DE614292C - Gehaeuse, insbesondere fuer Taumelkolbenmaschinen - Google Patents

Gehaeuse, insbesondere fuer Taumelkolbenmaschinen

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DE614292C
DE614292C DES110699D DES0110699D DE614292C DE 614292 C DE614292 C DE 614292C DE S110699 D DES110699 D DE S110699D DE S0110699 D DES0110699 D DE S0110699D DE 614292 C DE614292 C DE 614292C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C9/00Oscillating-piston machines or pumps
    • F04C9/005Oscillating-piston machines or pumps the piston oscillating in the space, e.g. around a fixed point

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

  • Gehäuse, insbesondere für Taumelkolbenmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse, insbesondere für Taumelkolbenmaschinen, das aber auch mit seinen wesentlichen Merkmalen für Drehkolbenmaschinen, Flügelpumpen und Gebläse o. dgl. verwendet werden kann, und besteht darin, daß der Ein- und der Austrittsstutzen oder auch nur der Eintrittsstutzen bzw. Austrittsstutzen in Führungsräume oder Ausgleichsräume münden, die zwischen dem Arbeitsraum der Maschine und den Stutzen angeordnet sind und daß diese Führungsräume spiralförmig um den Arbeitsraum der Maschine herumlaufen und diesen mit ihren öffnungen bis zu zSo° umfassen.
  • Bei den bisher bekanntgewordenen Maschinen der obengenannten Arten, insbesondere bei Taumelkolbenmaschinen, die als Pumpe, Gebläse, Verdichter o. dgl. verwendet wurden, bestand der Nachteil, daß die Maschinen im Betriebe Geräusche verursachten, die mit der Drehzahl stark zunahmen. Diese Geräusche waren auf Energieumwandlungen der Förderflüssigkeit, d. h. auf die Führung dieser Flüssigkeit im Arbeitsraum zurückzuführen. Wird nämlich bei einer Taumelkolbenmaschine, die in fast allen Fällen doppelwirkend gebaut ist, Förderflüssigkeit vom Eintrittsstutzen zum Austrittsstutzen umgelenkt, dann -wird die maximale Strömungsgeschwindigkeit sowohl auf der Saugals auch auf der Druckseite der Maschine abwechselnd auf beiden Seiten des Taumelkolbens liegen, so daß die Flüssigkeitssäule auf der Saugseite abreißt, wodurch Wasserschläge wirksam werden, die die obengenannten Geräuschbildungen verursachten. Des weiteren waren bei den bekannten Taumelkolbenmaschinen die Ein- und Austrittsöffnungen verhältnismäßig klein gewählt und entsprachen im Höchstfalle einem Öffnungswinkel (bezogen auf den Gehäusemittelpunkt) von 6o°. Es mußte demgemäß der Arbeitsraum der Maschine während des Vorbeigehens des Kolbens oder beim Vorbeischwingen des Taumelkolbens an dieser kleinen Eintrittsöffnung gefüllt werden und umgekehrt an der Austrittsöffnung entleert werden. Dadurch werden die obengenannten maximalen Geschwindigkeiten zu beiden Seiten des Taumelkolbens vergrößert und damit die Geräusche verstärkt. Es war also im Arbeitsraum eine fortwährende Umwandlung von Strömungsenergie in Druckenergie bzw. umgekehrt vorhanden, durch die die Maschine stoßartig arbeitete.
  • Diese Nachteile der bekannten Taumelkolbenmaschinen werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß zwischen dem Arbeitsraum der Maschine und den. Anschlußleitungen Führungsräume für die Förderflüssigkeit vorgesehen sind. In diesen Führungsräumen findet ein Ausgleich der Geschwindigkeiten, d. h. eine Beruhigung des Fördermittels statt. Damit sich weiter der Arbeitsraum möglichst unter Vermeidung von Energieumwandlungen füllen bzw. entleeren kann, sind diese Führungsräume spiralförmig oder ähnlich um den Arbeitsraum herumgelegt und sind zum Arbeitsraum hin offen oder teilweise offen. Die Länge dieser spiralförmigen Führungsräume bzw. die Länge ihrer Öffnungen zum Arbeitsraum darf bei Taumelkolbenmaschinen im Höchstfalle einem Öffnungswinkel von i8o° entsprechen, für welchen Winkel die Trennwand zwischen Saug- und Druckraum Nullpunkt ist, da sonst eine dauernde Verbindung zwischen Saug- und Druckraum vorhanden wäre.
  • Damit der Durchflußquerschnitt von den Führungsräumen zum Arbeitsraum der Maschine möglichst groß ist, werden die Öffnungskanten der Führungsräume seitlich so weit wie möglich herausgelegt. Damit aber kein Übertreten der Flüssigkeit von der Druck- zur Saugseite der Maschine eintreten kann, dürfen die Öffnungskanten im äußersten Fall seitlich nur so weit herausgerückt sein, daß sie sich mit den Umfangskanten des Taumelkolbens in dessen beiden äußersten Lagen decken, d. h. die Öffnungskanten der Führungsräume laufen in einem spitzen Winkel aufeinander zu.
  • Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsbeispielen für Taumelkolbenmaschinen dargestellt, und zwar zeigen Fig. i einen senkrechten, zentralen Querschnitt durch das Gehäuse einer Taumelkolbenmaschine, Fig. 2 einen senkrechten Achsschnitt durch das Gehäuse nach der gebrochenen Linie II-II der Fig. i, Fig.3 einen Teilschnitt durch den Führungsraum nach Linie III-III der Fig. i, Fig. 4, einen senkrechten Achsschnitt durch eine Taumelkölbenmaschine mit einem anderen Gehäuse nach Linie IV-IV der Fig. 5, Fis. 5 einen Querschnitt nach Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 einen Achsschnitt nach Linie VI-V I -der Fig.` 5, Fis. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII der Fig. 5 mit Grundriß des Arbeitsraumes, Fig. 8 eine Seitenansicht der Maschine nach Fig. 4 bis 7.
  • Das Gehäuse nach Beispiel I (Fig. i bis 3) besteht in bekannter Weise aus zwei Teilen i und 2 und ist als Kugelgehäuse ausgebildet, an dem sich links und rechts die beiden Lagerflansche für die Antriebswelle anschließen. Der Taumelkolben 22 wird in diesem Gehäuse schräg zur Antriebswelle gelagert, .und die Förderflächen werden einmal durch eine Lagerkugel 5 (Fig. 2) und am Umfang durch das Kugelgehäuse i, 2 begrenzt. Die Seitenflächen 6 und 7 -des Gehäuses 1, 2, die in dem vorliegenden Fall nicht mit der Welle umlaufen, können Kegelflächen sein oder auch ebene Flächen darstellen, und zwar sind die Seitenflächen 6 und 7 Kegelflächen, wenn die Förderflächen des Taumelkolbens nach außen divergieren oder parallel zueinander liegen, und sind ebene, senkrechte Flächen, wenn die Kolbenförderflächen nach außen konvergieren: Der Taumelkolben wird 'in bekannter Weise durch eine Trennwand 8, die in einen Schlitz des Kolbens eingreift, an der Umdrehung gehindert, die den Arbeitsraum 9 in Saug- und Druckraum unterteilt. An dem oberen Gehäuseteil a sind der Eintrittsstutzen io und der Austrittsstutzen i i angeschlossen, die links und rechts von der Trennwand 8 in den Arbeitsraum 9 der Maschine münden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel Fig. i bis 3 umschließt der Austrittsstutzen i i den Eintrittsstutzen io und mündet in @ den Arbeitsraum auf der einen Seite der Trennwand B. Dieser Arbeitsraum 9 wird im übrigen von den Seitenwandungen 6 und 7, dem Kugelgehäuse 1, 2 und dem Kugellagerkörper 5, in dem der Kolben 22 schräg zur Antriebswelle gelagert ist; begrenzt. Der Eintrittsstutzen io mündet auf der anderen Seite der Trennwand 8 in einen Führungsraum 12, .der sich spiralförmig um den Arbeitsraum 9 herumzieht und dessen Eintrittsöffnung zum Arbeitsraum bis zu i8o° gewählt werden darf. Wenn nämlich dieser Winkel 14-der Eintrittsöffnung, dessen Nullpunkt durch die Trennwand 8 gegeben und der auf den Gehäusemittelpunkt bezogen ist, größer als 18o° wird, dann würde eine dauernde Verbindung zwischen der Saug- und Druckseite der Maschine hergestellt. Die Öffnungskanten 6a und 7a des Führungsraumes 12 sind seitlich möglichst weit herausgelegt, damit die Durchtrittsöffnung von dem Führungsraum 12 zum Arbeitsraum 9 zur Vermeidung von Energieumwandlungen groß genug wird. Dieses seitliche Herauslegen der Öffnungskanten 611 und 7a darf nur so weit getrieben werden, daß sich diese Kanten im äußersten Fall mit den Umfangskanten des Taumelkolbens in dessen beiden äußersten Lagen decken. Bei breiterer Öffnung würde ebenfalls eine dauernde Verbindung zwischen Saug- und Druckraum der Maschine hergestellt. Es laufen also die Öffnungskanten 6a und 7a in einem spitzen Winkel aufeinander zu.
  • Das Gehäuse 15 nach dem Beispiel II (Fig.4 bis 8) ist ebenfalls als Kugelgehäuse ausgebildet und mit seitlichen Flanschen 16 und 17 für die Lagerung der Antriebswelle i8 versehen. Die Antriebswelle 18 läuft in die mitumlaufenden Seitenwandungen i9 des Arbeitsraumes 2o aus, zwischen denen das Schräglager2i für den Taumelkolben 22 liegt.
  • Die Welle 18, die Seitenwandungen i9 und das Schräglager 21 sind starr miteinander verbunden. Der Taumelkolben 22 wird durch eine feste oder drehbewegliche Trennwand 23 an der Umdrehung gehindert, die gleichzeitig den Arbeitsraum 20 in Saug- und Druckraum unterteilt. An den Arbeitsraum 2o mit dein Durchmesser D2 schließen sich zu beiden Seiten der Trennwand 23 Führungsräume 24 und 25 an. Diese Führungsräume 24 und 25, die zu den Stutzen 26 und 27 hin durch eine Wandung 28 voneinander abgeschlossen sind, laufen spiralförmig um den Arbeitsraum 2o herum und sind zum Arbeitsraum 2o hin offen. Diese spiralförmig verlaufenden Führungsräume 24 und 25 mit dem Durchmesser Dl verengen sich, und ihre Öffnungen zum Arbeitsraum 2o können bis zu iSo° um den Arbeitsraum herumlaufen, wie auch schon im Beispiel I ausgeführt wurde. Die seitlichen Öffnungskanten 29 und 30 der Führungsräume 24 und 25 (Fig. 4., 6 und 7) dürfen auch hier im Höchstfalle mit den seitlichen Umfangskanten 31 des Taumelkolbens 2, und zwar in den beiden äußersten Schräglagen des Kolbens, zusammenfallen.
  • Die Führungsräume 24 und 25 sind am zweckmäßigsten so auszubilden, daß ihr Rauminhalt ein Vielfaches des Arbeitsraumes 2o ausmacht und daß sie sich vorn Ein- bzw. Austrittsstutzen ab spiralförmig verengen. Durch diese Wahl der Größenverhältnisse können sich die Geschwindigkeitsdifferenzen bezüglich der beiden Taumelkolbenseiten,. die durch die schwingende Bewegung des Taumelkolbens hervorgerufen werden, in den Führungsräumen ausgleichen, und ein Abreißen der Flüssigkeitssäule auf der Saugseite der Maschine wird vermieden.
  • Die Wasserführung in dem Maschinengehäuse nach der Erfindung ist also folgende: Auf der Saugseite der Maschine, bei der durch eine Trennwand 23 der Arbeitsraum 2o in Saug- und Druckraum unterteilt ist, wird infolge der taumelnden Bewegung des Kolbens 22 ein Unterdruck erzeugt, durch den die Förderflüssigkeit aus den Saugleitungen in den Pührungsraum 24 und darauf in den Arbeitsraum 20 gesogen wird. Der Arbeitsraum selbst ist durch den Taumelkolben 22 in vier Kammern unterteilt, die sich auf der Saugseite der Maschine abwechselnd-von Null auf ein Maximum vergrößern und die auf der Druckseite von diesem Maximum bis auf Null abnehmen. Da die Führungsräume 24 und 25 ein Vielfaches des Arbeitsraumes 2o ausmachen und sich bis zu i8o° um den Arbeitsraum, und zwar mit ihrer Öffnung, herumziehen, so kann die Flüssigkeitssäule auf der Saugseite nicht mehr abreißen, da die Führungsräume genügende Mengen Förderflüssigkeit hergeben und durch die um den Arbeitsraum herumlaufende Eintrittsöffnung eine starke Energieumwandlung beim Übertreten der Flüssigkeit von dem. Führungsraum in die Kammern des Arbeitsraumes verhindert wird. Umgekehrt können sich die Kammern auf der Druckseite der Maschine ohne großen Energieverlust entleeren und die maximalen Strömungsgeschwindigkeiten, die abwechselnd auf beiden Seiten des Taumelkolbens auftreten, können sich in dem Führungsraum 25 ausgleichen. Die Flüssigkeit tritt im übrigen radial in den Arbeitsraum 2o ein und verläßt diesen auch radial. Entsprechend diesem Strömungsverlauf sind die Führungsräume 24 und 25 auszubilden. Durch die Anordnung der Führungsräume mit den beschriebenen Durchtrittsöffnungen von den Führungsräumen zu dem Arbeitsraum wird ein vollkommen geräuscbloser Gang der Maschine erzielt.
  • Damit das Fördermittel vom Arbeitsraum 2o nicht direkt in den Druckstutzen 27 oder vom Saugstutzen 26 in den Arbeitsraum 2o überströmt und um ein besseres Ausgleichen der Flüssigkeitsgeschwindigkeiten zu beiden Seiten des Taumelkolbens 22 zu erzielen, können die Führungsräume 24 und 25 zum Arbeitsraum hin unterhalb der Stutzen 26 und 27 durch eine Zwischenwand 32 abgedeckt sein, und weiter können die Stutzen 26, 27 ein Stück 33 in die Führungsräume 24 und 25 hineinragen. Die Zwischenwandung 32 läuft ungefähr bis zur Mittelfläche des Arbeitsraumes 20 spitz zu, so daß die Verbindungsöffnung zwischen dem Arbeitsraum 2o und den Führungsräumen 24, 25 durch die Kanten 29, 3o der Führungsräume und die Kanten 34 der Zwischenwandung 32 gebildet werden. Dieses spitze Auslaufen der Zwischenwandung 32 ist erforderlich, um eine Drosselung der Flüssigkeit zu vermeiden. Es muß also auf der Druckseite die Flüssigkeit N om Arbeitsraum um die Zwischenwandung 32 herumströmen und gelangt dann in den Führungsraum 25, von wo sie in den Stutzen 27 strömt, der in den Führungsraum 25 hineingezogen ist. Die umgekehrte Wasserführung liegt auf der Saugseite der Maschine vor.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gehäuse, insbesondere für Taumelkolbenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- und der Austrittsstutzen (io bzw. 26, 27) oder auch nur der Eintrittsstutzen bzw. Austrittsstutzen in Führungsräume oder Ausgleichsräume (12 bzw. 24, 25) münden, die zwischen dem Arbeitsraum (9 bzw. 2o) der Maschine und den Stutzen angeordnet sind.
  2. 2. Gehäuse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet; daß die Führungs- oder Ausgleichsräume (12 bzw. 24, 25) spiralförmig _ den Arbeitsraum (j bzw. 2o) umfassen und deren Öffnungen zum Arbeitsraum sich bis zu i8o° um den Arbeitsraum herumziehen.
  3. 3. Gehäuse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsräume (12 bzw. 2q., 25) ein Vielfaches des Arbeitsraumes (9 bzw. 2o) ausmachen und sich von der Trennwand des Arbeitsraumes an verengen. q..
  4. Gehäuse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen von den Führungsräumen (12 bzw. 2q., 25) zum Arbeitsraum (9 bzw. 2o) spitz auslaufen und die seitlichen Öffnungskanten (6a, 7a bzw. 29, 30) sich im äußersten Fall mit den Umfangskanten (31) des Taumelkolbens (22) in seinen beiden äußersten Lagen decken.
  5. 5. Gehäuse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintritts- oder die Austrittsöffnung zum bzw. vom Arbeitsraum der Maschine in zwei Öffnungen unterteilt ist, die zu beiden Seiten des Täumelkolbens (22) liegen.
  6. 6. Gehäuse nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Führungsräumen (2q., a5) und dem Arbeitsraum (2o) eine -Zwischenwandung (32) vorgesehen ist, die.die Öffnung zu den Führungsräumen (2q., 25) teilweise abdeckt.
  7. 7. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (32) nach beiden Seiten spitz ausläuft und der Arbeitsraum (2o) mit den Führungsräumen (2q., 25) .durch zwei Kanäle verbunden ist, die von den Kanten (3q.) der Zwischenwandung (32) und den seitlichen Begrenzungskanten (29, 3o) ,der Führungsräume (2q., 25) gebildet sind. B. Gehäuse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- und Austrittsstutzen (26, 27) mit ihren inneren Enden (33) in die Führungsräume (2q., 25) hineinragen.
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DE (1) DE614292C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE744954C (de) * 1940-01-16 1944-02-22 G Willy Heinold Dipl Ing Vierkammerkugelkolbenpumpe
US4441869A (en) * 1981-03-02 1984-04-10 Thor Larsen Power conversion machine having a nutating piston

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE744954C (de) * 1940-01-16 1944-02-22 G Willy Heinold Dipl Ing Vierkammerkugelkolbenpumpe
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