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Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenmaschine, Pumpe oder Motor, in deren rotierendem Zylinderblock mehrere Zylindergruppen axial distanziert angeordnet und in den Zylindern oszillierende Kolben mit an denselben angelenkten Kolbenschuhen eingesetzt sind, wobei der rotierende Zylinderblock mit radialen Stegen versehen ist, welche schmäler sind als an den Kolbenschuhen zwischen in Umlaufrichtung vorstehenden Kolbenschuhverlängerungen und beiderseits ihres Mittelteiles angebrachte Ausnehmungen, welche Kolbenschuh-Mittelteile schmäler sind als die lichte Weite der Zylinder.
In der DE-PS Nr. 1453724 ist eine Radialkolbenmaschine mit mehrgruppigem Zylinderblock beschrieben, bei welcher die in einer Zylindergruppe vorhandenen Kolbenschuhe sich durch die benachbarte Zylindergruppe hindurch erstrecken und beiderseits derselben geführt sind ; mit solchen Kolbenschuhen - welche sich durchaus bestens bewähren - ausgerüstete Radialkolben-Aggregate sind besonders kompakt aufgebaut. Bei Betrieb derartiger Radialkolbenmaschinen mit extrem hohen Drehzahlen bzw. bei hohen Exzentrizitäten-also bei grossem Kolbenhüben und somit hohen Leistungen - treten jedoch Schwierigkeiten bzw.
Unfälle auf, welche durch bestimmte, dieser Kolbenschuh-Anordnung anhaftende Mängel bedingt sind : Bei grossen Kolbenhüben muss nämlich in jeder Zylindergruppe im radialen Rotorsteg eine Ausnehmung zur Aufnahme der, der benachbarten Zylindergruppe zugehörigen Kolbenschuhverlängerungen angeordnet sein, wodurch jedoch die am rotierenden Zylinderblock beiderseits dieser Ausnehmungen stehenbleibenden, radialen Stege entsprechend schwächer dimensioniert sind-und bei hohen Drehzahlen abbrechen können, was letztlich zur Zerstörung des gesamten Aggregates führt ; bei grossen Kolbenhüben ist ausserdem die Führung der Kolbenschuhe mangelhaft, so dass durch Verkantung der Kolbenschuhe sowohl dieselben als auch die Kolben selbst bzw. die radialen Stege des Rotors brechen können :
Bei dieser bekannten Anordnung sind nämlich die axialen Kolbenschuhverlängerungen - welche durch die benachbarte Zylindergruppe hindurchgreifen - zwangsläufig überaus schmal, so dass an den Kolbenschuhen die an ihren axialen Enden vorhandenen Führungen nicht symmetrisch liegen ;
am Kolbenschuh ist einerseits die kolbennahe End-Führung sehr lang sowie stabil und anderseits die jenseits der benachbarten Zylindergruppe liegende, kolbenferne End-Führung sehr schmal, unstabil und greift an einem langen Hebelarm an : Bei grossem Kolbenhub führt nun diese Ungleichmässigkeit gelegentlich zum Verkanten der Kolbenschuhe in peripherer Richtung, wobei die axiale Kolbenschuhverlängerung am radialen Rotorsteg anstösst und entweder diesen abbricht oder durch denselben selbst zerbrochen wird-wodurch das Gerät selbstverständlich sofort ausfällt bzw. überhaupt zerstört werden kann.
Weiters ist aus der GB-PS Nr. l, 125, 209 des Patentinhabers eine Radialkolbenmaschine bekannt, bei welcher eine am Rotor angebrachte Führung bzw. eine Ringnut die Kolbenschuhverlängerungen umgreift ; bei dieser Ausführungsform können jedoch bei beiden Zylindergruppen allenfalls die am Ende der Kolbenschuhe angeordneten Führungsringe einander zugeordnet sein ; im Speziellen sind zwischen den Kolbenschuhen beider Zylindergruppen Kolbenschuh-Zugringe angeordnet, welche in der am Rotor vorhandenen, entsprechend breiten Ringnut eingreifen.
Nach der Erfindung werden nun bei Radialkolbenmaschinen der eingangs beschriebenen Bauart mit rotierendem, mehrgruppigem Zylinderblock alle diese Nachteile in einfacher und wirksamer Weise dadurch vermieden, dass an den Kolben zweier benachbarter Zylindergruppen die Kolbenschuhe an ihren wechselweise einander zugewandten, axialen Kolbenschuhverlängerungen bzw. an Schultern derselben einander zugeordnete, radial gerichtete Führungsflächen haben.
Bei dieser Anordnung sind also in beiden Zylindergruppen die radialen Rotorstege - welche keine Ausnehmungen für Durchgriff der, der andern Zylindergruppe zugehörigen, axialen Kolbenschuhverlängerungen haben - demgemäss stärker ausgebildet, so dass auch keine Bruchgefahr besteht ; die Kolbenschuhe sind auch bezüglich ihrer axialen Verlängerungen symmetrisch ausgebildet und stabil geführt, u. zw. einerseits an einer zugehörigen Führungsfläche und anderseits direkt am benachbarten Kolbenschuh der andern Zylindergruppe an einer-wechselweise gleichartig ausgebildeten - Führungsfläche bzw. Schulter.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Radialkolbenmaschine sind an den Kolbenschuhen die Kolbenschuhverlängerungen als axial zurückgesetzte Schultern ausgebildet, welche von Zylindergruppe zu Zylindergruppe gegengleich ineinandergreifen und mit radialen Führungsflächen versehen sind, welche den der andern Zylindergruppe zugehörigen, schulterförmigen Kolbenschuhverlängerungen zugewandt sind. Dadurch werden die in beiden Zylindergruppen vorhandenen benachbarten, einander gegenseitig führenden Kolbenschuhe in gleicher radialer Höhe zueinander gehalten.
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Die Radialkolbenmaschine kann weiters derart ausgebildet sein, dass an den Kolbenschuhen, vorzugsweise in dem der andern Zylindergruppe zugewandten Abschnitt, in bezug auf den rotierenden Zylinderblock im wesentlichen radial einwärts gerichtete Ansätze angeformt und, an denselben Führungsflächen angeordnet sind. Die Kolbenschuhe können sich somit zwischen Rotor und Kolbenhub-Führungs- ring radial einwärts und auswärts frei bewegen, u. zw. ohne Gefahr einer axialen Versetzung oder eines radialen Übergreifens ; auf diese Weise wird Klemmen der Kolben und damit verbundene Zerstörung des Aggregats mit Sicherheit vermieden.
Eine besonders kompakte Bauweise des zweigruppigen, rotierenden Zylinderblockes - und mit der gesamten Radialkolbenmaschine - ergibt sich dadurch, dass entweder am rotierenden Zylinderblock oder am stationären Kolbenhub-Führungsring Stirnwände zur Führung der äusseren Stirnflächen der Kolbenschuhe angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform - bei welcher für am Kolbenschuh angebrachte Lagerflächen sowie Druckfluidtaschen kein zusätzlicher Platz erforderlich ist-liegen beide Zylindergruppen in axialer Richtung optimal dicht aneinander.
Bei beiden zuletzt beschriebenen Typen der Radialkolbenmaschine kann zweckmässig am rotierenden Zylinderblock eine Ringnut zur zeitweiligen Aufnahme von Kolbenschuhteilen, vorzugsweise von deren radialen Ansätzen angeordnet sein.
Die erfindungsgemäss ausgebildeten Kolbenschuhe - welche keine radial auswärts gerichtete Kolbenschuh-Führungen haben-können somit verhältnismässig einfach und sehr rationell hergestellt werden ; Radialkolbenmaschinen mit mehrgruppigem, rotierendem Zylinderblock können infolge der oben erwähnten, konstruktiven Gegebenheiten und Vorteile in besonders kompakter Bauweise hergestellt und mit extrem hohen Drehzahlen und auch Drucken des Arbeitsmediums betrieben werden.
In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäss aufgebauten Radialkolbenmaschine-sei es als Pumpe oder als Motor - mit rotierendem, zweigruppigem Zylinderblock veranschaulicht. Es zeigen : die Fig. l, 2 und 3 eine solche Radialkolbenmaschine im axialen Mittelschnitt bzw. im Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 sowie in einem achsparallelen, die Kolbenschuhe aussen tangierenden Längsschnitt nach der Linie III-III in Fig. l ; die Fig. 4, 5 und 6 eine andere Ausführungsform der Radialkolbenmaschine im gleichen tangentialen Längsschnitt wie Fig. 3 bzw. einen, der linken Zylindergruppe zugehörigen Kolbenschuh in beiden axialen Hauptschnitten nach der Linie V-V in Fig. 4 sowie nach der Linie VI-VI in Fig. 5 ;
und schliesslich Fig. 7 eine Variante dieses Kolbenschuhs im Mittelschnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 5
Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Radialkolbenmaschine befinden sich im rotierenden Zylinderblock --3-- beide axial voneinander distanzierten Zylindergruppen--4 und 5--, in denen die Kolben --2-- radial hin und her bewegbar sind, wobei von den Zylindern--4 bzw. 5-- aus den Druckmittelleitungen --19-- Arbeitsmedium aufgenommen bzw. in dieselben abgeleitet wird.
Die Kolbenschuhe --1-- haben ein an ihrem Mittelteil --41-- radial einwärts angesetztes Schwenkgelenk --31--, mit welchem sie am betreffenden Kolben --2-- angelenkt sind ; die Kolben --2-- haben weiters eine oben offene Kreuzbohrung, in welcher das-im allgemeinen walzenförmige-Schwenkgelenk-31-- des Kolbenschuhs-l-eingesetzt ist ; am Kolbenschuh --1-- ist also radial zum Schwenkgelenk --31-- der Mittelteil --41-- angeordnet, an dessen beiden, axialen Enden die Kolbenschuh-Führungen ausgebildet sind, in denen sich Druckmittel-Taschen --9-- befinden, welche einerseits über im Schwenkgelenk --31-selbst und anderseits über im Kolben --2-- vorhandene Kanäle --18-- mit dem Zylinderraum --10-verbunden sind ;
an den axialen Kolbenschuhverlängerungen --74-- sind auch Begrenzungsnuten --16-der, die Druckmitteltaschen --9-- umgebenden Dichtungsflächen angeordnet, ausserdem an ihren peripheren Enden die Führungsflächen --17-- und schliesslich zwischen den Verlängerungen --74-- sowie beiderseits des Kolbenschuh-Mittelteiles --41-- Ausschnitte --30-- zur zeitweiligen Aufnahme der radialen Rotorstege --13--.
Die Kolbenschuhe --1-- liegen also zwischen rotierendem Zylinderblock --3-- und stationärem Kolbenhub-Führungsring --7-- frei und sind lediglich im zugehörigen Kolben --2-schwenkbar gelagert, wobei sich diese Kolben-Kolbenschuh-Einheiten radial frei bewegen können ; entweder am Zylinderblock --3-- oder am Kolbenhub-Führungsring --7-- sind Stirnwände --6-- bzw. Schultern entsprechend angeordnet, an denen die Kolbenschuhe --1-- in richtiger axialer Lage mit ihren äusseren Stirnflächen --23-- gleiten - und dadurch gegen etwaiges Herausfallen aus den Kolben --2-- in axialer Richtung gesichert sind.
In beiden Zylindergruppen --4 und 5-- liegen die Kolbenschuhe --1-- axial hintereinander und tragen an ihrem, dem benachbarten Kolbenschuh --1-- der andern Zylindergruppe --5 bzw. 4-- zugewandten Ende einen radial einwärts gerichteten Ansatz --22-- mit einer
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Führungsfläche --24-- ; in beiden Zylindergruppen --4 und 5-- gleiten die benachbarten Kolbenschuhe - mit diesen inneren Führungsflächen --24-- aneinander; die radialen Ansätze --22-- sind länger als die Exzentrizität des Aggregats - das ist der Abstand der Rotorachse --14-- von der Achse --15-- des
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der andern Zylindergruppe --5 bzw. 4-- verhindert wird.
Damit solche Radialkolbenmaschinen mit hoher Leistung arbeiten können, ist ein grosser Kolbenhub erforderlich. Zu diesem Zweck ist nun am Mantel des rotierenden Zylinderblockes --3-- eine Ringnut - angearbeitet, in welcher die an den Kolbenschuhen --1-- angeformten, aneinander gleitenden, radialen Ansätze --22-22-- eintauchen können, wodurch eine räumliche Begrenzung des Kolbenhubes und somit eine Begrenzung der Leistung verhindert wird : Wie aus den Fig. l und 3 ersichtlich, liegen die in beiden Zylindergruppen --4 bzw. 5-- eingesetzten Kolbenschuhe --1-- extrem nahe aneinander, so dass der zweigruppige Zylinderblock --3-- eine entsprechend geringe axiale Baulänge hat.
Durch Ausrüstung jeder der beiden Zylindergruppen --4 und 5-- mit separaten, einteiligen Kolbenschuhen --1-- ist gewährleistet, dass dieselben nicht etwa infolge ungleicher Lage der Zylinderachsen verkanten können und dadurch der Wirkungsgrad vermindert würde bzw. überhaupt Betriebs-Störungen eintreten könnten.
Die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte Variante der Radialkolbenmaschine mit zweigruppigem, rotierendem Zylinderblock --3-- zeichnet sich durch besonders gedrungene Bauweise aus. In diesem Aggregat sind-wie auch bei der Ausführungsform gemäss der oben erwähnten DE-PS Nr.1453724 - die Zylinder der einen Gruppe zwischen denjenigen der andern Gruppe auf Lücke gesetzt : d. h. in bezug auf den zur Rotorachse --14-- senkrechten Winkel ist je ein Zylinder der einen Gruppe zwischen zwei Zylindern der andern Gruppe um den halben Winkel verschränkt angeordnet-so dass der Abstand beider Zylindergruppen voneinander nur etwa der halben axialen Länge der Kolbenschuhe --1-- entspricht - und dadurch das gesamte Aggregat eine noch kürzere Baulänge hat als die zuerst beschriebene Type gemäss den Fig. l bis 3.
Die Fig. 5 und 6 bzw. Fig. 5 und 7 zeigen nun zwei, für diese zweite Type der Radialkolbenmaschine bestimmte, spezielle Ausführungsformen des Kolbenschuh An dem, am stationären Kolbenhub- Führungsring --7-- zwischen beiden Ringnuten --12-- liegenden, mittleren Abschnitt sind die, an den Kolbenschuhen --1-- beider Zylindergruppen --4 bzw. 5-- vorhandenen, inneren axialen Kolbenschuhverlängerungen --74-- geführt;
dieser Mittelabschnitt des Kolbenhub-Führungsringes --7-- ist in axialer Richtung etwa gleich lang wie beide, beiderseits ausserhalb der Ringnuten --12-- liegenden Abschnitte des Kolbenhub-Führungsringes --7--. In peripherer Richtung liegt je eine Kolbenschuhverlängerung --74-- des Kolbenschuhs --1-- einer Zylindergruppe --4-- zwischen zwei Kolbenschuhen --1-- der andern Zylindergruppe --5--.
In diesem zwei-gruppigen Radialkolben-Aggregat haben zur Erzielung dieser Wirkung sowie einer hohen Zylinder-Kolben-Zahl und eines langen Kolbenhubes die Enden der Kolbenschuhverlängerungen --74-- zwei Funktionen: der in der Mitte zwischen beiden peripheren Enden --77-liegende Abschnitt --76-- der Verlängerung --74-- enthält die Druckmittel-Tasche --9-- und erstreckt sich axial über die volle gewünschte Länge ; die beiderseits der Führungsmitte liegenden tangentialen bzw. peripheren Führungen enthalten an ihren äusseren Enden die peripheren Führungsflächen --17-- und zwischen denselben sowie den Mittelabschnitt --76-- mit Druckmittel-Taschen --9-- die Ausnehmungen --16--, durch welche die die Druckmittel-Taschen --9-- umgebenden Dichtungsflächen begrenzt sind ;
die genaue Bemessung dieser Begrenzungs-Ausnehmung --16-- ist entscheidend für im Abdichtungs-Bereich um die Druckmittel-Tasche --9-- vorhandene Dichtheit und Reibung. An den Kolbenschuhverlängerungen - sind die beiderseits des Mittelabschnittes --76-- angeordneten peripheren Enden --77-- mit Stufen - versehen, welche etwa die halbe axiale Länge der Kolbenschuhverlängerung --74-- haben;
dadurch bleiben an den, den Kolbenschuhen --1-- der andern Zylindergruppe --5-- zugekehrten Teilen der Kolbenschuhe --1-- auf etwa die Hälfte der axialen Abmessung der Kolbenschuhverlängerungen --74-- verkürzte periphere Führungen --77-- stehen, wobei an den Stirnwänden dieser andern Kolbenschuhe - 1-- Führungsflächen --54-- ausgebildet sind, an denen die gleichgeformten Kolbenschuhe --1-- der andern Zylindergruppe --5-- geführt sind bzw. gleiten. Am der andern - zweiten - zylindergruppe --5-abgekehrten Ende der Kolbenschuhverlängerungen --74-- ist eine Vertiefung --71-- angebracht, so dass
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Richtung symmetrisch, wodurch Verkantungen und ungleiche Reibungen oder Leckagen ausgeschlossen sind.
Bei allen diesen Typen des Kolbenschuhs --1-- ist also die Forderung nach Symmetrie vollständig erfüllt ; jeder Kolbenschuh --1-- einer Zylindergruppe --4 bzw. 5-- ist an seinen beiden axialen Kolbenschuhverlängerungen --74-- einerseits mit der äusseren Stirnfläche --23-- an der zugeordneten Stirnwand --6-- des rotierenden Zylinderblockes --3-- bzw. des stationären Kolbenhub-Führungsringes
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Bei Betrieb von erfindungsgemäss ausgebildeten Radialkolbenmaschinen mit extrem hohen Drehzahlen würden bei etwa eintretenden Kolben-Klemmen die vorgesehenen Zugringe zum Herausziehen der Kolben unter Umständen zur Zerstörung des Aggregats führen-so dass die betreffenden Maschinen nicht mit derartigen Zugringen ausgerüstet werden dürfen.
In Radialkolbenmaschinen für hochtourigen Betrieb sollen daher die Kolbenschuhe --1-- in dem zwischen rotierendem Zylinderblock --3--, KolbenhubFührungsring --7-- und den zugehörigen Stirnwänden --6-- vorhandenen Raum radial frei beweglich angeordnet sein ; wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich : sind an den Kolbenschuhen --1-- an den Enden ihrer Verlängerungen --74-- - in bezug auf den Zylinderblock --3-- - radial einwärts gerichtete Ansätze --25-angeordnet, welche mit den Führungsflächen --54 bzw. 24-- versehen sind, mit denen jeweils mehrere, unterschiedlichen Zylindergruppen --4 bzw. 5-- zugehörige Kolbenschuhe --1-- aneinanderliegen und dadurch axial gegeneinander abgestützt bzw. geführt sind ;
diese Führungs-Ansätze --25-- müssen radial länger sein als der halbe Kolbenhub des Aggregats - also länger als die Exzentrizität 3 -, damit die Kolbenschuhe --1-- gegenseitig einwandfrei und betriebssicher geführt sind. Am Zylinderblock --3-- muss eine Ringnut --20-- angebracht sein, in welcher die betreffenden Führungs-Ansätze --25-- der Kolbenschuhe-l-beim Umlauf des Zylinderblockes --3-- zweiteilig eintauchen können.
Bei Radialkolben-Pumpen bzw.-Motoren-u. zw. bei beiden hier beschriebenen Ausführungsformen, gemäss den Fig. l bis 3 bzw. gemäss Fig. sind für Betrieb mit normalen Umlauf-Geschwindigkeiten die Kolben --2-- zweckmässig mit, gemäss Fig. 7, ausgebildeten Kolbenschuhen --1-- ansgerüstet, welche an ihren Kolbenjschuhverlängerungen --74-- mit inneren Führungsflächen --26-- versehen sind; radial innerhalb dieser Führungsflächen --26-- sind Führungsringe bzw.
Zugringe eingebaut, so dass beim radialen Auswärtshub der Kolben --2-- die Kolbenschuhe zwangsläufig in radialer Richtung mitgezogen und dabei auch die Kolben --2-- aus den Zylindern mit herausgezogen werden-beispielsweise im Falle einer Pumpe beim Saughub ; in der Mitte zwischen den beiden Zylindergruppen --4 bzw. 5-- zugehörigen Kolbenschuhen, in welcher je zwei Kolbenschuhe --1-- mit den, an ihren Kolbenschuhverlängerungen angesetzten Führungsflächen --24 oder 54-- aneinander gleiten bzw. geführt sind, kann dann unter den inneren Führungsflächen zweier benachbarter-je einer der beiden Zylindergruppen --4 bzw. 5-- zugehörigen - Kolbenschuhverlängerungen --74-- ein gemeinsamer Zugring eingesetzt sein.