DE3502734C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine zur Förderung von Wasser, bestehend aus einem Gehäuse mit einem axialen Rohr und einem radialen Rohr sowie aus einem Rotor und einem Stator, von denen der eine eingängige und der andere eine zweigängige, spiralförmig verlaufende und teilweise ineinander­ greifende stirnflächige Verzahnung besitzt, die zusammen minde­ stens zwei dichtend absperrbare und während der Rotationsbewe­ gung von innen nach außen wandernde und sich dabei im Volumen vergrößernde Kammern bilden.

Aus der DE 30 42 530 A1 ist eine Rotationskolbenmaschine be­ kannt, die aus einem Rotor und einem Stator besteht. Ein Teil - entweder der Rotor oder der Stator - weist eine eingängige, spiralförmig verlaufende, stirnflächige Verzahnung auf, wäh­ rend das andere Teil - der Stator oder der Rotor - mit einer zweigängigen, spiralförmig verlaufenden, stirnflächigen Verzah­ nung versehen ist. Durch diese Verzahnungen werden zwei dich­ tend abgeschlossene Kammerräume gebildet, die während der Dreh­ bewegung von Rotor und Stator nach außen wandern. Diese Rota­ tionskolbenmaschine kann aufgrund der Ausbildung der Stirnflä­ chen von Rotor und Stator entweder als Arbeitsmaschine oder als Kraftmaschine und damit als Pumpe oder Motor arbeiten. Dabei ist es nicht möglich, daß diese Rotationskolbenmaschine gleich­ zeitig als Pumpe und Motor arbeitet.

Aus der US 31 76 908 ist eine Rotationskolbenmaschine bekannt, bei der die den Rotor führend aufnehmende Welle mit einem ge­ trennten Antriebsmotor verbunden ist. Der Rotor ist dabei über eine sphärische Oberfläche am Stator geführt. Ohne Antriebsmo­ tor ist diese Rotationskolbenmaschine nicht funktionsfähig.

Aus der US 23 89 067 ist eine Kolbenpumpe bekannt, bei der der Kolben mittels einer einem Zylinderraum zugeführten und durch Wärmezufuhr verdampfenden Teilmenge des zu fördernden Me­ diums angetrieben wird. Dabei wird der Saughub der Pumpe durch eine oberhalb des Kolbens angeordnete Rückstellfeder sicherge­ stellt. Der hier durch Wärmezufuhr und der damit verbundenen Verdampfung einer Teilmenge des zu fördernden Mediums erzielba­ re Arbeitshub ist auf eine Rotationskolbenmaschine nicht über­ tragbar. Diese Rotationskolbenmaschine kann nur als Pumpe und nicht als Motor arbeiten.

Gegenüber dem aus der DE 30 42 530 A1 bekannten Stand der Tech­ nik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskol­ benmaschine der eingangs beschriebenen Gattung so auszubilden, daß dieselbe gleichzeitig als Arbeitsmaschine und als Kraftma­ schine und damit als Pumpe und Motor einsetzbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Rotationskolbenpumpe gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Bei dieser Ausbildung weist jeder Kammerraum, der bei der Dreh­ bewegung von Rotor und Stator nach außen wandert, zunächst bei seiner Bildung als auch im geschlossenen Zustand einen Unterdruck auf, der ein Ansaugen und damit Fördern des Mediums bewirkt. So­ bald sich das Medium in dem geschlossenen und abgedichteten Kam­ merraum befindet, wird dasselbe erwärmt und dehnt sich aus. Dies hat zur Folge, daß in dem Kammerraum ein Überdruck entsteht, durch den der Rotor in Drehbewegung versetzt wird. Das bedeutet, daß die Kammerräume auf ihrem Weg von innen nach außen zuerst saugend als Pumpe und dann drückend als Motor arbeiten. Diese wechselseitige Wirkung wird durch die nachträgliche Erwärmung des in den Kammerräumen befindlichen Mediums erreicht.

Weitere Merkmale einer Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfin­ dung sind in den Ansprüchen 2-4 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In dieser Zeichnung ist ein Schnitt durch eine Rotationskolben­ maschine gezeigt, die zur Förderung von Wasser dient. Diese Ro­ tationskolbenmaschine besteht aus nur einem beweglichen Teil, dem Rotor 1, der eine taumelnde Bewegung über einem Stator 2 ausführt. Dabei arbeitet die Rotationskolbenmaschine sowohl als Pumpe als auch als Motor.

Der Rotor 1 und der Stator 2 sind an ihren einander zugewandten Flächen mit einer spiralförmig verlaufenden Verzahnung versehen, von denen die eine eingängig und die andere zweigängig ausgebil­ det ist. Diese beiden Verzahnungen bilden bei der Drehbewegung des Rotors 1 mindestens zwei dichtend absperrbare Kammern, die während der Rotationsbewegung des Rotors 1 von innen nach außen wandern und sich dabei im Volumen vergrößern. Dies bedeutet, daß der Rotor 1 während seiner ersten Spiralumschlingung Wasser aus einem axialen Rohr 3 ansaugt.

Während der zweiten Spiralumschlingung wird das in den durch die Verzahnungen begrenzten Kammern befindliche Wasser erwärmt. Dies kann beispielsweise durch eine Heizung erfolgen. Wenn der Stator 2 aus einem transparenten Werkstoff, beispielsweise Glas besteht, kann das Wasser auch außer durch die kammerbildenden Oberflächen getrennt oder zusätzlich direkt durch Strahlung er­ hitzt werden. Dazu bündelt ein nur angedeuteter Parabolspiegel 4 Sonnenstrahlen auf den Stator. Diese Erwärmung des Wassers hat zur Folge, daß in dem von den Verzahnungen begrenzten Kammerraum ein Überdruck entsteht, durch den der Rotor 1 in Drehbewegung versetzt wird. Dabei wandern die Kammerräume von innen nach außen.

Hat das Wasser-Dampf-Gemisch seinen Druck an den Rotor 1 abge­ geben, verläßt es die Rotationskolbenmaschine und sammelt sich in einem nur angedeuteten Behälter 5. Über ein Rohr 6 kann das Wasser den Behälter 5 verlassen, während der Dampf über das Rohr 7 entweicht. Gleichzeitig wird wieder frisches Wasser aus dem Rohr 3 in die durch die Drehung des Rotors 1 gebildete Kam­ mer angesaugt. Ein Kondensator 8 kondensiert den Dampf, wobei ein Unterdruck erzeugt wird.

Um den Rotor 3 in seiner Bewegung zu führen, ist er mit zwei sphärischen Oberflächen 10, 11 versehen, die zwischen zwei fest­ stehenden Lagern 12, 13 gleiten. Zusätzlich befindet sich im Zen­ trum der Rotationskolbenmaschine ein Kugelkopf 14, der von ei­ ner hohlkugelartigen Aussparung 15 des Rotors 1 umschlossen ist. Um die angestrebte Taumelbewegung zu erreichen, ist der Rotor 1 mit einer umlaufenden, als Nut 17 ausgebildeten Führung versehen, in die ein Stift oder eine Kugel 16 eingreift. Dabei hat die Nut 17 eine solche Kurvenform, daß der Rotor 1 durch die Führung so über dem Stator 2 taumelt, daß sich die kammerbildenden Verzah­ nungen knapp oder fast in einer ununterbrochenen Linie berühren. Über eine Schraubvorrichtung 18 kann die axiale Berührung und damit die Abdichtung zwischen den Kammern eingestellt werden.

Claims (4)

1. Rotationskolbenmaschine zur Förderung von Wasser, bestehend aus einem Gehäuse mit einem axialen Rohr und einem radialen Rohr sowie aus einem Rotor und einem Stator, von denen der eine eingängige und der andere eine zweigängige, spiralförmig verlaufende und teilweise ineinandergreifende stirnflächige Verzahnung besitzt, die zusammen mindestens zwei dichtend ab­ sperrbare und während der Rotationsbewegung von innen nach außen wandernde und sich dabei im Volumen vergrößernde Kam­ mern bilden, dadurch gekennzeichnet, daß über das axiale Rohr (3) das Wasser in die innen gebil­ dete Kammer angesaugt und die Kammer geschlossen wird, daß der Stator (2) und der Rotor (1) und damit das in der Kammer be­ findliche Wasser erhitzt werden, wobei ein Teil des Wassers verdampft und durch den dabei entstehenden Druck der Rotor (1) angetrieben wird und daß über das radiale Rohr (6) das Wasser und über ein weiteres Rohr (7) der Dampf aus der nach außen gewanderten und sich öffnenden Kammer abgeleitet werden.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) zwei sphärische Oberflächen (10, 11) auf­ weist, die zwischen zwei ortsfesten Lagern (12, 13) geführt sind.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine umlaufende, kurvenförmige, der Taumelbewegung angepaßte Nut (17), in die ein Stift oder eine Kugel (16) eingreift.

4. Rotationskolbenmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (2) aus transparentem Werkstoff, beispiels­ weise Glas, gebildet ist.