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Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenmaschine, mit einem von einem mehrteiligen Gehäuse umschlossenen Förderraum, in dem ein mit wenigstens einem Flügel versehener und mit einer Welle drehfest verbundener Läufer untergebracht ist, wobei an der Peripherie des Förderraumes wenigstens eine drehbare und bei Drehung des Läufers auf diesem abrollende Walze angeordnet ist, welche einen über den Flügel des Läufers hinweg bewegbaren Ausschnitt sowie an der dem Förderraum abgekehrten Seite ein mit einem auf der Welle sitzenden Zahnrad kämmendes Zahnrad aufweist, der Förderraum in eine von der Anzahl der Walzen und Flügel abhängige Zahl von Arbeitskammern mit bei Drehung des Läufers veränderlichen Volumina unterteilt ist, und mit im Gehäuse sowie im Läufer vorgesehenen Bohrungen, Kanälen od. dgl. zur Zu- bzw.
Abfuhr einer Druckflüssigkeit in die bzw. aus den Arbeitskammern.
Derartige Maschinen finden insbesondere als Antriebe für Dieselloks, Schlepper, Hubstapler, Kraftwagen und für Werkzeugmaschinen Verwendung.
Drehkolbenmaschinen der genannten Bauart besitzen jedoch einige Nachteile. Das Fördervolumen der Arbeitskammern wird gewöhnlich durch einen zentralen, schieberförmigen Verteiler geregelt, der einen oder mehrere Läuferflügel ausser Betrieb setzt. Das Fördervolumen wird also stufenförmig geregelt, was unerwünscht ist, da dies zur Folge hat, dass der Läufer nicht gleichmässig belastet ist und die Betriebsflüssigkeit pulsiert. Beim Einsatz von Drehkolbenmaschinen mit ausser Betrieb gesetzten Flügeln treten daher hydromechanische Verluste auf, und überhaupt kann die Leistung nicht stufenlos geändert werden.
Die erwähnten Nachteile begrenzen die Einsatzmöglichkeiten der bekannten Drehkolbenmaschinen beim Betrieb mit hohen Flüssigkeitsdrücken und hohen Läuferdrehzahlen.
Es ist Ziel der Erfindung, die erwähnten Nachteile zu beseitigen. Es sind ferner seit langem Drehkolbenpumpen bekannt, welche umlaufende, stabförmige Förderkolben aufweisen, die zwecks Änderung der Fördermenge in axialer Richtung verschoben werden können. Bei einer dieser Ausführungsformen ist der die Förderkolben tragende Läufer in einer Halterung gelagert und samt dieser axial verschiebbar.
Das gesteckte Ziel der Erfindung lässt sich nun mit einer Drehkolbenmaschine der eingangs genannten, heutzutage üblichen Bauform unter Berücksichtigung des eben erwähnten Wirkungsprinzips dadurch erreichen, dass im in Arbeitskammern unterteilten Förderraum eine drehbare, mit wenigstens einer stirnseitigen Aussparung zur Aufnahme des Flügels des Läufers versehene Buchse eingebaut ist, und dass der Läufer in an sich bekannter Weise in einer Halterung drehbar gelagert und mit dieser zwecks Änderung des Förderraumvolumens in bezug auf die Buchse sowie die Walze axial verschiebbar ist.
Die neue Drehkolbenmaschine gewährleistet ein stufenloses Regeln des Fördervolumens und hiemit ein stufenloses Ändern der Kraftcharakteristik und kann in einem grossen Läuferdrehzahlbereich sowie bei hohen Flüssigkeitsdrücken eingesetzt werden.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der zwischen dem Förderraum abgekehrten Stirnflächen des Läufers sowie der Halterung und einer Innenfläche eines (hinteren) Gehäuseteiles ein Raum ausgestaltet ist, welcher über eine Öffnung zwecks Axialverschiebung von Läufer und Halterung wahlweise mit der Druck- oder der Saugseite des Flüssigkeitskreislaufes verbindbar ist.
Auf diese Weise wird die für die Axialverschiebung des Läufers erforderliche Verschubkraft in rationeller Weise direkt aus dem Druckmittelkreislauf abgeleitet ; man benötigt also keinen zusätzlichen Antrieb.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Drehkolbenmaschine in auseinandergenommener, axonometrischer Darstellung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch diese Drehkolbenmaschine gemäss der Linie 11-11 der Fig. 3, Fig. 3 einen Querschnitt gemäss der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 einen Längsschnitt gemäss der Linie IV-IV der Fig. 5 durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 einen Querschnitt gemäss der Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 einen Ausschnitt aus einer zu Fig. 4 analogen Darstellung, aus dem Einzelheiten der radialen und axialen Druckentlastung einer der auf dem Läufer abrollenden Walzen entnehmbar sind, Fig.
7 eine Abwicklung der Innenfläche der zur Aufnahme einer Walze bestimmten Ausdrehung im hinteren Gehäuseteil, Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 6, Fig. 9 eine Abwicklung jenes Teiles der Halterung, der sich im Bereich einer Ausdrehung für eine der Walzen befindet, Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X der Fig. 6 und Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI der Fig. 6.
Die Drehkolbenmaschine weist einen vorderen und einen hinteren Gehäuseteil-l bzw. 2-auf (Fig. l, 2,4). In dem so gebildeten Gehäuse ist eine Welle --3-- eingebaut, auf welcher ein Läufer-4-mit zwei Flügeln-5-mit Hilfe eines Antriebes-6- (Fig. 2, 4) in Achsenrichtung hin- und hergeschoben werden kann. Im Gehäuseteil --2-- ist eine Halterung --7-- vorgesehen, in welcher der Läufer--4-- gelagert und mit welcher er verschoben wird.
Im vorderen Gehäuseteil--l--ist eine Buchse--S-- eingebaut, die an ihrer Stirnseite mit Aussparungen--9--zum Verschieben der Flügel--5--des Läufers --4-- versehen ist. Ferner sind vier rotierende Walzen--10--vorhanden, welche jeweils einen über die Flügel-5-des Läufers-4-hinweg bewegbaren Ausschnitt --11-- aufweisen. Es sind vier Arbeitskammern--12-- (Fig. 3, 5) mit veränderlichen Volumina ausgebildet, welche durch den Läufer--4-- und die Halterung--7--, die in bezug auf die Walzen--10--und die Buchse --8-- verschiebbar sind, sowie durch die Walzen --10-- und die Buchse --8-- begrenzt werden.
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Die Buchse --8-- mit den Aussparungen--9--ist im Gehäuseteil--l--mittels eines Wälzlagers --63-- (Fig.2) auf dem Hohlkörper --25-- gelagert. Der Hohlkörper --25-- ist durch Schrauben
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--26-- verbunden.Buchse--8--durch Schrauben--66--verbunden ist, und eine Mutter --67-- fixiert.
Die Buchse --8-- besitzt zwei diametral gegenüberliegende, längsgerichtete Kanäle--68--, welche die Arbeitskammern --12-- mit einer ringförmigen, an der Platte--26--vorgesehenen Ausdrehung--69-- verbinden, um die axialen hydrostatischen Kräfte auszugleichen, die zwischen Läufer --4--, Halterung --7-und Buchse --8-- entstehen.
Die erfindungsgemässe Drehkolbenmaschine arbeitet beim Einsatz als Pumpe folgendermassen :
Beim Umlauf der Welle-3--im Uhrzeigersinn (Fig. 3) rotieren auch der auf ihr aufgesetzte Läufer - mit den Flügeln--5--sowie alle vier über die Zahnräder--28 und 29--mit der Welle --3-gekoppelten Walzen Die Flügel--5--des Läufers--4--sind in Aussparungen--9--der Buchse --8-- untergebracht, was zur Folge hat, dass auch die Buchse --8-- rotiert.
Hiebei wird Flüssigkeit über den Einlassstutzen --35-- angesaugt, von wo sie über die Öffnungen--31--in der Platte--26--in den ringförmigen Raum zwischen Hohlkörper--25--und Welle--3--gelangt. Aus diesem strömt die Flüssigkeit über die Kanäle--19--im Läufer--4--in zwei diametral gegenüberliegende Arbeitskammern--12--.
Die in den zwei andern diametral gegenüberliegenden Arbeitskammern --12-- befindliche Flüssigkeit wird aus ihnen über die Öffnungen--20--in den Flügeln --5-- sowie die Aussparungen--9--und Öffnungen --70-- (Fig. 1) in der Buchse --8-- herausgedrückt und gelangt in den ringförmigen Raum
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-13--.--34-- in die Druckleitung gepresst.
Die Fördermenge wird durch Verschieben des Läufers --4-- mit Hilfe des Antriebes --6-- entlang der Welle --3-- geändert. Hiebei wird, um die Durchflussmenge zu vermindern, über die Öffnung--22--im Gehäuseteil --2-- Flüssigkeit von der Druckseite des Flüssigkeitskreislaufes in den Raum--21--des
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--6-- geleitet.Welle--3-- (gemäss Fig. 2 nach links). Zusammen mit der Halterung --7-- und dem Flansch --46-- wird auch der Läufer --4-- verschoben, der mit seinen Flügeln--5--weiter in die Aussparungen--9--der Buchse --8-- eintritt. Hiedurch werden die Volumina der Arbeitskammern-12-, welche von dem Läufer --4--, den Walzen--10--, der Halterung --7-- und der Buchse --8-- begrenzt werden, vermindert.
Um die Fördermenge zu vergrössern, wird der Raum--21--an die Saugseite des Flüssigkeitskreislaufes angeschlossen. In diesem Falle drückt die in den Arbeitskammern --12-- befindliche Betriebsflüssigkeit auf die Flügel --5-- des Lüufers --4-- sowie auf die Halterung--7--, welche somit zurückgeschoben werden.
Hiedurch nimmt das Förderraumvolumen und folglich auch die Fördermenge zu. Wie schon erwähnt, kann die Verschiebung des Läufers --4-- auch mit Hilfe der Schraube --41-- erfolgen, die mit der Halterung --7-- verbunden ist.
Die Drehkolbenmaschine kann selbstverständlich auch als Motor verwendet werden. Dies wird durch Zuleiten von Druckflüssigkeit in den Stutzen --36-- des Sammlers --34-- erreicht.
Nun wird auf die Ausführungsform gemäss den Fig. bis 11 Bezug genommen.
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(Fig. 4)Schrauben --7S-- an der Platte--26--befestigt.
Der Läufer-4--ist mit seiner Nabe--24--mit Hilfe einer Passfeder --76-- mit der Welle--3drehfest, jedoch längsverschiebbar verbunden.
Die Halterung --7-- sitzt direkt auf der Nabe --24-- des Läufers --4-- und wird auf ihr durch den Druckflansch --46-- und die Mutter --47-- gehalten. Die Halterung --7-- ist mit einem Gleitlager - ausgestattet. Der längsgerichtete Kanal --52-- der Halterung --7-- verbindet - wie vorhin - die Arbeitskammern--12-- (Fig. 5) mit der ringförmigen Ausdrehung--53--, die hier an der Oberfläche des Druckflansches --46-- ausgeführt ist.
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sichelförmigesichelförmigen Vertiefungen--78--mit den Arbeitskammern --12-- periodisch in Verbindung gelangen, wodurch konstante, durch die Betriebsflüssigkeit ausgeübte Druckkräfte, welche auf die Walzen--10--beim Ändern der Volumina der Arbeitskammern --12-- einwirken, erzielt werden.
In den halbzylindrischen Ausdrehungen-15-des Gehäuses sind im vorderen und hinteren Bereich der Wellen --27-- der Walzen --10-- Vertiefungen --80-- (Fig,6, 7,10) und--81-- (Fig. 6, 7,11) ausgeführt, die periodisch über Rinnen-82 und 83-- (Fig. 7, 8) an der Stirnseite des Gehäuseteiles --2--, über längsgerichtete Kanäle--84 und 85-- (Fig. 6, 7) sowie über senkrechte Kanäle--86-- (Fig. 7, 10) und
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(Fig. 7,längsgerichteten Kanal-90- (Fig. 6, 8,11) sowie durch senkrechte Kanäle --91-- (Fig. 6, 10) und --92-- (Fig. 6, 11) mit den Arbeitskammern --12-- verbunden werden.
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Die Drehkolbenmaschine der zweiten Ausführungsform arbeitet als Pumpe ähnlich wie die oben beschriebene erste Ausführungsform. Hiebei bestehen jedoch geringfügige Abweichungen, von denen nachstehend einige angeführt werden.
Die Flüssigkeit wird über die Einlassäffnung --72-- angesaugt, die in der Platte --26-- vorgesehen ist und mit dem ringförmigen Raum zwischen Hohlkörper--25--und Welle--3--in Verbindung steht. Die
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Die Maschine der zweiten Ausführungsform kann ebenso wie die Maschine der ersten Ausführungsform auch als Motor verwendet werden.
Die erfindungsgemässe Drehkolbenmaschine besitzt folgende Vorteile :
Der auf der Welle--3--aufgesetzte und in Achsrichtung hin- und herverschiebbare Läufer --4-ermöglicht es, einfach und stufenlos die Volumina der Arbeitskammern --12-- in weitem Bereich zu regulieren, wodurch die Einsatzmöglichkeiten der Maschine bedeutend erweitert werden, ein Pulsieren der Betriebsflüssigkeit vermieden wird sowie eine Unwucht des Läufers in radialer Richtung und hydromechanische Verluste, die bisher beim Betrieb von Drehkolbenmaschinen mit abgeschalteten Flügeln auftraten, hintangehalten werden. Der Aufbau der erfindungsgemässen Drehkolbenmaschine ist zudem einfach. Die Maschine kann mit hohen Flüssigkeitsdrücken und grossen Drehzahlen betrieben werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Drehkolbenmaschine, mit einem von einem mehrteiligen Gehäuse umschlossenen Förderraum, in dem ein mit wenigstens einem Flügel versehener und mit einer Welle drehfest verbundener Läufer untergebracht ist, wobei an der Peripherie des Förderraumes wenigstens eine drehbare und bei Drehung des Läufers auf diesem abrollende Walze angeordnet ist, welche einen über den Flügel des Läufers hinweg bewegbaren Ausschnitt sowie an der dem Förderraum abgekehrten Seite ein mit einem auf der Welle sitzenden Zahnrad kämmendes Zahnrad aufweist, der Förderraum in eine von der Anzahl der Walzen und Flügel abhängige Zahl von Arbeitskammern mit bei Drehung des Läufers veränderlichen Volumina unterteilt ist, und mit im Gehäuse sowie im Läufer vorgesehenen Bohrungen, Kanälen od. dgl. zur Zu- bzw.
Abfuhr einer Druckflüssigkeit in die bzw. aus den
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eine drehbare, mit wenigstens einer stirnseitigen Aussparung (9) zur Aufnahme des Flügels (5) des Läufers (4) versehene Buchse (8) eingebaut ist, und dass der Läufer (4) in an sich bekannter Weise in einer Halterung (7) drehbar gelagert und mit dieser zwecks Änderung des Förderraumvolumens in bezug auf die Buchse (8) sowie die Walze (10) axial verschiebbar ist.
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