte «hydrauliske lås».

Lekkasjeolje som samles i rommet 45 går gjennom kanalen 46 til lavtrykksrommet 8, mens den olje som lekker ut i rommet 47, gjennom en kanal 52 mellom akselen 9 og navet 13, strømmer ut i rommet 45 og videre gjennom kanalen 46 til lavtrykksrommet. Ved en maskin som kan rotere i begge retninger er det anordnet nok en kanal, 46', for uttøm-ming av lekasjeolje og de to kanaler 46 og 46' er forsynt med tilbakeslagsventiler 53, 54 som hver omfatter en fjærbelastet kule. (I likhet med kanalen 46' er de to ventiler vist med stiplede linjer). Lekasjeoljen vil da strømme til det av rommene 8 eller 8 a som det hersker lavtrykk i, mens forbindelsen til høytrykks-rommet er stengt.

Skovlene 30 styres av avstandsstykkene 29 og av sideringene 24 og 25 for så vidt de

stikker frem foran disse stykker, hvorved deres sidekanter ikke vil skrape mot stilleståen-de, ikke roterende deler i huset. I tillegg til virkningen av fjærene 31 tjener arbeidstrykket i arbeidskammeret 71 til å holde skovlene i ytterstilling, da dette trykk også hersker i rommet 50 under hver enkelt skovl. Dette rom står nemlig gjennom kanalen 49 i forbindelse med arbeidskammeret. Når maskinen er kon-struert for å rotere i begge retninger anbringes det fortrinnsvis to skovler i hver sliss (fig. 4). Kanalen 56 som fører fra rommet 57 under skovlene til deres toppflater, setter rommet 57 og arbeidskammeret 71 i forbindelse med hverandre, fordi skovlene i nærheten av arbeidskammeret blir presset innover et lite stykke. Skovlene påvirkes av fjæren 58 og hver enkelt av dem er forsynt med en

ribbe 59 som er avpasset til å bevege seg i en recess 60 i segmentets 28 vegg. Ribben 59 og recessen 60 begrenser den utadgående bevegelse av skovlen 55, og anordningen er slik at skovlens ytterste stilling svarer til den stilling skovlen inntar i det parti av arbeidskammeret som har den største radielle di-mensjon. Herved reduseres friksjonen mellom husets ringformede del 4 og skovlenes toppflater betraktelig.

De partier 51 på avstandsstykkene 29 som griper inn i utsparinger i navet 13 tjener til overføring av rotasjonskreftene (fig. 3). I utførelsen etter fig. 4 er det ikke brukt avstandsstykker, men de enkelte segmenter er her plasert i spor i navet. I dette tilfelle må segmentene i endene være forsynt med fremspring for at de skal kunne ligge an mot hverandre. Videre kan de opptas i radiale segmentformede recesser i sideringene 24 og 25. Når det brukes avstandsstykker må også disse ringer på innersiden forsynes med recesser som endene på segmentene eller avstandsstykkene er innpasset i, for å hindre at segmentene dreier seg.

Por å utbalanserc rotoren i aksialretnin-gen er rommene 32 og 33 forbundet gjennom kanaler 48 som går gjennom segmentene. I den i fig. 1 og 2 viste utførelse er hvert seg-ment 28 forsynt med en slik kanal, men bare to av dem er åpne, idet de andre tjener til å oppta festeskruene 26 for sideringene 24 og 25. Ved å forsyne skruene med sentrale boringer kan alle segmentene festes til sideringene på samme måte.

Rommene 32 og 33 som er forbundet med kanalene 48 er tettet utad ved hjelp av de trange klaringer 39, 40 mellom rotorens nav og husets ringer 5 og 6. Hvis denne tetning er fullkommen så vil trykket i rommene 32 og 33 ligge omtrent midt mellom det høye arbeidstrykk og det lave suge- eller innløps-trykk, fordi halvparten av de ringformede klaringer 37 og 38 mellom sideringene og huset 4 støter opp til de partier av arbeidskammerne som står under arbeidstrykk, mens den annen halvpart støter opp til de partier hvor suge- eller innløpstrykket hersker. Den oljemengde som strømmer til kammerne 32 og 33 svarer omtrent til den mengde som strømmer fra disse kammere, slik at trykket vil være konstant. I virkeligheten er tetning-en ikke fullkommen, men den er nære ved å være det på grunn av navets lille diameter, lengden av boringen som navet er anbrakt i og det reduserte trykk i rommene 32 og 33 i forhold til arbeidstrykket. Under disse forhold vil det trykk som hersker i rommene 32 .og 33 avvike bare ganske lite fra det midlere trykk mellom arbeidstrykket og suge- eller innløpstrykket. Rotasjonshastigheten vil også påvirke oljens bevegelse gjennom klaringen mellom sideringene og huset til og fra rommene 32 og 33.

På grunn av det i rommene 32 og 33 herskende trykk blir lekkasjen i høy grad redu-sert, hvorved den volumetriske ytelse økes. Dette trykk motvirker også arbeidstrykket på ringene 24 og 25, hvorved boltene 26 som forbinder disse ringer med rotoren blir av-lastet i høy grad i forhold til en konstruksjon som er uten disse siderom. Uten at disse siderom anordnes er det i virkeligheten prak-tisk umulig å bruke sideringer som rager radialt ut fra rotoren.

Det i rommene 32 og 33 herskende trykk har dessuten en annen fordel. Når maskinen brukes som pumpe vil en bevegelig skovl, som driver oljen foran seg, gradvis forminske arbeidskammeret inntil denne skovls funksjon overtas av den neste skovl. I dette øyeblikk har arbeidskammeret sitt maksimale volum og lengden av klaringen mellom sideringene og huset 4 bestemt til å tette arbeidskammeret utad har også sin maksimale verdi. Endring av lengden på denne klaring bevirker og-så endring i lekkasjen. Når maskinen brukes som motor vil denne variasjon resultere i at motoren løper ujevnt, særlig ved lav hastighet. Anordningen av siderommene 32 og 33 reduserer i høy grad denne ulempe, fordi det i disse siderom herskende middeltrykk reduserer variasjon i lekkasjen.

Utførelsen med to skovler i hver av rotorens slisser er vist i detalj i fig. 5 til 10. Rotoren er her betegnet med 101 og huset med 102. Disse to deler begrenser to sigdformede kammere 103 som er delt i flere rom ved hjelp av skovler 105 som er glidbare i slisser 104 i rotoren. (Se fig. 5).

Som vist i fig. 6 og 7 er hver sliss 104 forsynt med to skovler 105 a og 105 b. Disse kan uavhengig av hverandre bevege seg radialt og de påvirkes av fjærer 106 anbrakt i boringer 107 i skovlene. I boringene 107, hvis indre ender er åpne, er det innsatt stifter 108. Disse ligger med den ene ende an mot bunnen i slissene 104 og med den annen ende an mot fjærene 106, så disse blir sluttet inne i boringene 107.

Den ytterste stilling av skovlene bestem-mes av sideribber 109 som samvirker med recesser 110 utformet som aksiale renner i veggene på slissene 104. Rennene er forsynt med anslag 111 for ribbene 109. Spor 112 forbinder rennene 110 med arbeidskammeret 103. Rommet under skovlene 105 a og 105 b i slissen 104 står gjennom kanaler 113 i forbindelse med skovlenes toppflater. Når skovlene befinner seg i nærheten av en til- eller avløps-åpning for oljen, hvilken åpning strekker seg over hele den bue i hvilken skovlene beveger seg radialt, så kan det strømme olje til og fra rommene under skovlene. Boringene 107 i skovlene står gjennom hull 114 i forbindelse med kanalene 113. I hver sliss vil den skovl som støter opp til det arbeidsrom hvor det hersker det høyere trykk (skovlen 105 b i fig.

6) av trykkmediet presses litt innover. Me-diet kan da strømme langs toppflaten på denne skovl og gjennom kanalene 113 til rommet under skovlene. Dette bevirker at den skovl som støter opp til arbeidsrommet med det lavere trykk (105 a) vil presses kraftig mot sitt anslag 111, hvilket har til følge en god tetning ved skovlens toppflate. Denne konstruk-

sjon er ganske enkel, men den passer bare for pumper eller motorer som arbeider med medier som har lav viskositet. Utførelsen etter fig. 8 til 10 er hoved-sakelig beregnet på pumper eller motorer for i medier med høy viskositet. Her er hver sliss 104 delt i to deler, 104 a og 104 b, ved en mel-lomliggende vegg 115 og hver av de to deler : opptar en skovl 105 a resp. 105 b. Veggen 115

gjør det mulig å sette rommet under skovlen

105 a i direkte forbindelse med det venstre

arbeidsrom 103 ved hjelp av radiale spor 116

uttatt i sideveggen på slissen 104. På samme

måte står rommet under skovlen 105 b i forbindelse med det høyre arbeidsrom 103 gjennom tilsvarende spor 116. Denne konstruksjon tillater en meget hurtig radialbevegelse

av skovlene.

Skilleveggen 115 hindres i å forskyve

seg radialt ved hjelp av aksiale forlengelser

117 som griper inn i tilsvarende spor i sideringer 118 som støter opp til rotoren. En list

av pakningsmateriale danner tetning 119 mellom de to rom 104 a og 104 b.

En ytterligere fordel ved skilleveggen

115 er at den tjener til å klemme skovlen fast

mot arbeidskammerets lavtrykkside når skovlen befinner seg i den ytterste stilling, hvorved lekkasje unngåes i ennå høyere grad.

Claims (10)

1. Roterende pumpe eller motor med to i

forhold til hverandre dreibare deler som begrenser ett eller flere arbeidsrom med sigd-formig tvérrsnitt, hvor den indre del er forsynt med en eller flere radielle slisser i hvilke der er anordnet radielt bevegelige stempel-skovler som hver er forsynt med minst en knast som rager inn i en utsparing i den mot-svarende vegg av slissen, idet utsparingen er forsynt med et anslag for denne knast i det øyemed å begrense den maksimalt utragende stilling av skovlen, karakterisert ved at knas-ten (59,109) på hver skovl (55,105) er anordnet omtrent på skovlens halve høyde og at der, sett i radiell retning, såvel under som over utsparingen (60,110) i veggen av hver sliss (57,104) er anordnet en føringsflate for skovlen.

2. Pumpe eller motor som angitt i på-stand 1, med to uavhengig av hverandre bevegelige skovler i hver sliss, karakterisert ved at hver skovl (55,105) på den fra den annen skovl vendende side er forsynt med en knast (59,109).

3. Pumpe eller motor som angitt i på-stand 2, karakterisert ved at der mellom hvert i en felles sliss (104) anordnet skovlpar (105 a, 105 b) er anordnet en løs mellomvegg (115) og de radielle vegger av slissene hver er forsynt med en eller flere radielle riller (116) som forbinder rommet i slissene under skovlene (105 a, 105 b) med de til skovlene grensende arbeidsrom (103).

4. Pumpe eller motor som angitt i på-stand 3, karakterisert ved at den løse mellomvegg (115) ved hjelp av aksiale fremspring (117) er sikret mot radiell forskyvning, idet fremspringene griper inn i utdreininger som er anordnet i ringer (118) som begrenser den indre del (101) ved de aksiale ender.

5. Pumpe eller motor som angitt i en hvilken som helst av de foregående påstander hvor den indre del er forsynt med sideringer som begrenser arbeidsrommene sideveis, karakterisert ved at sideringene (24,25) langs sin sylindriske omkretsflate og en del av sin mot den indre del vendende flate med en minst mulig klaring (37,38) er omgitt av deler av det flerdelte pumpe- eller motorhus (4,5,6), mens der på utsiden av sideringene (24,25) er anordnet utad av-tettede kammere (32,33).

6. Pumpe eller motor som angitt i på-stand 5, karakterisert ved at sideringene (24,25) er forsynt med til akslen eller navet (13) grensende utdreininger som går ut fra sideringenes utsider og som sammen med akslen eller navet (13) omgir ringformige fremspring på pumpe- eller motorhuset med en minst mulig klaring (39, 42; 40, 41).

7. Pumpe eller motor som angitt i på-stand 5 eller 6, karakterisert ved at sideringene (24,25) og den indre del er forsynt med i aksial retning gjennomgående kanaler (48), idet noen av kanalene benyttes for anordning av midler (26) som tjener til å feste sideringene (24,25) til den indre del, og de øvrige kanaler danner forbindelseskanaler mellom de på sideringenes utside anordnede kammere (32,33).

8. Pumpe eller motor som angitt i en hvilken som helst av de foregående påstander hvor den indre del omfatter et antall enkelte segmenter, karakterisert ved at segmentene (28) er holdt i innbyrdes avstand ved hjelp av avstandsstykker (29).

9. Pumpe eller motor som angitt i på-stand 8, karakterisert ved at avstandsstykkene (29) er U-formige.

10. Pumpe eller motor som angitt i på-stand 8 eller 9, karakterisert ved at segmentene (28) eller avstandsstykkene (29) griper inn i riller i akslen eller navet.