NO147925B - Roterende hydraulisk maskin med vinger. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en roterende hydraulisk maskin av vingetypen omfattende et kammer med minst en sugeåpning og en trykkåpning såvel som kamspor, samt en rotor som er dreibart anordnet i kammeret, idet der mellom kamsporet og rotoren er anordnet minst en større radial klaring og en mindre radial klaring, hvilken rotor har en flerhet av radiale spor som hvert rommer en forskyvbart anordnet vinge som kan gli langs kammerets kamspor på en lineær avtettende måte, idet hvert arbeidskammer som ligger bak vingene i forhold til dreieretningen er forbundet med et respektivt trykkammer som ligger bak vingene, ved hjelp av en forbindelseskanal, samtidig som vingene ved deres øvre ender omfatter et fremspring som vender i dreieretningen og omfatter avtetningen, og på hvis nedre ende det arbeidsmedium for det arbeidskammer som ligger foran vingen, virker j_ området for den større klaring.

Den roterende hydrauliske maskin av vingetypen som oppfinnelsen vedrører, har en stator med et kamspor for vinger og en rotor som er dreibart opplagret i kamsporet og forsynt med radialt reciprose-rende vinger. Inntak- og uttaksonene er dannet mellom rotoren og kamsporet og brukes enten som lav- og høytrykks-arbeidskamre eller høy- og lavtrykks-arbeidskamre avhengig av om maskinen brukes som pumpe eller motor.

Ved den omtalte hydrauliske maskin kommer vingene til anlegg mot kamsporet på samme måte som kamfølgere for derved å skaffe en passende tetning mellom innløps- og utløpssonene som står i forbindelse med henholdsvis innløps- eller sugeåpningehe og utløpsåpningene. Vingene må derfor befinne seg i sin helt utskjøvede stilling mellom de avtettede seksjoner, dvs. mellom hoved- og biakse-overflåtene og må presses mot kamsporet med en passende kraft for oppnåelse av den fullstendige rotasjonssyklus.

Ved maskiner av den angitte type bevirker sentrifugalkraften at vingene føres utover, mens de presses innover i vingesporene av virkningen av kamsporet. Forskjellige driftsbetingelser og krefter hindrer imidlertid vingene i å funksjonere som frie kamfølgere, og bevirker at de trekkes tilbake fra kamsporet. De ovennevnte uheldige forhold skyldes mekanisk treghet, friksjon, anleggstrykk mellom vingene og kamsporet, anleggstrykk mellom vingene og rotor og andre ugunstige trykk, f.eks. de trykk som virker på både de ytre og indre ender av vingene. Forskjellige fremgangsmåter og anordninger til å redusere eller eliminere disse uheldige forhold er derfor blitt ut-viklet og praktisert. En av de typiske fremgangsmåter går ut på at trykket kontinuerlig eller forbigående utøves på de indre ender av vingene eller partier i nærheten av disse. Ifølge de fremgangsmåter hvor trykket utøves kontinuerlig, blir arbeidstrykket utøvet på de nedre ender eller de nedre endepartier av vingene under hele rota-sjonssyklusen. Imidlertid er vingene ubalansert på lavtrykkssiden. Når der benyttes et høyt trykk, oppstår der av denne grunn et unor-malt overflatetrykk mellom vingen og kamsporet, noe som resulterer

i unormal slitasje. Ved den fremgangsmåte hvor trykket utøves inter-mittent, overføres høytrykket til de, indre ender av de vinger som føres til høytrykkssiden, mens lavtrykket overføres til de indre ender av de vinger som føres til lavtrykkssiden, slik at der kan oppnåes en passende trykkbalanse. Imidlertid kan der på grunn av vingenes tykkelse ikke oppnåes et egnet tetningstrykk ved tetnings-partiene mellom hoved- og biakse-overflåtene. Trykket kan derfor økes bare til et gjennomsnittlig trykk av størrelsesorden 70 kp/cm 2.

I lys av det ovenstående er hovedhensikten med den foreliggende oppfinnelse å skaffe en roterende hydraulisk maskin av vingetypen, hvor der kan oppnåes en fullstendig tetning mellom vingen og kamsporet ved hoved- og biakse-overflåtene av kamsporet, og hvor kontakttrykket kan styres tilfredsstillende, slik at unormal slitasje kan forhindres og følgelig en lang levetid sikres.

Hensikten oppnås med en maskin av den innledningsvis angitte art, som ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at i området for den mindre klaring danner fremspringet sammen med et utvidet parti av uttagningen et kammer som er avgrenset overfor det respektive arbeidskammer, og som via en i vingen anordnet uttagning som nedentil er avsluttet med en krave , står i forbindelse med trykkammeret under den nedre ende av vingen når vinge-kraven befinner seg helt inne i trykkammeret.

Det fluidum som føres gjennom en forbindelseskanal og inn i trykkammeret, vil således bare virke på trykkammeret i området for kamsporets hovedakseoverflate, men i området for kamsporets-biakseoverflate virker fluidumet ikke bare på trykkammeret men også på kammeret via den omtalte uttagning i vingen. Det nevnte fremspring på vingen vil i området for kamsporets hovedakseoverflate bli påvirket av det fluidum dom ligger foran vingen, mens det i området for kamsporets biakseoverflate vil bli påvirket av fluidet bak vingen. Disse forhold innebærer at vingenes kontakttrykk kan styres enkelt og optimalt.

Ytterligere hensikter, trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av efterfølgende beskrivelse, hvor en fore-trukken utførelsesform for oppfinnelsen omtales i forbindelse med den vedføyede tegning. Figur 1 er et sideriss, delvis i snitt, av en hydraulisk roterende maskin av vingetypen ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Figur 2 er et snitt efter linjen II-II på figur 1.

Figur 3 er et riss av en vinge som står i berøring med hovedakse-overflaten av kamsporet.

Figur 4 er i større målestokk et utsnitt av figur 3.

Figur 5 er et riss av en vinge som står i berøring med biakseoverflaten av kamsporet.

Figur 6 er i større målestokk et utsnitt av figur 5.

En roterende hydraulisk maskin av vingetypen i henhold til den foreliggende oppfinnelse har et ytre hus bestående av et bakre deksel 2 og et fremre deksel 3 med en kamring 1 innskutt mellom dekslene. Hamringen 1 er utført med et hovedsaklig elipseformet kamspor 4 med biakseoverflater 5 og hovedakseoverflater 6.

En rotor 7 som er anordnet i kamsporet 4, er ved hjelp av en kile eller stjernespor festet til en aksel 8 som på sin side er drivforbundet med en passende kraftkilde (ikke vist). To diametralt motstående arbeidskamre 9 og 10 er begrenset av hovedakseoverflåtene 6 av kamsporet 4, rotoren 7 og det fremre og bakre deksel, henholdsvis 2 og 3.

Rundt omkretsflaten av rotoren 7 er der anordnet en flerhet av radiale uttagninger eller yingespor 11 med hyer sin resiproser-ende vinge 12.

Som det spesielt vil sees på figurene 3-6 ender den ytre eller øvre ende av vingen 12 i et fremspring 13 som strekker seg i dreieretningen av rotoren 7, idet den øvre kant 14 av fremspringet 13 kommer til anlegg mot kamsporet 4, slik at arbeidskammeret 9 eller

10 kan deles i to trykk-kamre. En uttagning 15 strekker seg aksialt langs den ene side av vingen 12, nemlig den side som fremspringet 13 rager ut fra, og er nedentil avsluttet ved hjelp av en krave 15' på vingen 12. Når kanten 14 av vingen 12 kommer til anlegg mot bi-akseoverf laten 5 av kamsporet 4, slik at vingen 12 skyves tilbake inn i sporet 11, danner uttagningen 15 en hydraulisk forbindelse mellom et rom 16 og et indre kammer 17 dannet i rotoren 7 mellom der. indre eller nedre ende av vingen 12, slik det er best vist på figur 5. Når vingen er skjøvet tilbake i sporet 11, samvirker fremspringet 13 således med et utvidet parti 18 i nærheten av åpningen av sporet 11 for å avtette det lukkede rom 16. Uttagningen 15 tjener til å skaffe hydraulisk forbindelse mellom rommet 16 og det indre kammer 17 ved bunnen av sporet 11, idet kraven 15' på vingen 12 da befinner seg helt inne i kammeret 17.

I tillegg til vingesporene 11 er rotoren utført med en flerhet av forbindelseskanaler 19 som er boret i rotoren 7 på baksiden av vingen 12 og danner en vinkel med denne, slik at trykket i rommet bak fremspringet 13 av vingen 12 kan overføres til det indre kammer 17.

Som vist på figur 1 og 2 står innløps- eller sugeåpninger

21 og 22 i forbindelse med en innløpskanal 20, mens utløps-åpninger 24 og 25 står i forbindelse med en utløpskanal 23. Et rom som av-grenses av to nabovinger 12, og som står i forbindelse med suge-eller utløpsåpning, utgjør en innløps- eller utløpssone i arbeidskammeret 9 eller 10.

I den hydraulisk roterende maskin av vingetypen med den ovenfor beskrevne oppbygning vil de trykk som virker på de ytre eller øvre og indre eller nedre ender av vingen 12, være i likevekt når vingen 12 finner seg i innløps- eller utløpssonen, eller i arbeids-kamrene 9 eller 10, fordi trykket i innløps- eller utløpssonen over-føres gjennom forbindelseskanalen 19 til det indre kammer 17. Vingen 12 tvinges derfor ut av sporet 11 bare ved hjelp av sentrifugalkraften og tregheten eller den tvinges inn i sporet 11 ved kamvirkningen fra kamsporet 4.

Figur 3 og 4 anskueliggjør den stilling hvor vingen deler arbeidskammeret 9 eller 10 i underarbeids-kamre eller innløps- og utløpssoner som står i forbindelse med henholdsvis innløps- og ut-løpsåpningene 21, 24 resp. 22, 25. Kanten 14 av vingen 12 tvinges mot hovedakse-overflaten gitt ved

kontakttrykk = P . (a - b), hvor

P = trykket av arbeidsfluidet ved utløpsåpningen,

a = arealet av den nedre overflate av fremspringet 13, og b = arealet av fremspringets øvre overflate.

Når vingen 12 kommer til anlegg mot biakseoverflaten 5 av kamsporet 4, tvinges den inn i sporet 11 som vist på figur 5, slik at fremspringet 13 av vingen 12 samvirker med det utvidede parti' 18 for derved å lukke rommet 16 og opprette forbindelse med det indre kammer 17, som beskrevet ovenfor. Trykket på høytrykksiden, dvs. trykket på arbeidsfluidet ved utløpsåpningen, overføres der-fbr gjennom forbindelseskanalen 19, det indre kammer 17 og uttagningen 15 til • rommet 16. Som følge av dette presses kanten 14 mot biakseoverflåten 5 med kontakttrykket (P . b) (Se figur 6) ..'

Det skal forståes at den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til den utførelsesform som er beskrevet ovenfor. F^eks: kan nmnnlAgen av sporet 11, istedenfor å ha et utvidet parti 18, ; divergere utover på en slik måte at vingen 12 når den tvinges vinn1 i sporet som vist på figur 5, kan lukke den utvidede åpning. Overtrykket bak fremspringet 13 overføres på den ovenfor beskrevne måte, til' rommet under fremspringet 13 og virker på undersiden av dette/'-slik'at kanten 14 presses mot biakse-overflaten 5 av sporet 4. Det skal' videre forståes at forskjellige modifikasjoner kan utføres uten at'mån av-viker fra den egentlige idé bak den foreliggende oppfinnelse..

Som beskrevet ovenfor tvinges ifølge den foreliggendé':'oppfinnelse vingene 12 til anlegg mot hoved- og biakse-overflatene<ri>av kamsporet 4 med et styrbart trykk, mens de mot de øvrige kamspor- 'r overflater tvinges til anlegg av sentrifugalkraften og treghetskraft. Sammenlignet med vanlige roterende hydrauliske maskiner av vingetypen hvor hele eller deler av arbeidstrykket under drift vanligvis over-føres til de nedre ender av vingene, kan der derfor oppnåes et be-tydelig høyere trykk. Ved de vanlige roterende maskiner hvor uttagninger eller kanaler er dannet i sideplatene for å overføre arbeidstrykket til endene av vingene, er oppnåelse av et riktig tidspunkt for virkningen et meget viktig problem. Ifølge den foreliggende oppfinnelse kan imidlertid trykket i arbeidskammeret overføres direkte til endene av vingene, slik at der kan oppnåes en ideell tidsavstem-ning. I motsetning til vanlige roterende maskiner er det ikke nødven-dig med spesielle forholdsregler for å redusere trykket, slik at der kan oppnåes høy virkningsgrad og reduserte fremstillingskostnader. Ifølge den foreliggende oppfinnelse kan dessuten glidekontakttrykket reduseres passende uten bruk av noen spesielle forholdsregler, slik at kontakttrykket kan reduseres tilsvarende. Valget av materialer blir derfor lett; der kan arbeides med høyt trykk og høy hastighet, og der kan sikres en lang levetid. Den foreliggende oppfinnelse skaffer således en vingepumpe eller -motor som er fordelaktig både teknisk og økonomisk.

Claims (1)

1. Roterende hydraulisk maskin av vingetypen omfattende et kammer med minst en sugeåpning og en trykkåpning såvel som kamspor, samt en rotor som er dreibart anordnet i kammeret, idet der mellom kamsporet og rotoren er anordnet minst en større radial klaring og en mindre radial klaring, hvilken rotor har en flerhet av radiale spor som hvert rommer en forskyvbart anordnet vinge som kan gli langs kammerets kamspor på en lineær avtettende måte, idet hvert arbeidskammer som ligger bak vingene i forhold til dreieretningen er forbundet med et respektivt trykkammer som ligger bak vingene, ved hjelp av en forbindelseskanal, samtidig som vingene ved deres øvre ender omfatter et fremspring som vender i dreieretningen og omfatter avtetningen, og på hvis nedre ende det arbeidsmedium for det arbeidskammer som ligger foran vingen, virker i området for den større klaring, karakterisert ved at i området for den mindre klaring danner fremspringet (13) sammen med et utvidet parti (18) av uttagningen (11) et kammer (16) som er avgrenset overfor det respektive arbeidskammer, og som via en i vingen (12) anordnet uttagning (15) som nedentil er avsluttet med en krave (15') , står i forbindelse med trykkammeret (17) under den nedre ende av vingen når vingekragen (15') befinner seg helt inne i trykkammeret (17) .