-
Rotationspumpe bzw. Rotationsmotor Die Brtindung bezieht sich auf
Rotationspumpen fUr Strömungsmittel in gleicher Weise wie auf durch Strömungsmittel
betätigte Motationemotoren, wobei es sich um Vorrichtungen der Verdrängerbauart
handelt.
-
Obschon die Erfindung In erster Linie auf Rotatio-napumpen zum Pumpen
von Flissigkeiten wie auch auf hydraulische Rotationamotoren anwendbar ist, Ist
der fegenstand der Erfindung in seiner weiteren Vorm eberitalle bei Rotationspumpen
zum Pumpen von 4asen wie auch bei pneumatisch betätigten Rotationsmotoren anwendbar,
Es ist bereit* eine ]Rotationspumpe der Vordrängerbauart vom gleichan Amelder
vorgeaohlagen worden# die ein fehäuse mit einer ringtörmigen Kammer aufweist, wobei
In deim fehXune ein Rotationekt$rper mit einem die ringtörmige Kammer durohlaufenden
Kolbenelement,
ein die ringförmige Kammer durchschneidendes, in zeitabhängiger Beziehung iÜit der
Rotation den Notationskörpern sich drehendes Notationaventilelement, das zum Durchlassen.
des Kolbenelementes In entsprehender Weise ausgespart ist, und eine Einlass- und
eine Auslassöffnung zu bzw. von der ringförmigen Kammer an entgegengesetzten Seiten
der Kreuzungs- bzw, Durchschneidungsstelle den Botationsventilelements mit der ringförmigen
Kammer." angeordnet einds wobei die Anordnung derart getroffen ist, dann das Kolbenelement,
wenn es hinter der Einlanaöffnung in einer Richtung weg von dem benachbart angeordneten
Ventilelement bewegt wirdg dazu dient, das Strömurgmittel zwangsläufig entlang und
durch die ringförmige Kammer zu der Auakssöffnung zu drUoken, von wo es unter Druck
aus-&römt.
-
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungeform dieses früheren Vorschlagen
war in gleicher Weine wie bei einem zu Experlmentierzwecken davon hergestellten
Prototyp, der getestet, jedoch nicht der Öffentlichkeit zugängig geworden ist, zum
Pumpen von Wasser der Aditionskörper mit einem einzigen Kolbenelement versehen;
in diesem früheren Vorschlag war ausserdem vom gleichen Anmelder vorgeschlagen worden,
den Botationakörper
| mit zwei oder mehr Kolben zu versehen, und die Pumpe M.d.L..
einer |
| entsprechenden Anzahl von Rotationaventilelementen |
wobei jedem dieser Elemente ein Paar von Öffnungen zugeordriet war, nämlich eine
Einlanaöffnung und eine Auslanzöffnung, die an entgegengesetzten Seiten der
oben erwähnten Kreuzung*- bzw, Durohndmeidungantelle
den Jeweils entsprochenden
Vontilelementen angeordnet waren,
Bei allen AusfUhrungsformen diesen fräheren
Vorschlagen war in der Betriebestellung jedem Botationaventilelement und jeder Einlase-
und AunläaoalJtgnung" die an entgegengesetzten
-Seiten der Kreuzungs-
bzw. Durchschneidungsstelle des Rotations-' ventilelementes mit der ringförmigen
Kammer angeordnet waren.zu jedem gegebenen Zeitpunkt nur ein einziges Kolbenelement
zugeordnet, das das Strömungsmittel entlang der ringförmigen Kammer von der Einlassöffnung
zu der nächstfolgenden Auslassöffnung in Richtung der Rotation des Rotationskörpers
bewegte.
-
Demgemäss hatte der frühere Vorschlag einsohlie'sslich des zu Experimentierzwecken
verwendeten Prototyps den schwerwiegenden Nachteil zur Folge, dass, sobald das oder
jedes beliebige vor. mehreren Kolbenelementen in der vorgeschlagenen AusfUhrungs-
| form hinter die Kante dei Auslassöffnung, die in Richtung der |
Rotation des Itotationskörpers ain weitetten hinten lag,vorrückte, eine derartige
Auslassöffnung, über die ringförmige Kammer direkt mit der Einlassöffnung bzwo der
am nächsten zurÜckliegenden
| Einlassöffnung(ausgehend von der Richtung der Rotation
des |
| Rotationskörpers), wenn mehr als ein l#olbeiAalomGnt vorgesehen
war, |
| in Verbindung stand, i#icb2i diese die- |
| Kammer getrennt und un&,b.,iLe-ngig der Drou-z#M-z-.sstelle
d. ei# |
| elementes dmit der ringförmigen 17.r,#rümer |
| Auf diese Weise kam beim Betrieb der Pumpe notwendiger- |
| eise ein Rückfluss von Hochdruckströmungswittel von dem Auslass- |
| kanal durch die Auslassöffnung zurück entlang der ringförmigen |
| Kammer zu der Einlassöffnung bzvi. der nächsten zurückliegenden |
| Einlassöffnung zustande, wobei dieser Rückfluss von Hochdruck- |
| strömungsmittel andauerte, bio dns Kolbenelement oder das |
| nächstfolgende Kolbenelei-iic-v-"t.-" |
| infolge der Rotat#-io-iL das der |
| Ei.inlassöffnu-,1.g diG D.,Lichl#V.-ng der arfi |
| weitesten nach vo-2iiG Iag, |
Xin derartiger Rückfluas von Strömungsmittel beeintrkohtigte nicht
nur den Wirkungsgrad der Pumpe in ausserordentlich nachteiliger Weise durch Unterbrechen
der Kontinuim tät den Pumpenzykus' in einem Ausmass, dass während eines wesentlichen
Teiles-Jeder Umdrehung des Rotationskörpers kein #trömungsmittel gefördert wurdeg
sondern ermöglichte auch die Rückführung einen beträchtlichen Anteile den Hochdruckströmungsmittele,
das gerade durch die Annäherung des Kolbenelementes zur Auslassöffnung gefördert
worden war, zurück zur Einlaesöffnung, und ztar jeweils bei der Ausläassöffnung,
deren rückwärtige Kante gerade durch das sich vorwärts bewegende Kolben, element
freigegeben worden war, so dann dadurch weiterhin der Pumpenwirkungsgrad verkleinert
wurde, Ein ähnlicher Verlust an Wirkungegrad aus jedem der beiden oben erlKuterten
*rUnde wUrde notwendigerweise auch da auftreten* wo der frühere Vorschlag in all
seinen Ausführungeformen als ein itrömungsbittelbetätigter Notationamotor verwendet
wUrde. Ausserdem trat bei den der Öffentlichkeit nicht zugängigen Versuchen
des Anmelders Mit dem Prototyp einer Notationnwasserpumpe entsprechend dem
trUheren Vorschlag infolge der plötzlichen Reduzierung den Auslasadruckes, die ein
notwendigen Ergebnis des RUckflussen von Wasser entlang der ringförmigen Kammer
war, ein Kusserzt harter Wasser- bzw* Druckstons auf, wodurch jeder Versuch$ die
Pumpe.kommerziell zu entwickeln und zu verwerten, verhindert wurde.
-
Entsprechnd der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile bei
einer Notationspumpe btw, einem Rotationem6tor der eingangs beschriebenen Art in
wirkungsvoller Weise dadurch ausgeschaltet, dass der Rotationakörper mit mehreren
im Abstand um Ihn herum angeordneten Kolbenelementen versehen ist und die Anzahl
der Kolbenelemente grösner ist als die Gesamtzahl der Einlassöffnungen und die Gesamtzahl
der Auslaseöffnungen,derart, dass in dem Augenblick, wo ein Kolbenelement die hinterste
Kante einer Hochducköffnung, d.h4 im Falle einer Pumpe der
Auslassöffnung"
freizugeben.beginnt" das nÜchstfolgende Kolenelement infolge der andauernden Rotation
den Rotation*örpers b*ereits eine Position zwischen der Hochdruaköffnungakante Und
der entspIechenden Niederdrucköffnung, d.h, im Falle einer Pumpe der Einlaseöfihung,
zur Verhinderung eines unerwünschten Rückflusses von der Hochdrucköffnung zu der
Niederdruaköffnung einnimmt.
-
Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung als eine Rotationspumpe
oder ein RotationsmotQr bezeichnet werden, der ein Gehäuse mit-einer ringförmigen
Kammer aufweist, wobei in dem Gehäuse ein Rotationskörper mit mehreren im Abstand
darum herum angeordneten Kolbenelementen, die die ringförmige Kammer durchlaufen,
ein die ringförmige Kammer durchschneidenden, in zeitabhängiger Beziehung mit der
Rotation des Notationskörpern sich drehendes Rotationaventilelementj das zum Durchlass
von mehreren nacheinander vorrUckenden Kolbenelementen des Notationakörpers ausgespart
ist, und eine Niederdrudl«-und eine Hochdrucköffnung'zu der ringförmigen Kammer
as entgegengesetzten Seiten der Kreuzunge- bzw, Durchshneidungsstelle
den Rotationsventilelementen mit der ringförmigen Kammer., angeordnet eindg
wobei die Anordnung derart ißt, daso jedes Kolbenelement beim VorrUcken hinter die
Wiederdruaköffnung in Falle einer Pumpe bzw. einer Nochdrucköffnung im Falle
eines Motores zwangsläufig Strömungsmittel verdrängt oder zwangsläufig durch-Strömunasmittel
in eine Richtung von dem benachbarten Vöntilelement an der entsprechenden Kreuzungestelle
verdrängt wirdg und zwar entlang der ringförmigen -]Kammer zu der Hochdruoköttnung
im Falle einer Pumpobzw. der Niederdrucköttnung im Paile einen Motorese wobei die
Anzahl der Kolbenelemente grösser ist als die tonamtzahl der Niederdruaköfftungen
und ebenfalls grösser als die tenamtzahl der koohdruaköttnungen und die Anzahl der
Kolbeneiemente und ihre relativen UmtangszwischenräMme derart sindj den$ in dem
Augenblick# wo ein Kolbenelement Alb hinterste Kante
der
Hochdrucköffnung im Falle einer Pumpe bzw. der Nieder. drucköffnung im Falle eines
Motors freizugeben beginnt, das rächstfolgende Kolbenelement infolge der andauernden
Rotation den Notationskörpers bereits eine Position zwischen der freigegebenen öffnungskante
und der entsprechenden Niederdruckpumpenöffnung oder Hochdruokmotoröffnung einnimt,
wobei in jedem Fall die hinterste einer derartigen öffizingskante in Abhängigkeit
von der Richtung der Rotation den Rotors und des beabsichtigten Strömungsmittelflusses
zu sehen Ist, Mit einer derartigen Anordnung wird durch das VorrUcken des nächattolgenden
Kolbenelementes in der beschriebenen Weine wirksam ein unerwünschter direkter Fluse
von Strömungsmittel entlang der ringförmigen Kammer von der Hoohdruaköffnung zu
der Niederdruaköffnung verhindert, d.h, es wird ein Mokfluas im Falle einer Pumpe
und im Falle einen Notorn ein Fluse von Strömungamittel in einer Richtung verhindert,
die fUr den Antrieb des Rotationakörpers des Motors wirkungslos Ist.
-
Die vorliegende Erfindung besitzt sowohl bei der Anwendung bei einer
Rotationspumpe und einem Rotationsmotor den wesentlichen Vorteil
Anordnung den oben erwVmten früheren Vorschlagen, daso die Arbeiteleintung der Puffl
bzw* des Motors während jeder vollständigen Drehung den Notation#7körpers aufrecht
erhaMen bleibt, abgesehen von einer kurzzeitigen Verringerung der Arbeit*leistung,
wenn jeden Kolbenelement durch den oder einen der Ausschnitte in dm Ventilelementj
das sich in zeitabhängiger Beziehung mit dem Notationskörper dreht., hindurchtritt.
-
Weiterhin tritt im Falle einer letationspumpe kein Alickfluas von-Strömungmittel"
da* bereits hinter die Auslassaffnung getördert Ist, durch die ringförmige Kam«r
ein, Weiterhin ist von auenerer.dentliah grosser Bedeutung., dann, .in Walle einer
Retationapumpe zum ?umpeu von Iten,0 z.039 Wasser, keine Wasser-
' bzw*.
Druoknt?Jtze
sie
beim Versuahabetrieb des Prototyps entsprechend
des früheren Vorschlages auftraten, wobei die Ausachaltung derartiger Wasserm
bzw. Druckstösse eine Folge der Vermeidung einer plötzlichen Reduzierung den Förderdrucke
ist# die aus dem oben erläuterten Grund bei der früher vorgeschlagenen Anordnung
eintrat, In dem einfachen Falle wo die Pumpe bzw, der Motor mit einem einzigen Vontilelement
in Verbindung mit nur einer Wieder-. druck- und einer.Hoahdruoköffnung versehen
Iste die an entgegengesetzten Seiten der Kreuzungsatelle des Ventilelementes mit
der ringförmigen Kammer angeordnet sinde Ist es ausreichend" den Rotationskörper
mit zwei Kolbenelementen zu versehen, die
| um beim Rotieren den Rotationskörpers einen gleichmKasigen |
| Betrieb zu gewährleisten, in vorteilhafter Weise Ngeinander |
diametral gegenüberliegenden Seiten
den Rotationakörpers angeordnet sind.
Bei einer derartigen bevorzugten-und einfachen Anordnung kann das Vont:ilelement
nur mit einem einzigen Ausschnitt versehen sein, der an der Kreuzungentelle jedesmal,
wenn ein element diesen speziellen Teil der ringförmigen Kammer durchliLui-G. mit
diesem Kolbenelement zusammenwirktt wobei jedoch die
Mög-
lichkeit besteht,
sofern erwünschte das Ventilelement mit zwei Ausschnitten, von denen jeder einem
der beiden Kolbenelemente entspricht, zu versehen, wobei die Ausschnitte hintereinander
an die Kreuzungsstelle gebracht worden, und zwar in zeitabhängiger Ideziehung mit
dem Vorrücken des entsprehhenden Kolben-, elementes zu dieser Stelle, Wenn mehr
als eine NJederdruck- und mehr als eine Hochdrucköffnung vorgesehen ist, z,Bo zwei
Niedegruaköffnungen, zwei Hochdrucköffnungen und zwei Ventilelementen, können vier
Kolbenelemente verwendet wordeng wobei jedoch bei entsprechend geeigneter Wahl ihrer
Zwischenräume auf dem Umfang des Rotationskörpers die Möglichkeit besteht, in diesem
Fall nur insgesamt drei Kolbenelemente anzubringen, die In der oben beschriebenen
Weise wirken.
Vorzugsweise kann bei Verwendung-der Rotationspumpe
zum Pumpen von Wasser die Auslassöffnung an der äusseren Periphe--rie der ringförmigen
Kammer angeordnet sein, so dass das
.
haströmen der Flüssigkeit durch die
Zentritugalgeschwindigkeit der entlang der ringförmigen Kammer rotierenden FlUssigkeit
untersUzt wird wobei davon ausgegangen werden kann, dass jedes Anwachsen des Reibungswiderstandes
des Flüssigkeitsstromes entlang den Wänden der ringförmigen Kammer als Folge eines
Anwachsens der Umfangsgeschwindigkeit der Flüssigkeit kompensiert wird durch das
entsprechende Anwachsen der Zentrifugalgachwindigkeit., wodurch zum Ausströmen von
Flüssigkeit unter Druck in Verbindung mit der wie oben besehriebenn angeordneten
Auslassöffnung beigetragen wird, Das Ventilelement kann vorzugsweise scheibenförmig
sein mit einem oder mehreren an seiner Peripherie angeordneten Ausschnitten, wobei
das scheibenförmige Ventilelement eine Dicke aufweisen kann, die gerade ausreicht,
es als Ventilelement wirken zu lassen, so dass durch sein Vorhandensein das Volumen
der ringförmigen Kammer'so wenig wie möglich verkleinert wird, wobei eine Durchbiegung
der Scheibe infolge den StrömungsmitteldÜrckes wirkungsvoll verhindert werden kann,
indem der Missere periphere Teil der Scheibe innerhalb eines ringförmigen Kanal
liegt, der in seiner Weite und seinem Durchmesser grösser ist als die Dicke und
der Durchmesser des Ventilelementen und der mit einer Öffnung zum Eintritt von Strömungemittel
versehen ist, so dass der Strömungsmitteldruck innerhalb des Kanals auf beiden gegenüberliegenden
Flächen des peripheren Teiles des scheibenförmigin Ventilelementes gleich ist,wodurch
eine unerwünschte Durchbiegung der Scheibe auf ein Minimum reduziert wird.
-
Zum besseren Verstindnis des fegenstandes der Erfindung wird nunmehr
unter Idezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen die Erfindung in beispielshafter
Weise beschrieben. Es zeigen:
Fig.
1 in schematischer Darstellung
die Schnittansicht einer Rotationspumpe entsprechend der beteits früher vorgeschlagenen,
oben erwähnten Art, Fige 2 einen Querschnitt einer Rotationspumpe entsprechend der
Erfindung zum Pumpen von Wasser oder anderen Flüssigkeiten,
| Fig. 3 einen Querschnitt entsprehend der Linie
3-3 in Fig, 2, |
Fig. 4 eine Schnittansicht
d er Linie 4-4 In Fig.
und Fig.
5 eine Seitenansicht des Ventilelementes der in den Fig. 2
dargestellten Pumpe. Die in Fig.
1 dargestellte$ dem frUheren oben erwähnten
Vorschlag entoptochende Rotationspumpe weist ein GehRune lo mit einer ringförmigen
Kammer
11 auf, wobei das #ehäuse weiterhin einen Rotationskörper 12 enthält,
der mit einem einzigen Kolbenelement
13 versehen ist, welches die ringförmige
Kammer
11 durchläuft. Die Pumpe ist weiterhin mit einem Rotationsventilelement
14 versehen, welches die ringförmige Kammer
11 durchschneidet und das durch
nicht dargestellte Vorrichtungen so geregelt wird, dann es sich in einem auf die
Rotation den Rotationakörpers 12 abgestimmten Zeitverhältnis dreht; das Ventilelement
14 ist mit einem nicht dargestellten Ausschnitt versehen.der ein Durchlaufen des
Kolbenelementes
13 erlaubt.
-
Die Pumpe ist mit einer Unterdruck- oder Einlassöffnung
15
und einer Überdruck- oder Auslassöffnung
16 versehen, die an entgegengesetzten
Seiten der Stelle angeordnet sind, an d.er das Ventileiement 14 dieringförmige Kammer
11 durchschneidet.,wa-
| . bei die öffnungenigie ringtörmige Kammer
11 hinein bzw,daraus |
herausführen und wobei die Auslassöffnung
16 sich, bezogen
auf die ringförmige Kammer
11, in tangantialer Richtung erstreckt.
-
Auf diese Weise wirkt das Kolbenelement 13, wenn es durch den
kraftangetriebenen Rotationskörper 12 durch die Öff-
nung in dem Ventilelement
14 und hinter die Einlassöffnung 15
in einerRichtung weg von dem anliegenden
Ventilelement bewegt wird, so, dass die Flüssigkeit zwangsläufig durch die ringförmige
Kammer in Richtung der Rotation des Rotationäörpers, dargestellt durch den Pfeil
in Fig. 1, zu der Auslassöffnung 16
getrieben bzw. gedrückt wird.
-
Entsprechend Fig.
1 ist das einzige vorgesehene Kolbenelement
13 in einer Position dargestellt, bei der es gerade über die ßante 16a der
Auslassöffnung
16 hinaus vorgerückt ist, die am weitesten hinten in Richtung
der Rotation des Kolbenelementes liegt, wobei es sich immer noch an der Hochdruck-bzw.
Auslasseite des Ventilelementes 14 an dessen Kreuzung mit der ringförmigen Kammer
11 befindet. Auf diese Weise entsteht somit zwischen dem umlaufenden
| Kolbenelement 13 und der zurUckliegenden Kante 16a de.
Auslass- |
| öffnung 16 ein Zwischenraum bzw. Spalt S, durch
den die -#:ig- |
keit, die unter Druck zu der Auslassöffnung
16 getrieben bÄw. bewegt worden
ist,.frei entlang der al ringförmigen Kammer zu der Iginlassöffnung
15 zurückfliessen
kann, woraus die schwer-Niegenden Nachteile dieser früher vorgachlagenen Anordnung
resultieren. Aus den Fig. 2 und
5, die eine Rotationspumpe entnaprechend
der Erfindung zum Pumpen von Wasser oder einer anderen
Flüssig-
keit darstelltg
und Insbesondere, wenn man zuerst die Fig, 2 betrachtet, ist zu erkennin, dann die
dargestellte Pumpe ik
-all gemeinen der in Fig.
1 schematisch
dargestellten Pumpe ähnlich ist, jedoch mit der ausserordentlich bedeutsamen Ausnahme,
dass entsprechend der Erfindung der Rotationskörper 12 anstelle von nur einem einzigen
Kolbenelement
13 mit mehreren Kolbenelementen versehen ist, z.B. zwei Kolbenelementen
13a,13b die im Abstand voneinander um das Kolbenelement 12 an diamentral entgegengesetzten
Seiten davon angeordnet sind.
-
Der Abstand dieser Kolbenelemente 13a und 13b ist derart, dass,
wenn,wie,in Fig. 2 dargestellt, das eine Kolbenelement 13a beginnt, sich in die
gestrichelte Position 13ai zu bewegen, wodurch die oben erwähnte zurückliegende
Kante 16a der Druck-bzw. Auslassöffnung geöffnet wird, das andere Kolbenelement
13b,
d..h. das nächstfolgende nachvorwärts getriebene Kolbenelement, sich
infolge der anhaltenden Rotation des Rotationskörpers 12 in der gestrichelt dargestellten
Position 13bi befindet, die, wie die voll ausgezogene PYosition 13b, zwischen
derHcdidurcköffnung 16 und der entsprechenden Niederdruck- bzw. B2nIps.-öffnung,
d.h. entsprechend dem dargestellten AusfUhrungsbeispiel der einzigen Niederdruck-
bzw. Einlassöffnung 15
liegt. Auf diese Weise ist trotz des bestehenden oben
erwähnten Spaltes S zwischen dem sich in'Position 1,3ai befindenden Kolbenelementes
13a und der Auslassöffnungkante 16a der Rückfluss von Hochdruckflüssigkeit durch
die ringförmige Kammer 11 in einer entgegengesetzt zur Richtung der Rotation
des Rotors liegenden Richtung zu der Einlassöffnung 15 verhindert, und zwar
durch das Vorhandensein des zweiten Kolbenelementes 13b zwischen der Auslassöffnung
16 und der Einlassöffnung 15.
Als Ergebnis davon
werden die oben angegebenen Vorteile des Gegenstandes der Erfindung erreicht.
-
Das Gehäuse lo'ist, wie in Fig. 3 dargestellt, mit Lagern
17
.versehen, in denen die Antriebswelle 18 des Rotationskörpers gelagert
ist, deren eines Ende an dem Rotationskörper 12 befestigt ist, wobei der Rotationskörper
mit einem zentralen Nabenteil 12a versehen ist, dass über eine Speichenanordnung
12b mit einem Aussenrand 12c in Verbindung steht, der die zwei diametral
einander gegenüberliegenden Kolbenelemente 13a.und 13b, wie in Fig.
3 dargestellt,trägt und die in die ringförmige Kammer 11 hineinragen,
welche .
-
in geeigneter Weise z.B. einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt
aufweist.
-
Die Zwischenräume zwischen den Speichen der Speichenanordnung
12b des Rotationskörpers bilden einen 'uurchgang für das Wasser oder eine
andere Flüssigkeit von einer Einlassöffnung 19 die durch einen Innenteil
des Gehäuses lo gebildet vird, derart, dass diese Einlassöffnung 19 über
die oben erwähnten Zwischenräume zwisÖmn den Speichen des Rotationskörpers mit einer
ringförmigen Einlasskammer 2o in Verbindung steht, die, wie in Fig. 2 dargestellt,
zu der Einlassöffnung 15 führt. Auf der Notorantriebswelle 18 ist
ein Hyperboloidzahnrad # skew gear wheel/ 21 befestigt, das, wie in Fig. 4 dargestellt,
direkt mit einem zweiten Hyperboloidzahnrad 22 in Eingriff steht, das auf einer
Ventilwelle 23 angeordnet ist, die im rechten dinkel zur Rotorantriebswelle
14 verläuft und die an ihrem einen Ende das Ventailelement 14 trägt, welchen, wie
die Fig. 4 und 5 zeigen, von kreisseheibenförmiger Gestalt ist, Auf diese
Weise wird das Ventilelement 14 von der Antriebswelle 18 in zeitabhängiger
Beziehung mit der Rotation des Rotationskörpers 12 angetrieben.
Die
Ventilwelle 23 ist an einem Teil des aehäuses lo mittels geeigneter Lager
14, 15 gelagert, wobei das Lager 15 an dem Ende der Ventilwelle
23 angeordnet ist, welches von dem Ventil-.e-lement 14 am weitesten entfernt
ist.
-
Das Ventilelement 14 wird in der dargestellten Anordnung über die
Zahnräder 21,22 mit einer Winkelgeschwindigkeit angetireben, die derjenigen des
Notationskörpers 12 gleich ist, und.. da der Rotationskörper mit zwei Kolbenelementen
versehen ist, weist das scheibenförmige Ventilelement 14, wie in Fig.
5 gezeigt, zwei einander gegenüberliegende Ausschnitte 20a,26b auf, die jeweils
hintereinander in den liereich der Kreuzungsstelle 27 des Ventilelementes
mit der ringförmigen Kammer 11
gelangen, und zwar jeweils in dem Augenblick,
in dem jedes der Kolbenelemente diese Kreuzungsstelle durchläuft.
-
In Fig. 2 ist zu erkennen, dase die Radiuslinie H zwischen
der Rotationsachse des Rotationskörpers 12 und jedem Kolbenelement In der jeweiligen
Stellungan der Kreuzungsstelle 27 gegenüber der Ebene des scheibenähnlichen
Ventailelementes 14 geneigt, ist, während das letztere fortwährend während des Durchganges
jedes der Kolbenelemente durch die Ausschnitte 26a.26b rotiert. Dementsprechend
ist es notwendig, dass, jedes Kolbenelement, wie in Fig. 2 dargestellt, schraubenlinienförmig
gekrümmt ist, wobei gleichzeitig die Winde von jedem Ausschnitt in d ein
Ventilelement In gleicher Weine gestaltet sind.
-
Nntsptochend der Patentanmeldung F 45 44e des gleichen Anmelders
liegt der Xussere Rand des scheibenförmigen Ventilelementes 14 innerhalb eines ringförmigen
Kanals 24, der mit der ringförmigen Einlass- oder Niederdruekkammer 2o Über eine
schlithähnliche öffnung 28a, s..Fig. 2, in Verbindung steht.
Die
Weite sowohl der schlitzähnlichen Öffnung 28a als auch des ringförmigen Kanals 28
ist grösser als die Dicke des scheibenförmigen Ventilelementes 14, während der Aussendurchmesser
des letzteren geringer ist als der Innendurchmesser des ringförmigen Kanals 24.
Auf diese Weise ist ein Zwischenraum für PlUssigkeit an jeder Seite des peripheren
Teils des Ventilelementes 14 wie auch um den äusseren Umfang desselben geschaffen,
in den FlUssigkeit frei durch den Schlitz 2ba von der Einlasskammer 2o eintreten
kann, so dass ein gleicher Druck aif jeder Seite des iusserm Teils äes scheibenförmigen
Ventilelementes 14 aufgebaut wird, wodurch die Verkrümmung bzw. Verwändüng
/ distortion / der äusseren Peripherie des scheibenförmigen Ventilelementes
unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes vermindert wird.
-
Der einzige Teil des Ventilelementes 14, der einem Flüssigkeitsdruck
unterworfen ist$ welcher unterschiedlich von dem in der Einlanskammer 2o herrschenden
Druck ist, ist der Weil, wo das Ventilelement sich durch die ringtörmige Kammer
11
erstreckt. Auf diese Weine braucht das scheibenförmige
14 nur von einer solchen Dicke zu sein, die ausreichend ist, dann en als
Vontilolo»nt wirkt, und en ist nicht notwendig, insbesondere seine Dicke
zu erhöhen, um das Element ausreichend starr zu machen, damit es einer Verformung
widersteht, die durch nicht aunbalanalerten Plüssigkeitsdruck an der Peripherie
den Vontilelementes entsteht. Aufgrund dieser verhältnimänzig geringen Dicke des
Vontilelementen 14 wird infolge seiner Anwesenheit innerhalb der ringtörmigen Kamer
11 das Volumen dieser Kammer nur in kleinstmöglichem Umfang und damit auch
das Hubvolumen jeden Kolbenelementes
reduziert., wie es tatsichlich wünschenswert ist.
-Da.s Gehäuse
lo ist mit einem Schlitz 2#ib versehen, um das Ventilelement 14 da, wo es die ringförmige
Kammer 11 durchschneidet, aufzunehmen, wobei dieser Schlitz eine Weite hat,
die grösser ist als die Dicke des Ventilelementes 14, und zwar um soviel, dass ein
minimales Betriebsspiel an dieser Stelle entsteht, um Leckverluste von Flüssigkeit
aus der ringförmigen Kammer 11 im Idereich der Hochdru-ok- bzw. Auslassöffnung
16
auf einem Minimum zu halten.
-
An der Kreuzungsstelle 27 zwischen dem Ventilelement 14 und
der ringfönnigen Kammer 11 ist die der Auslassöffnung zugewandte Fläche des
Ventilelementes dem vollen Druck der Auslassöffnung 16 unterworfen, wodurch
ein Axialdruck auf die Ventilwelle in Richtung des Lagers 15 ausgeübt wird,
so dass dieses Lager in entsprechender Weise ein Axialdrucklager sein kann.
-
Die Auslassöffnung 16 führt zu einem mit einem Flansch versehenen
Auslasskanal 3o, der geeignet ist, an eine geeignete Flüssigkeitsdruck- bzw. Flüssigkeitsauslassleitung
angeschlosse n zu werden. Das Gehäuse lo weist eine solche Form auf, dass ein TeilgehNuse
.31 zur Aufnahme von Öl für die Schmierung der Zahnräder 21 und 22 gebildet
wird.
-
Die Antriebswelle
18 des RotationskOrpers ist dafür bestimmt,
von irgendeiner beliebigen geeigneten Kraftquelle angetrieben zu werden und das
spezielle beschriebene Ausführungsbeispiel einer Pumpe ist für die Montage auf einem
landwirtschaftlichen oder anderen Traktor konstruiert, wobei die Antriebswelle
13 derart gestaltet ist, dass sie über eine geeig--nete Universalgelenkwelle
mit der Abtriebswelle des Traktors verbunden werden kann.
Zwischen
den beiden Kolbenelementen 13a
- 13b und dem angenzenden Rotationskörper
12-sind geeignete Dichtungen .32
| vorgesehen, woblei der. Rotationskörper in dem Teil des Gehäuses |
| untergebracht- ist, der in Verbindung mit der Einlassöffnung |
| steht 31.nen niedrigen Druck aufweist, so dass aus |
| diesem Grurde Jedes Kolbenelement eine im wesentlichen T-förmige |
| Gestalt har., der Schaft- 33, der von dem Nabenteil
12a |
| ,]es getragen wird, sich zwischen zwei konzen- |
| trischen, die #te-ii erwähnte Dichtung _32 bildenden
Dichtungs- |
| ringen erstreckt, die in abdichtendem Eingriff mit der anlie- |
| genden Fläche des Aussenrandes 12c stehen. Die Anordnung |
| ist derart dass Leckverluste von der Hochdruck- |
| C> |
seite jedes Kollöenelementes zu der Einlasseite der Pumpe an dem Aussenrand des
Rotationskörpers 12 vorbei wirksam vermieden wird. Es ist zu erkennen, dass entsprechend
der vorligenden Erfindung das Ventilelement 14 dazu dient, einen beträchtlichen
Fluss von Flüssigkeit von der Hochdrucköffnung
16 auf der einen Seite des
Ventilelementes an der Kreuzungsstelle
27 zu
der Niederdrucköffnun
g 15 an der entgegengesetzten Seite davon. zu verhindern, wobei ein derartiger
Flüssigkeitsfluss nur -kurzzeitig auftritt, wenn jeder der Ausschnitte 26aj
26b des Ventilelemen,b#14 an der Kreuzungsstelle
27 zum Durchlassen
des jeweiligen Kolbenelementes 13a,
13b durch das Ventailelement' vorbeistreicht.
Zusätzlich zu den verschiedEm-n oben beschriebenen Vorteilen ist die Rotationspumpe
entsprechend der Erfindung ausserdem auch zum Pumpen von-sich in Suspension befindendem
Feststoff ausserordentlich gut geeignet. Der Vortedl dabei liegt darin, dass der
Feststoff während seines Durchganges durch die -Pumpe kein Ventil zu passieren braucht,
da nur die Kolbenelemente selbst die Ausschnitte in dem Ventilelement 14 passieren
müssen. Demgemäss wird der ]Betrieb des Ventilelementes und damit der Pumpe nicht
durch eine Scheuer- bzw. Reibwirkung des
| sich in Suspension befindenden ieststoffes beeinträchtigt,auch' |
.wenn der Feststoff an und für sich eine schmirgelartige Wirkung
bzw. einen abschliefenden Charakter hat.
-
Eine erfindungsgemässe Rotationspumpe, die zum Beispiel zum Pumpen
von Wasser kontruiert ist, worin eines ihrer Hauptanwendungsgebiete liegt, weist
einen ausserordentlich hohen dirkurgsgrad auf, der, wie Berechnungen zeigen, in
der Grösse von Jo % liegt, d.h. der Wirkungsgrad ist beträchtlich höher als
der dirkungsgrad einer üblichen Zentrifugalpumpe neuerer iauart, deren Wirkungsgrad
im allgemeinen bei etwa 55 % liegt.
-
Angestellte Berechnungen zeigen weiterhin, dass eine erfindungsgemässe
Rotationspumpe, die insbesondere zum Pumpen von Wasserkonstruiert ist, ausserordentlich
gute Fördermengeneigenschaften hat, und zwar auch da, wo die Gesamtgrösse der Pumpe
verhältnismässig gering ist.
-
So zeigen z.B. Berechnungen für die als Ausführungsbeispiel in den
Fig. 2 bis 5 dargestellte Pmumpe, bei der der Rotationskörper einen Gesamtdurchmesser
von etwa 28 am hat, dass bei 54o U/min. die Abgabeleistung bzw. Fördermenge
der Pumpe bei 495 1/min. Wasser-liegt bei einem Abgabedruck von 2 7,o3 kg/am Eine
Rotitionspumpe bzw. ein Rotationsmotor entsprechend der Erfindung kann ohne irgendwelche
wesedlichen Abänderungen als Rotationsmotor bzw. hotationspumpe, d.h. in umgekehrter
deise in Betrieb genommen werden.
-
to kann z.B. im Falle der In beispielhafter Weise unter Bezugnahme
auf die Fig. 2 bis 5 beschriebene Rotationspumpe cbrart umgestaltet werden$
dass sie als Motor arbeitet,in dem die Pumpenauslassöffnung 16 als Hochdruckeinlassöffnunm
des Motors verwendet wird$ während die Pumpeneinlassöffhung 15
als
Niederäuckauslassöffnunghes Motors dient, wobei der Rotationskxörper dann in einer
Richtung umlaufen würde, die entgegengesetzt zu der oben beschliebenen Richtung
ist.
-
Zu diesem Zweck ist es dann vorteilhaft, dass das scheibenförmige
Ventilelement 14, bezogen auf die Richtung der-Flüssigkeitsströmung, symmetrisch
ausgestaltet ist, d.h. das scheibenförmige Ventilelement müssttda, wo es die ringförmige
Kammer durchschneidet, mit seiner Ebene'auf einem Durchmesser des Rotationskörpers
liegen, so dass das Ventilelement dann für jede Rotationsrichtung des Rotationskörpers
in gleicher Weise wirkungsvoll ist.