Fluidummaschine. Die vorliegende Erfindung bezieht sich au eine Fluidummaschine, die z. B. ein Flüs sigkeitsgetriebe sein kann, das z. B. mit Öl arbeitet.
Die Maschine kann aber auch beispiels weise als Kompressor oder als Getriebe für Kraftmaschinen, insbesondere Verbrennungs motoren, ausgebildet und verwendet. werden.
Nach der Erfindung hat die Fluidum- iiiaschine um eine gemeinsame Achse kreisende Zylinder, in denen Kolben durch eine Betäti gungseinrichtung zwangsmässig in parallel zur Umlaufachse der Zylinder laufenden Bahnen hin- und herbewegt werden.
Die Betätigung der in den kreisenden Zy lindern hin- und herbeweglichen Kolben kann auf jede zweckentsprechende Weise erfolgen. lach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Betätigung der Kolben von beiden Seiten her vorgenommen. Zu diesem Zweck kann nach einer Ausführungs form der Erfindung die Zwangsbetätigung der in den kreisenden Zylindern beweglichen Kolben durch umlaufende Widerlager erfol gen, die vorzugsweise einstellbar gemaeht sind, uni das Hubvolumen der Kolben in Uberein- stimmung mit den praktisehen Bedürfnissen verändern zu können.
Die Widerlager für die zwangsmässige Hin- und Herbewegung der in den kreisenden Zylindern beweglichen Kolben können nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung durch verschwenkbare, die um- latifenden Widerlager abstützende Lagerkör per, z. B. in der Form von Scheiben oder dergleichen, einstellbar sein, auf denen die Widerlager, z. B. in der Form von Pfannen körpern, drehbar sind.
Nach einer technischen Ausführungsform der Erfindung können zu diesem Zweck die die umlaufenden Wider lager abstützenden Lagerkörper an einem zweckentsprechenden Gehäuseteil, Rahmen oder dergleichen verschwenkbar so gelagert sein, dass sie durch ein gemeinsames Stell glied in eine gewünschte Lage gebracht wer den können; dadurch wird die Winkelstellung der sich drehenden Widerlager für die Kolben im Verhältnis zur Umlaufachse der Zylinder verändert.
Es ist möglich, die Maschine so auszubil den, dass der Hub der in den kreisenden Zy lindern hin- und herbeweglichen Kolben kon tinuierlich verändert werden kann, derart, dass dadurch einmal ein gewünschtes Fül lungsvolumen der einzelnen Zylinder erhalten, zum andern auch die Durchlaufrichtung des Fluidums durch die Maschine hindurch umge kehrt und so die Maschine als Umsteuerungs- getriebe verwendet werden kann. Die Erfin dung kann weiterhin bevorzugt so ausgeführt. werden, dass tunlaufende Teile der Einrich tung für die zwangsmässige Hin- und Herbe wegung der Kolben von dem umlaufenden Zy linderaggregat aus in Umlauf versetzt werden.
Zu diesem Zweck können mit. dem Zylinder aggregat umlaufende und relativ zu ihm ver schiebbare Stangen vorgesehen sein, die z. B. mit versehwenkbaren Widerlagern der oben- ffenannten Art gelenkig so verbunden sind, dass sie die Widerlager mitnehmen, aber zu gleich eine freie Verschwenkbarkeit dieser Widerlager zur Veränderung des Kolbenhubes und gegebenenfalls der Umsteuerung der Ma schine gestatten.
In jedem der um eine gemeinsame Dreh achse kreisenden Zylinder kann ferner ein Doppelkolben vorgesehen sein, der in der vor beschriebenen Weise durch die angegebenen Mittel zwangsmässig bewegt wird. Nach einer praktischen Ausführungsform der Erfindung können dabei die in den kreisenden Zylindern beweglichen Doppelkolben in einem festen Ab stand voneinander durch Abstandsstücke ge halten werden; die ineinandergesteckt 'sind und keiner weiteren zusätzlichen Befestigung bedürfen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Zufuhr und Abfuhr des Fluidums in bekannter Weise durch eine mittlere feststehende Zuleitung und Ablei tung erfolgen, welche Leitungen in Überein stimmung mit dem Steuerrhythmus durch Schlitze oder dergleichen mit dem Innern der verschiedenen Zylinder in Verbindung ge bracht werden. Bei der Verwendung von Dop pelkolben sind zu diesem Zweck entsprechende Doppelschlitze vorgesehen.
In der beigefügten Zeichnung ist eine Aus führungsform der Erfindung sowie eine De tailvariante beispielsweise zur Darstellung ge bracht.
Fig. 1 zeigt. einen senkrechten Längsschnitt durch eine Fluidummaschine gemäss der Er findung.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht, teilweise im Schnitt.
Fig. 3 zeigt in der obern Hälfte einen Schnitt nach Linie E-F der Fig. 2 und in der untern Hälfte einen Schnitt nach Linie C-D der Fig. 2.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach Linie A-B der Fig. 1.
Fig. 5 zeigt in grösserem Massstab einen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführung der verdrehbaren Welle mit der Zuleitung und der Ableitung. Gemäss den Fig. 1 und 2 bezeichnet 4 ein Gehäuse, das die Form einer Wanne hat, die durch einen Deckel 5 mittels Schrauben 6 ver schliessbar gemacht ist. In Kugellagern 7 und 8 ist unter Verwendung von Flanschbuchsen 9 und 10 eine Welle 11 drehbar gelagert, wel che an ihrem linken Teil (Fig. 1) als Hohl welle 1la ausgebildet ist und die auf zweckent sprechende Weise mechanisch oder elektrisch angetrieben werden kann.
Auf dieser Welle 11 ist ein allgemein mit 12 bezeichnetes Zylindergehäuse befestigt, das eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen 13 (Fig. 4) aufweist, welche je durch eine mitt lere Trennwand in Form einer Lagerbuchse 14 in zwei Hälften unterteilt sind. In jeder Zylinderhälfte ist ein Kolben 15 bzw. 16 ge lagert, von denen der eine, 15, mit einer mitt leren Stange 17 und der andere, 16, mit einer Buchse 18 versehen ist, in welche die Stange 17 des Kolbens 15 eingepasst ist. (gegebenen falls kann zwischen den Teil 17 bzw. 18 und den Kolben 16 bzw. 15 eine Feder zwischenge schaltet werden.
An dem wannenförmigen Gehäuse ist ein weiteres Gehäuse 19 befestigt, das eine Zu leitung 20 und eine Ableitung 21 bzw. umge kehrt für ein flüssiges oder gasförmiges Ar beitsmittel trägt. Die Leitung 20 steht mit einer Leitung 22 ringförmigen Querschnittes in Verbindung, während die Leitung 21 mit einer rohrförmigen Leitung 23 verbunden ist. Die Leitungen 22 und '?3 sind in einer fest stehenden Achse 24 ausgebildet., welche in den hohlen Teil lla der Welle 11 eingesetzt ist..
Die Leitungen 22 und 23 stehen über in der Welle 11. und der Wandung des Zylinders 12 ausgebildete Schlitze 25 bzw. 26 mit. den Zylin derräumen 29 und 30 bzw. 29a, 30a usw. in lei tender Verbindung. Die Leitungen 22 und 23 werden bei Verdrehen des Zylindergehäuses 12 und der Welle 11 im Rhythmus des Ar beitskreislaufes wechselweise mit den Schlit zen 25 und 26 zur Deckung gebracht, um das Arbeitsmittel '1.11- und wegzufördern.
Die Kolben 15 und 16 bzw. 15a und 16a weisen pfannenartige Auflager 31. und 32 bzw. 31a und 32a usw. auf, in welche Betäti- gungsstangen 33 und 34 bzw. 33a und 34a usw. mit ihren Kugelköpfen 35 und 36 bzw. 35a und 36u usw. eingreifen können. Die Stan gen 33 und 34 bzw. 33a und 34a usw. tragen an ihren gegenüberliegenden Enden Kugel köpfe 37 und 38 bzw. 37a und 38a usw., die in entsprechende kugelförmige Ausnehmun- gen 39 und 40 bzw. 39a und 40a usw. ein greifen.
Diese kugelförmigen Ausnehmungen sind in Pfannenkörpern 41 und 42, welche widerlager für die Kolben bzw. deren Betäti gungsstangen bilden, ausgebildet und sind in der Zahl der Zylinder entsprechender Anzahl vorgesehen. Die Pfannenkörper 41 und 42 sind vermittels Kugellager 43 und 44 an Lagerkörpern abgestützt, welche allgemein das Bezugszeichen 45 und 46 haben. Diese Lager körper 45 und 46 sind je mit Zapfen 47 und 48 versehen, welche in entsprechenden Lagern 49 und 50 des wannenförmigen Gehäuses dreh bar gelagert sind. Die Lagerkörper 45 und 46 stehen über allgemein mit 51, 52 und 53, 54 bezeichnete Gelenke und über in ihrer Länge z. B. durch Gewinde und Muttern verstell bare Verbindungsstangen 55 und 56 mitein ander in Verbindung.
Es sind insgesamt vier derartige Doppelgelenkverbindungen mit vier Verbindungsstangen zwischen den Lagerkör pern 45 und 46 vorgesehen.
Der Zapfen 48 ist aus dem Gehäuse 4, 5 herausgeführt und trägt einen Stellhebel 57 mit Handgriff 58. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, liegen die Drehachsen der Lagerkörper 45 und 46 je in der Verbindungsebene der Dreh punkte der Kugelköpfe 37 und 37a bzw. 38 und 38a der Stangen 33, 34 bzw. 33a, 34a und gehen durch die mittlere Drehachse der kreisenden Zylinder hindurch.
Uni eine zwangläufige Drehbewegung der Pfannenkörper 41 und 42 mit dem kreisen den Zylindergehäuse 12 zu erhalten, sind an dem Zylinder 12 (Fig. 4) zwei Ansätze 59 und 60 vorgesehen, welche parallel zur -Mittel- aelis des Zylinders hindurchgehende Bohrun gen 61, 62, 63 und 64 aufweisen. Durch diese zvlindrisehen Bohrungen 61 bis 64 sind zylin- derförmige Stangen 65, 66, 65a und 66a (Fig. 2 und 3) hindurchgeführt, welche je an ihren Enden halb weggeschnitten sind, wie bei 67 und 68 in Fig. 3 angedeutet ist.
Die quer zu den Stangen verlaufenden Begren zungsflächen der Ausschnitte 67 und 68 grei fen je an einem zylindrischen Gleitklotz 69 bzw. 70 an, der nach Art eines Kardangelen kes an dem Pfannenkörper 41 bzw. 42 ge lagert ist. Dadurch werden die Pfannenkörper 41 und 42 von dem Zylindergehäuse 12 bei dessen Drehbewegung zwangläufig mitgenom men; zugleich ist zufolge der mittels der Teile 69 und 70 gebildeten Gelenk- und Gleitver- bindung zwischen den Stangen 65 und 66 und den Pfannenkörpern 41 und 42 deren Versehwenkbarkeit um die Achse der Dreh zapfen 47, 48 gewährleistet.
Gemäss Fig. 5, welche die Anordnung des kreisenden Zylindergehäuses sowie seiner Lage rung und die Welle 11 wiedergibt, ist eine Ver- stellbarkeit zwischen der sieh verdrehenden Welle 11 und der feststehenden Achse 24 vorge sehen. Bei dieser Ausführungsform ist in die \Felle 11 eine konische Buchse 75 eingesetzt, während die feststehende Hohlachse 24 an ihrem Ende entsprechend konisch ausgebildet ist. Der konische Teil ist mit 76 bezeichnet.
In nerhalb des Endes des konischen Teils 76 der feststehenden Achse 24 ist ein Doppelkugel lager 77, 78 vorgesehen, dessen innere Lauf flächen durch eine Scheibe 79 gebildet sind, die auf einer Achse 80 befestigt ist. Diese Achse 80 ist an ihrem linken Endteil mit Gewinde 81 versehen, das eine Mutter 82 trägt. Die Achse 80 ist durch eine Bohrung 83 der Welle 11 hindurchgeführt und trägt an ihrem äussern, mit Gewinde 84 versehe- nen Ende eine Stellmutter 85 sowie einen Vierkantkopf 86.
Die Teile 7.5, 76, die Welle 1'1 und der Zylinder 12 sind je mit. Schlitzen versehen, welche den Schlitzen 25 und 26 der Aius- führungsform der Fig. 1 entsprechen. Inner halb der Achse 2-1 ist die Zuleitung bzw. Ab leitung, die aus Einfachheitsgründen hier als ein besonderes Rohr 23a dargestellt ist, mit Bezug auf die Achse der Welle 11 und des Rohres 24 exzentrisch auf einer Seite dieser Achse angeordnet und endet an der gegen- überliegenden Seite an der Leitung 24 bei einem Schlitz 88, der von der Leitung 23a in den Zylinderraum 30a führt.
Die gleiche Leitung 23a mündet über einen mit 89 be zeichneten Schlitz in dem Zylinderraum 29. Der nicht von der Leitung 23a eingenommene Teil der feststehenden Achse 24 bildet die Zuleitung bzw. Ableitung 22a, welche durch einen Schlitz 90 bzw. 91 in dem Zylinderraum 30 bzw. 29a. endigt. Durch die exzentrische Lagerung der Zuleitung bzw. Ableitung 23a werden Querschnittsverminderungen und so mit Strömungsverluste des Arbeitsmittels ver mieden, das in Abhängigkeit von der Stellung des Einstellhebels 57, 58 entweder durch die Leitung 22a zugeführt und die Leitung 23a abgeführt wird oder umgekehrt.
Durch die konische Ausbildung des Endes 76 der feststehenden Achse 24 nach Art eines Hahnkückens ist es möglich, diese Achse in bezug auf den konischen, sich mit der Welle 11 drehenden Teil 75 zu verstellen, um so bei eventueller Abnutzung eine genaueste Ein stellung der beiden Teile zueinander zu er halten. Diese Einstellung wird durch Verdre hen der Achse 80 vermittels eines auf den Vierkantkopf 86 aufzusetzenden Werkzeuges vorgenommen, wodurch die Scheibe 79 ver sehoben und damit die Axialstellung der fest stehenden Hohlachse 24 verändert wird. Die erläuterte Fluidummaschine arbeitet wie folgt: Beim Antrieb der Welle 11 durch einen geeigneten mechanischen oder elektrischen Antrieb wird der Zylinderblock 12 mit den darin befindlichen Zylinderräumen 13 um die mittlere Längsachse der Welle 11 ver dreht.
An dieser kreisenden Bewegung der einzelnen Zylinder 13 nehmen die Kolben 15, 16, 15a, 16a usw. sowie ihre Betätigungsstan gen 33, 34, 33a, 34a usw. und zufolge des direkten Antriebes vom Zylinderblock 12 her auch die an den Lagerkörpern 45 und 46 drehbar gelagerten Pfannenkörper 41, 42 teil. Zufolge der schrägen Stellung der Lagerkör per 45 und 46 und damit der Pfannenkörper 41 und 42 mit Bezug auf die Drehachse der Welle 11 führen die Pfannenkörper eine Dreh bewegung in einer zur Achse der Welle 11 schräg stehenden Ebene aus.
Durch diese Be wegung werden die einzelnen Kolben 15, 16, 15a, 16a usw. durch die Stangen 33, 34, 33a, 34a usw. in den zugehörigen Zylindern 13, 13a zwangläufig hin- und\ herbewegt, wobei die Grösse der Bewegung der Kolben und damit. das Hubvolumen von der Grösse des Winkels abhängt, welchen die sich mit dem Zylinderblock 12 drehenden Pfannenkörper 41 und 42 mit der Achse der Welle 11 bilden. Als Folge der Drehbewegung des Zylinder blockes 12 mit seinen Zylindern um die Achse der Welle 11 werden die in den feststehenden Zuleitungen bzw. Ableitungen 22, 23 bzw.
23a, 22a vorgesehenen Schlitze abwechselnd mit den Schlitzen in der Welle 11 und im Zylinderblock zur Deckung gebracht, und die einzelnen Zylinder werden mit einem entspre chenden flüssigen oder gasförmigen Arbeits mittel beschickt, bzw. die Zylinderräume wer den in Abhängigkeit von der Bewegung der Kolben jeweils gefüllt und entleert und das unter Druck befindliche Mittel, z. B. Öl, für Arbeitszwecke verwendet.
Der Hub der Kolben 15 und 16 bzw, 15a und 16a usw. kann durch Verstellen der Pfan- nenkörper 41 und 42 auf die folgende Weise verändert werden: Durch Versehwenken des Handgriffes 58 des Hebels 57 wird der Lager körper 46 um die Achse der Lagerzapfen 47 und 48 verschwenkt. Zugleich wird über die Gelenke 51 bis 54 und die verstellbaren Stan gen 55 und 56 der gegenüberliegende Lager körper 45 zwangläufig verschwenkt,
so dass damit die Winkelstellung des Pfannenkörpers 41 in bezug auf .die Drehachse der Welle 11 entsprechend gleichsinnig- verändert wird. Zufolge der erwähnten, mittels der Teile 69 und 70 gebildeten Gelenk- und Gleitverbin dung können die Stangen 65 und 66 bzw. 65a und 66a in den Bohrungen 61 bis 64 der An sätze 59 und 60 des Zylinderblockes 12 glei ten, ohne dass damit :die direkte Antriebsver bindung zwischen dem Zylinderblock 12 und den Pfannenkörpern 41 und 4'unterbrochen wird.
Die Verschwenkung der Pfannenkörper 41 und 42 mit ihren Lagerkörpern 45 und 46 kann bis zu einer Nullstellung fortgesetzt werden, welche in Fig. 2 angedeutet ist, bei der die Verbindungsebenen durch die Mittel punkte der von den Kolben abgewandten Ge lenkköpfe der einzelnen Betätigungsstangen 33, 33c, 34, 34c usw. in rechtem Winkel zur Achse der Welle 11 stehen. In dieser Stellung erfolgt zwar ein Verdrehen der kreisenden Zylinder sowie der Kolben und ihrer Steuer mittel 41, 42, aber eine Kolbenbewegung fin det nicht statt.
Durch weitere Verschwenkung des Hebels 57, 58 wird eine Umkehr der Durchlaufrichtung des Arbeitsmittels durch die Maschine unter Aufrechterhaltung des bis herigen Drehsinnes der sich drehenden Teile erhalten, so dass, wenn beispielsweise beim Vorwärtsarbeiten die Schlitze 25 zum Zufüh ren eines Arbeitsmittels und die Schlitze 26 zum Ableiten des Arbeitsmittels dienen, das Arbeitsmittel in der Rückwärtsstellung der Steuereinrichtung umgekehrt arbeitet, indem die Schlitze 26 zum Zuführen des Arbeits mittels und die Schlitze 25 zum Abführen des Arbeitsmittels dienen.
Die erläuterte Maschine ist z. B. als Pumpe für stufenlos regelbare Getriebe ge dacht, bei der das zugeführte und unter Druck weggeführte Arbeitsmittel, z. B. öl, zum Antreiben eines Abtriebteils (Motor) dient. Die Maschine ist jedoch mit gleichem Vorteil als Kompressor für die verschiedensten Zwecke anwendbar, bei dem beispielsweise ein gasförmiges Druckmittel, z. B. Luft, durch die Maschine komprimiert und einem ge wünschten Arbeitszweck, z. B, dem Kompres sor einer Verbrennungskraftmasehine, zeage- leitet wird.
Die Maschine gemäss der Erfindung eignet sich sowohl für die Anwendung an stationären als auch an fahrbaren Aggregaten, insbeson dere auch bei entsprechender Ausbildung zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, bei denen die durch eine Masehine gemäss der Erfindung erzeugte Druckkraft zum unmittelbaren An trieb der Räder eines Kraftfahrzeuges ver wendet werden kann, indem beispielsweise entsprechende Abtriebsteile auf den Achsen der Räder vorgesehen sind.
Eine solche Aus führung würde bei entsprechender Ausbil dung insbesondere den Vorteil haben, dass die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges durch einen einzigen Steuerhebel in beliebi gen Grenzen stufenlos geregelt- werden kann und irgendwelche mechanischen Übertra gungsmittel von der Antriebswelle zu den angetriebenen Rädern, wie Kardanwelle, Dif ferential usw., vollständig in Wegfall gelan gen.