CH366200A - Drehkolbenmaschine - Google Patents

Description

      Drehkolbennaaschine       Die Erfindung betrifft eine sowohl als Pumpe als  auch als Motor verwendbare     Drehkolbenmaschine    mit  mehreren runden, auf einer zentralen, drehbaren  Welle festgekeilten Rotoren,     ebensovielen    rund ausge  bohrten     Statoren,    welche die genannten Rotoren um  geben und wenigstens zeitweise exzentrisch zur Achse  der     Rotorwelle    angeordnet sind, und mit in radialen  Schlitzen der Rotoren gleitenden Schiebern.

   Die An  ordnung ist derart, dass bei Verwendung als Pumpe  die Schieber bei drehender     Rotorwelle    Fluidum för  dern, indem sie die ring- bzw. sichelförmigen Zwi  schenräume zwischen den Umfängen der Rotoren und  den     Statorbohrungen    bestreichen, während bei Ver  wendung als Motor das unter Druck     in    diese Zwi  schenräume eintretende Fluidum     eine    Drehung der  Rotoren bewirkt.  



  Durch die Erfindung wird eine Maschine dieser  Art geschaffen, bei welcher die gesamte Fördermenge  des     Fluidums    oder die gesamte     Motorleistung    von  Null bis zu einem Maximum verändert werden kann,  indem die auf die Achse der     Rotorwelle    bezogene  Exzentrizität wenigstens einer der     Statorbchrungen     verändert wird.  



  Bei einer     Ausführungsform    der Erfindung ist ein  einstellbarer     Stator    so in einer Führung gelagert, dass  das Zentrum seiner Bohrung von einer Stellung an  einer Seite der Achse der     Rotorwelle    durch diese Achse  hindurch in eine Stellung gleichen Abstandes an der  entgegengesetzten Seite derselben bewegt , werden  kann. Die Führung ist in einem Gehäuseteil gebildet,  welcher mit     Einlass-    und     Auslasskanalanschlüssen    ver  sehen ist. Zur Einstellung des genannten     Stators    sind  geeignete Mittel verwendet, wie z. B. eine Schraube,  ein Exzenter (welcher auch als Nocken     ausgebildet     sein kann) oder ein hydraulischer Kolben.

   Zwei fest  stehende     Statoren    mit konstanter und gleicher Exzen  trizität relativ zur Achse der     Rotorwelle    sind je an     einer       Seite des einstellbaren     Stators    angeordnet. Diese fest  stehenden     Statoren    und ihre Rotoren sind von dem ein  stellbaren     Stator    und seinem Rotor durch zwei fest  stehende Zwischenteile getrennt.

   Die     ring-    bzw. sichel  förmigen Räume zwischen den Rotoren und     Statoren     sind mittels Kanälen in den feststehenden Zwischen  teilen so     untereinander    verbunden, dass bei Verwen  dung der Maschine als Pumpe die Förderung des  Fluidums, welche durch den innerhalb des einstell  baren     Stators    drehenden Rotor bewirkt ist, sich zu  der durch die     innerhalb    der feststehenden     Statoren-          drehenden    Rotoren bewirkten Förderung des     Fluidums     addiert, wenn das Zentrum des einstellbaren     Stators     sich auf der den Zentren :

  der feststehenden     Statoren     entgegengesetzten Seite der Achse der     Rotorwelle    be  findet, und sich von der durch die     innerhalb    der fest  stehenden     Statoren    drehenden Rotoren bewirkten För  derung des Fluidums subtrahiert, wenn das Zentrum  des einstellbaren     Stators    sich auf derselben Seite der  Achse der     Rotorwelle    befindet wie die Zentren der  feststehenden     Statoren.    Auf diese Weise ist die totale       Fluidumförderung    der Pumpe durch Bewegung des  einstellbaren     Stators    wie beschrieben von     einem    Maxi  mum bis Null veränderbar.  



  Jeder der feststehenden     Statoren    kann mit einem  getrennten     Einlasskanal    versehen sein, oder es können  in den feststehenden     Zwischenteilen    und/oder den  Stirnteilen geeignete Kanäle angeordnet     sein,    um die  sich ausdehnenden     ringförmigen    Zwischenräume zwi  schen den     feststehenden        Statoren    und ihren Rotoren  mit dem     Einlasskanal    zu verbinden, der in dem Ge  häuseteil angeordnet ist, in welchem     die    Führung ge  bildet ist.  



  Die mittels des einstellbaren     Stators    und dessen  Rotor gebildeten Kammern     sind    mit zwei Kanälen in  dem den     Stator    umgebenden Gehäuseteil verbunden;  einer dieser Kanäle kann der     Zufuhrkanal        für        die         feststehenden     Statoren    sein, während der andere als ein       Einlasskanal    wirkt, wenn die     Exzentrizität    des einstell  baren     Stators    entgegengesetzt zur     Exzentrizität    der  feststehenden     Statoren    ist, und als ein     Auslasskanal     wirkt,

   wenn die Exzentrizität des einstellbaren     Stators     in derselben Richtung liegt wie die Exzentrizität der  feststehenden     Statoren.     



  Im Falle eines Motors oder einer langsam lau  fenden Pumpe können Federn verwendet werden, um  die Schieber beim Starten in     Berührung    mit den       Statorbohrungsflächen    zu halten. Oder es kann im       Falle    eines Motors das unter     Druck    stehende An  triebsfluidum durch geeignete     Kanäle    in die Zwischen  räume am Fuss der Schieber geleitet sein und somit  die Flügel gegen die     Statorbohrungen    pressen.  



  Bei einer     Ausführungsform    der     Erfindung    ist die  jenige Fläche des Umfanges der Bohrung des einstell  baren     Stators,    welche unter     Druck    steht, stets grösser  als die an der Aussenseite des     einstellbaren        Stators     unter Druck stehende Fläche, derart, dass eine sehr  wirksame Dichtung zwischen dem einstellbaren     Stator     und der     Führung    geschaffen wird, so dass auf diese  Weise die entsprechende     Hochdruckseite    von der zu  gehörigen     Niederdruckseite    entsprechend dicht ge  trennt wird.  



  In der Zeichnung ist ein     Ausführungsbeispiel    des  Erfindungsgegenstandes dargestellt. Die Figuren zei  gen eine als Pumpe oder Motor verwendbare Dreh  kolbenmaschine, und zwar:       Fig.    1 einen Querschnitt nach der Linie     1-I    in       Fig.    2,       Fig.    2 einen Längsschnitt nach der Linie     II-II    in       Fig.    1,       Fig.    3     einen    Längsschnitt nach der Linie     111-III     in     Fig.    1,

         Fig.4        einen    Querschnitt in jeder der Ebenen       IV-IV        in        Fig.    3.  



  Wie dargestellt, ist eine Antriebswelle 1 in Ku  gellagern     1A    gelagert, welche in     Gehäusestirnteilen     2 und 3 untergebracht sind. Auf die Antriebswelle  sind     konzentrisch    zu deren Achse drei runde Rotoren 4,  5 und 6     festgekeilt.    Die Rotoren 4 und 5 sind je einem  der Stirnteile 2 bzw. 3 benachbart und von dem mitt  leren Rotor 6 mittels zwei feststehender Scheidewände  7 und 8 getrennt.

   Diese Scheidewände 7 und 8 haben  längs ihres Umfanges Ringnuten 7A und 8A und sind  in sie umgebende Teile 7B und 8B     eingepasst,    welche  dieselbe     axiale    Abmessung haben wie die genannten       Scheidewände,    so dass die Ringnuten 7A und 8A  vollständig geschlossen sind. Die Rotoren 4 und 5  befinden sich in den     runden    Bohrungen von     Stator-          teilen    9 und 10, und die     Bohrungen    dieser     Statorteile     haben gleiche, unveränderliche Exzentrizitäten in Be  zug auf die Achse der     Antriebswelle    1.

   Die     Statorteile     9 und 10 haben über eine Winkeldistanz von etwa  90  sich erstreckende, je einen Teil eines Ringes bil  dende Nuten 9A und 10A     (Fig.    3 und 4) und sind     in     sie umgebende Teile 9B und 10B eingesetzt, welche  dieselbe     axiale    Abmessung haben wie die genannten       Statorteile,    so dass die je einen Teil eines     Ringes    bil-         denden    Nuten 9A und 10A aussen fast     ganz    und  seitlich vollständig geschlossen sind.

   Der mittlere  Rotor 6 befindet sich in der     runden        Bohrung    eines       Statorteiles    11, welcher seinerseits in einer     Führung     12A verschiebbar gelagert ist, welche in einem umge  benden Gehäuseteil 12 gebildet ist. Die Lage des       Statorteils    11 in der     Führung    12A kann mittels einer  Einstellschraube 13 und einer Mutter 14 eingestellt  werden.

   Mittels dieser     Einstellung    ist der     Stator    11  in bezug auf die Achse der Antriebswelle 1 beweglich,  so dass die     Bohrung    des     Stators    11 in eine beliebige  Lage zwischen einer Lage maximaler Exzentrizität in  einer Richtung und einer solchen maximaler Exzen  trizität in der entgegengesetzten Richtung in bezug  auf die genannte Achse gebracht werden kann. Die  Durchmesser der Bohrungen aller     Statorteile    9, 10  und 11 sind ausreichend grösser als die Aussendurch  messer der Rotoren 4, 5 und 6, um die gewünschte  Exzentrizität zu gewährleisten.  



  Alle feststehenden Teile 2, 9, 9B, 7, 7B, 12, 8,  8B, 10, 10B und 3 sind mittels Bolzen 23 starr mit  einander verbunden.  



  In jedem der Rotoren sind     acht    radiale Schlitze 15  in gleichem Abstand voneinander gebildet. Diese  Schlitze erstrecken sich vom Umfang des Rotors radial  nach innen. In     jedem    Schlitz 15 ist ein Schieber 16  verschiebbar gelagert, dessen äusseres Ende so ge  formt ist, dass es ungefähr zur Form des Umfangs der       Bohrung    des zugeordneten     Stators    passt. Wenn die  Welle 1     rotiert,    werden die Schieber in den Rotoren  4, 5 und 6 infolge der Zentrifugalkraft in     Berührung     mit den Umfängen der     Bohrungen    der umgebenden       Statoren    9, 10 und 11 gebracht.  



  Die Schieber 16 jedes Rotors bilden mit dem  Umfang des Rotors und der Bohrung des zugeord  neten     Stators    und den Scheidewänden und Stirnteilen  acht geschlossene bogenförmige Kammern, und diese  Kammern vergrössern und verkleinern ihr Volumen,  wenn der Rotor rotiert.  



  Die ortsunveränderlichen     Statoren    9 und 10 haben       bogenförmige        Ausnehmungen    9C, 9D, 10C und 10D.  Die beiden     Ausnehmungen    in jedem     Stator    liegen ein  ander diametral gegenüber. Jede der     bogenförmigen          Ausnehmungen    9C und 10C ist mit einem Endteil  jeder der einen Teil eines Ringes bildenden Nuten 9A  und 10A verbunden.

   Die anderen Enden der einen       Teil    eines Ringes bildenden Nuten 9A und 10A sind  mittels radialer     öffnungen    17 und 18 in den     umger          benden    Teilen 9B und 10B mit einer axialen Öffnung  19 verbunden, welche durch die Teile 7B und 8B  und den Teil 12, der den mittleren     Stator    11 umgibt,  hindurchgeht. Ein in dem Teil 12 gebildeter     Einlass-          kanal    20 mit     Gewinde    steht in Verbindung mit der  axialen Öffnung 19.

   Wenn die Welle 1 rotiert, werden  die sich ausdehnenden Kammern der Rotoren 4 und 5  mit Fluidum gefüllt, welches von dem     Einlasskanal    20  den bogenförmigen     Ausnehmungen    9C und 10C zu  geführt wird. Die Kammern mit abnehmendem Vo  lumen stehen mit den gekrümmten     Ausnehmungen     9D und 10D der Rotoren 9 und 10 in Verbindung.      Der     einstellbare        Stator    11 hat zwei radiale     Ausneh-          mungen    11A und 11B, welche durch ihn hindurch  gehen und mit zwei weiteren, am Grunde bogenför  migen Nuten 12B und 12C in der Führung 12A des  umgebenden Teiles 12 in Verbindung stehen.

   Die       statorseitige        Mündungsfläche    jeder der Nuten 12B  und 12C ist kleiner als die     projizierte    Fläche des  halben Umfangs der Bohrung des     Stators    11, dadurch  ist sichergestellt, dass die Führung     druckseitig    ver  mittels des Druckes des     Fluidums    eine sehr     wirksame     Dichtung bildet.

   Die     Ausnehmungen    11A und 11B  befinden sich ungefähr in derselben Winkellage wie  die     Ausnehmungen    9C und 9D und die     Ausneh-          mungen    l     0C    und 10D, jedoch sind .die     Ausnehmungen     1     1A    und 12B um etwa 180  gegen die     Ausnehmungen     9C und 10C versetzt, und es sind die     Ausnehmungen     11B und 12C um etwa 180  gegen die     Ausnehmungen     9D und 10D versetzt. Radiale Kanäle 21 und 22 mit  Gewinde sind in dem Teil 12 gebildet und stehen je  mit einer der Nuten 12B und 12C in Verbindung.

   Die       Ausnehmungen    9D und 10D sind mit den umschlos  senen Ringnuten 7A bzw. 8A verbunden, welche in  den Scheidewänden 7 und 8 gebildet sind. Die Ring  nuten 7A und 8A sind auch mit der Nute 12C ver  bunden. Wenn die Welle     rotiert,    fliesst das Fluidum,  welches durch die Volumenverkleinerung der Kam  mein der Rotoren 4 und 5 verdrängt wird, durch die  Nuten 9D und 10D, dann den Ringnuten 7A und 8A  entlang herum in die     Nute    12C und von da weiter.  



  Wenn die Exzentrizität des     Stators    11 in bezug auf  den Rotor 6 entgegengesetzt der Exzentrizität der       Statoren    9 und 10 in bezug auf die Rotoren 4 und 5 ist,  wird Fluidum durch den Kanal 21 in die sich ausdeh  nenden Kammern des Rotors 6 zugeführt, und das  mittels der Kammern mit abnehmenden Volumen des  Rotors 6 verdrängte Fluidum wird zu demjenigen  hinzugefügt, welches mittels der Kammern mit abneh  menden Volumen der Rotoren 4 und 5 verdrängt wird.  Die gesamte Strömung fliesst durch den     Auslasskanal     22 ab.  



  Wenn der     Stator    11 und der Rotor 6 nicht exzen  trisch zueinander sind, findet zwischen ihnen keine  Verdrängung statt, und unter diesen Umständen ist  die totale Förderung der Pumpe die     mittels    der     För-          derkammern    lediglich der Rotoren 4 und 5 erzielte.  



  Liegt die Exzentrizität des     Stators    11     in    bezug auf  den Rotor 6 in derselben Richtung wie die Exzen  trizität der     Statoren    9 und 10     in    bezug auf die Rotoren  4 und 5, so nehmen die     Förderkammern    des Rotors 6  die Verdrängung der Rotoren 4 und 5 entsprechend  der Grösse der Exzentrizität ganz oder     teilweise    auf,  das aufgenommene Fluidum kehrt durch den Kanal  21 zum Einlass zurück.  



  Die     Ausnehmungen    9C und 9D im     Stato:r    9, die       Ausnehmungen    10C und 10D im     Stator    10 und die       Ausnehmungen    11A und 11B im     Stator    11 haben  zwischen sich innen einen Winkelabstand vonein  ander, welcher etwas grösser     ist    als der Winkelabstand  zwischen jedem Paar benachbarter Schieber 16 in den  Rotoren 4, 5 und 6. Auf diese Weise ist jederzeit eine    Dichtung zwischen den sich     vergrössernden    und sich  verkleinernden Kammern jedes Rotors geschaffen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Drehkolbenmaschine mit mehreren runden, auf einer zentralen, drehbaren Welle befestigten Rotoren, ebensovielen rund ausgebohrten Statoren, welche die Rotoren umgeben und wenigstens zeitweise exzen trisch zur Achse der Rotorwelle angeordnet .sind, und mit in radialen Schlitzen :

   der Rotoren gleitenden Schiebern, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Förder- oder Motorleistung von Null bis zu einem Maximum durch Einstellung der Exzentrizität wenig stens einer Statorbohrung relativ zur Achse der Rotor welle veränderbar ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens zwei der genannten Statorbohrungen gemeinsam als eine Einheit in ihrer Exzentrizität relativ zur Achse der Rotorwelle einstell- bar sind. 2.

   Maschine nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen einstellbaren Startor, welcher in einer Füh rung :so gelagert ist, dass das Zentrum seiner Bohrung zwischen einer Lage an einer Seite der Achse der Rotorwelle, durch diese Achse hindurch in eine gleich weit entfernte Lage an der entgegengesetzten Seite der Rotorwelle bewegbar ist, wobei das Gehäuse der Füh rung mit Ein- und Auslasskanalanschlüssen versehen ist. 3.

   Maschine nach Patentanspruch, dadurch .ge kennzeichnet, dass die Mittel zur Einstellung der Ex zentrizität eine Stellschraube enthalten. 4. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mittel zur Einstellung der Ex zentrizität einen Exzenter enthalten. 5. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mittel zur Einstellung der Ex zentrizität einen hydraulischen Kolben enthalten. 6.

   Maschine nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen einstellbaren Stator und zwei feststehende mit konstanter und gleicher Exzentrizität in bezug auf die Achse d er Rotorwelle je an einer Seite des einstell baren Stators angeordnete Statoren,

   wobei diese fest stehenden Statoren und ihre Rotoren von dem einstell baren Stator und dessen Rotor mittels zweier fest stehender Zwischenteile getrennt sind. 7.

   Maschine nach Unteranspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, dass .die ring- bzw. sichelförmigen Zwi schenräume zwischen den Rotoren und Statoren mittels Kanälen so untereinander verbunden sind, dass bei Verwendung der Maschine als Pumpe die Förde rung des Fluidums, welche von dem innerhalb des einstellbaren Stators drehenden Rotor verursacht ist, sich zu der Förderung des Fluidums, welche durch die innerhalb der feststehenden Statoren drehenden Rotoren verursacht ist, addiert,

   wenn, das Zentrum des einstellbaren Stators sich an der den Zentren der fest stehenden Statoren entgegengesetzten Seite der Achse der Rotorwelle befindet, und sich von der Förderung des Fluidums, welche durch die innerhalb der fest stehenden Statoren rotierenden Rotoren verursacht ist, subtrahiert, wenn das Zentrum des einstellbaren Stators sich auf derselben Seite der Achse der Rotor welle befindet wie die Zentren der feststehenden Statoren. B.

   Maschine nach Unteranspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die genannten Kanäle wenigstens teilweise in den feststehenden Zwischenteilen ange ordnet sind. 9. Maschine nach Unteranspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kanäle teilweise in den Stirn- teilen des Gehäuses angeordnet sind. 10. Maschine nach Unteranspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, dass jeder der feststehenden Statoren einen separaten Einlasskanal aufweist. 11.

   Maschine nach Unteranspruch 10, gekenn zeichnet durch Kanäle, welche die sich ausdehnenden ringförmigen Räume zwischen den feststehenden Sta- toren und deren Rotoren mit einem im mittleren Ge häuseteil angeordneten Einlasskanal verbinden. 12. Maschine nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die letztgenannten Kanäle wenig stens teilweise in den feststehenden Trennteilen ange ordnet sind. 13. Maschine nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die letztgenannten Kanäle teil weise in den Stirnteilen des Gehäuses angeordnet sind. 14.

   Maschine nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des einstellbaren Stators und dessen Rotors gebildeten Kammern mit zwei in dem den Stator umgebenden Gehäuseteil angeordneten Kanälen verbunden sind, deren einer als Zufuhrkanal für die feststehenden Statoren verwendbar ist, und deren anderer als Einlasskanal wirkt, wenn die Exzentrizität des einstellbaren Stators entgegengesetzt der Exzentrizität der feststehenden Statoren ist, und als Auslasskanal wirkt,

   wenn die Exzentrizität des ein stellbaren Stators in derselben Richtung liegt wie die Exzentrizität der feststehenden Statoren. 15. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die unter Druck stehende Umfangs fläche der Bohrung des einstellbaren Stators immer grösser ist als die unter Druck stehende Fläche an der Aussenseite des einstellbaren Stators, so dass eine sehr wirksame Dichtung zwischen dem einstellbaren Stator und der Führung gebildet ist und dadurch die ent sprechende Hochdruckseite von der zugehörigen Nie derdruckseite entsprechend dicht getrennt wird.