Drehkolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenma- schine mit einem zylindrischen, mit mindestens zwei Verdrängernocken versehenen inneren Teil und einem Aussenmantel, der durch radial angeordnete, auf den inneren Teil abdichtende Sperrschieber in Segmentabtei- le unterteilt ist. Solche Drehkolbenmaschinen sind an sich bekannt. Sie können als Pumpe oder als Motor betrieben werden.
Wenn sie mit einem nicht kompressi- belen Treibmittel, also mit einer Flüssigkeit, wie z. B. Öl, betrieben werden, ist ihre Steuerung meist kompli ziert.
Die erfindungsgemässe Maschine zeichnet sich da durch aus, dass der Zentriwinkel der Verdrängernocken grösser ist als der Zentriwinkel zwischen den Sperrschie bern und dass an den Aufläufflächen der Verdränger- nocken Kanäle für den Rücklauf und an den Ablaufflä chen der Verdrängernocken Kanäle für die Zufuhr eines Treibmittelstromes münden,
deren Mündungsöffnungen so angeordnet sind, dass sie während der Relativbewe gung des inneren Teiles bezüglich des Aussenmantels eine kurzzeitige Verbindung zwischen benachbarten, durch die Sperrschieber voneinander getrennten Segmen- tabteilen herstellen. Durch eine solche Ausbildung wird die Steuerung des Treibmittelstromes (Flüssigkeit) sehr einfach. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der innere, mit Verdrängernocken versehene Teil stationär ausgebildet ist und sich der Mantel dreht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt: Fig. 1 und 2 zeigen einen schematisierten Schnitt durch eine Drehkolbenmaschine in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen; Fig. 3 einen Querschnitt durch eine als Seilwinde ausgebildete Maschine, im Schnitt längs der Linie III- III in Fig. 4 und Fig. 4 einen Längsschnitt derselben Maschine längs der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3.
Zunächst sei an Hand der Figuren 1 und 2 die Wirkungsweise erläutert, wobei die Maschine als Motor betrieben werde. In der Zeichnung sind die mit Treib mittel (Öl) gefüllten Hohlräume durch punktierte Flä chen angedeutet und zwar: Öl unter Druck = eng punktiert und Öl das nicht mehr unter Druck steht = weit punk tiert.
Der Mantel 1 ist mittels Schiebern 2, die in Führun gen 3 gehalten sind, in sechs Segmentabteile <B>A -F</B> unterteilt und der innere, stationär ausgebildete Teil weist zwei Nocken 4,5 auf, deren Zentriwinkel a etwa 80 beträgt. Der Zentriwinkel der Segmentabteile be trägt 60 . Die Auflaufflächen der Verdrängernocken sind mit 4', 5', die Ablaufflächen mit 4", 5" bezeichnet. An den Ablaufflächen münden die Zufuhrkanäle 6, 6', an den Auflaufflächen die Abfuhrkanäle 7, 7'.
Die Richtung des Treibmittelstromes ist mittels Pfeilen ange deutet, die zu diesen Kanälen hinzeigen, bzw. von denselben wegführen.
Betrachtet man nun Fig. 1, so sieht man, dass die Abteile A, F und C, D alle<B>Öl</B> unter Druck zugeführt bekommen. Die Abteile A und D haben daher das Bestreben ihr Volumen zu vergrössern, wodurch der Mantel 1 und mit ihm die Schieber 2 und deren Führungen 3 sich in Richtung des Pfeiles dreht.
In Figur 2 ist der Mantel in einer um etwa 30 in Richtung des Pfeiles X weiter gedrehten Lage darge- stellt. Demzufolge sind nur noch die Abteile A und D mit Öl unter Druck gefüllt, während die Abteile B, C und E, F nur noch Öl enthalten, das nicht mehr unter Druck steht. Aus den Abteilen B und E haben die Verdrängernocken 4 bzw. 5 bereits den grössten Teil des Öles verdrängt, das durch die Kanäle 7, 7' zu einem Sammelbehälter zurückgeführt worden ist. Bei einer weiteren Drehung des Mantels in Richtung des Pfeiles X werden die Nocken 4, 5 Öl aus den Abteilen C, F verdrängen.
Ausser den in Fig. 1 und 2 dargestellten Lagen gibt es noch Stellungen, wobei die Abteile, ihr Volumen nicht ändern, beispielsweise waren kurz bevor die Stellung nach Fig. 1 erreicht wurde die Abteile A und D beide mit Öl unter Druck gefüllt, änderten aber ihr Volumen nicht, da ja der Zentriwinkel a grösser ist als der Zentriwinkel der Abteile.
Ebenso wird kurz nach der Stellung nach Fig.2 eine Lage erreicht, wobei die Abteile B und E beide mit Öl ohne Druck gefüllt sind, aber ihr Volumen nicht ändern. Nur diejenigen Abteile, die bei der Drehung ihr Volumen vergrössern sind für den Antrieb wirksam, aus den Abteilen, -die ihr Volumen verkleinern wird Öl ausgetrieben und die Abteile, die kurzzeitig ein gleichbleibendes Volumen aufweisen sind passiv.
Dadurch, dass die Zu- und Abfuhrkanäle kurzzeitig eine Verbindung zwischen benachbarten Abteilen her stellen, gibt es keine Totpunktstellungen. Wäre dies nicht der Fall, so wäre z. B. die Lage nach Fig. 1 eine Totpunktstellung. Jetzt verbinden die Mündungen der Kanäle 6,6' die Abteile A, F bzw. C, D kurzzeitig miteinander. Ebenso verbinden bei der Stellung nach Fig. 2 die Mündungen der Kanäle 7, 7' die Abteile B, C bzw. E, F kurzzeitig miteinander.
Da der Aufbau symmetrisch ist, verursacht der Druck des Treibmittels keinen zusätzlichen Lagerdruck. Ein weiterer Vorteil des symmetrischen Aufbaus besteht darin, dass die Drehrichtung leicht umgekehrt werden kann, indem man durch die Kanäle 7, 7' Öl unter Druck zuführt und die Kanäle 6, 6' als Rückführkanäle betreibt.
Die Figuren 3 und 4 zeigen in vereinfachter Darstel lung einen nach dem beschriebenen Prinzip aufgebauten, in der Drehrichtung umkehrbaren Hydraulikmotor, der als Seilwinde ausgebildet ist. Der äussere Teil 30 umfasst einen Mantel 31, mit Führungen 32 und darin angeord neten Schiebern 33 und Lagerplatten 34 mit darin angeordneten Kugellagern 35. Der Deutlichkeit halber sind die zur Abdichtung erforderlichen Dichtungsringe bei den Lagern weggelassen. Das Ganze wird durch Bolzen 36 (Fig. 3) welche die Platten 34 und den Mantel 31 durchsetzen und zusammenpressen gehalten und abgedichtet.
Der innere stillstehende Teil, um den sich der Mantel dreht, ist mit 40 bezeichnet. Er umfasst eine stillstehende Achse 41, auf der mittels Platten 42, 43 der innere Teil mit den Verdrängernocken gehalten ist. Mit 44 bzw. 45 sind Kanäle bezeichnet, die an den Auf- bzw. Ablaufflä chen der Verdrängernocken münden und mit den Hohl räumen zwischen den Platten 42 bzw. 43 in Verbindung stehen. Achsiale Bohrungen 46 bzw. 47 in der Achse 41 münden in diesen Hohlräumen und Bohrungen 48, 49 in der Achse 41 münden in den Hohlraum 50 zwischen den inneren Platten 42, 43.
Ferner sind überlaufrohre 51 angeordnet, welche die Plattenpaare 42, 43 durchsetzen und eine Verbindung zwischen den Hohlräumen, in denen sich die Lager 35 befinden und dem Hohlraum 50 herstellen. Durch diese Überlaufrohre kann sich bei den La gern ansammelndes Lecköl, das an den seitlichen Ab dichtungen entweicht in den Raum 50 gelangen.
Der Hohlraum 50 ist als Reservoir für das Treibmittel (Öl) ausgebildet. Bohrung 49 mündet mit nach oben gerichte ter Mündung in das Reservoir 50 und dient als Rück laufleitung, Bohrung 48 dagegen hat ein daran anschlies- sendes, unten im Reservoir mündendes Rohr und dient als Saugleitung.
Um die Wirkungsweise der hydraulischen Seilwinde erläutern zu können sind die weiteren Teile, wie eine Pumpe P, Rohrleitungen 60, 61, 62, 63 und ein Umschalteventil U nur schematisch dargestellt. In der mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung verbindet das Ventil U Leitung 60 mit 61 und Leitung 62 mit Leitung 63.
Die Strömungsrichtung des Treibmittels folgt den ausgezogenen Pfeilen. Pumpe P pumpt durch Bohrung 48 und Leitung 61 Öl aus dem Reservoir 50 und drückt dieses durch Leitung 60 und Bohrung 46 durch die Öffnungen 44 hinter die Verdrängernocken. Der äussere Teil 30 bewegt sich dann in Richtung des Pfeiles X (Fig. 3). Die Verdrängernocken schieben aus den Abteilen, die nicht mehr unter Druck stehen Öl durch die Öffnungen 45 nach innen, von wo aus es durch die Bohrungen 47, Leitung 62, Leitung 63 und Bohrung 49 wieder in das Reservoir 50 gelangt.
Will man die Drehrichtung umkehren, so bringt man das Ventil U in eine Stellung, bei der es Verbindungen über Kreuz gemäss den unterbrochenen Linien herstellt. Die Pumpe drückt nun Öl in die Leitung 62 und der Rücklauf von Öl, das nicht mehr unter Druck steht, findet statt durch die Leitungen 60 und 63. Die Strömungsrichtungen sind durch die unterbrochenen Pfeile angedeutet. Dabei tritt also Öl unter Druck aus den Öffnungen 45 hinter die Verdrängernocken und die Drehrichtung der Seilwinde geht nun in Richtung des Pfeiles Y (Fig. 3).
Voraussetzung für den Betrieb ist, dass sowohl der Zentriwinkel der Verdrängernocken als auch der Zentri- winkel zwischen den Verdrängernocken grösser ist als der Zentriwinkel zwischen den Sperrschiebern. Man könnte daher auch eine Maschine mit drei Verdränger- nocken von je 60 Breite und neun Segmentabteilen im Mantel von je 40 Breite herstellen. Damit keine zusätzlichen Lagerdrücke entstehen, sollte die Ausbil dung immer symmetrisch sein.
Rotary piston machine The invention relates to a rotary piston machine with a cylindrical inner part provided with at least two displacement cams and an outer jacket which is divided into segmental sections by radially arranged locking slides sealing the inner part. Such rotary piston machines are known per se. They can be operated as a pump or as a motor.
If you use a non-compressible propellant, so with a liquid such. B. oil, are operated, their control is usually compli ed.
The machine according to the invention is characterized by the fact that the central angle of the displacement cams is greater than the central angle between the locking slides and that channels for the return flow open on the run-up surfaces of the displacement cams and channels for the supply of a propellant flow on the run-off surfaces of the displacement cams ,
whose mouth openings are arranged in such a way that, during the relative movement of the inner part with respect to the outer jacket, they establish a brief connection between adjacent segment parts separated from one another by the locking slide. Such a design makes it very easy to control the flow of propellant (liquid). This is particularly the case when the inner part provided with displacement cams is designed to be stationary and the jacket rotates.
In the drawing, an exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in simplified form: FIGS. 1 and 2 show a schematic section through a rotary piston machine in two different working positions; 3 shows a cross section through a machine designed as a cable winch, in section along line III-III in FIG. 4, and FIG. 4 shows a longitudinal section of the same machine along section line IV-IV in FIG. 3.
First, the mode of operation will be explained with reference to FIGS. 1 and 2, the machine being operated as a motor. In the drawing, the cavities filled with propellant (oil) are indicated by dotted areas, namely: oil under pressure = tightly dotted and oil that is no longer under pressure = wide dotted.
The jacket 1 is divided into six segment compartments <B> A -F </B> by means of slides 2, which are held in guides 3, and the inner, stationary part has two cams 4, 5, the central angle a of which is approximately 80 amounts. The central angle of the segment compartments is 60. The run-up surfaces of the displacement cams are denoted by 4 ', 5', the run-off surfaces by 4 ", 5". The supply channels 6, 6 'open at the run-off surfaces and the discharge channels 7, 7' at the run-on surfaces.
The direction of the propellant flow is indicated by arrows pointing to these channels or leading away from them.
If one now looks at FIG. 1, one sees that compartments A, F and C, D are all supplied with oil under pressure. The compartments A and D therefore tend to increase their volume, whereby the jacket 1 and with it the slide 2 and their guides 3 rotates in the direction of the arrow.
In FIG. 2, the jacket is shown in a position rotated further by approximately 30 in the direction of arrow X. As a result, only compartments A and D are filled with oil under pressure, while compartments B, C and E, F only contain oil that is no longer under pressure. The displacement cams 4 and 5 have already displaced most of the oil from compartments B and E, which has been returned to a collecting container through the channels 7, 7 '. With a further rotation of the jacket in the direction of the arrow X, the cams 4, 5 will displace oil from the compartments C, F.
In addition to the positions shown in FIGS. 1 and 2, there are positions in which the compartments do not change their volume, for example, shortly before the position according to FIG. 1 was reached, compartments A and D were both filled with oil under pressure, but changed their volume is not, since the central angle a is larger than the central angle of the compartments.
Similarly, shortly after the position according to FIG. 2, a position is reached in which compartments B and E are both filled with oil without pressure, but do not change their volume. Only those compartments which increase their volume during the rotation are effective for the drive, oil is expelled from the compartments which reduce their volume and the compartments which have a constant volume for a short time are passive.
Because the supply and discharge channels briefly establish a connection between adjacent compartments, there are no dead center positions. If this were not the case, z. B. the position of FIG. 1 is a dead center position. The mouths of the channels 6,6 'now briefly connect the compartments A, F and C, D with one another. Likewise, in the position according to FIG. 2, the mouths of the channels 7, 7 'briefly connect the compartments B, C and E, F with one another.
Since the structure is symmetrical, the pressure of the propellant does not cause any additional bearing pressure. Another advantage of the symmetrical structure is that the direction of rotation can easily be reversed by supplying oil under pressure through the channels 7, 7 'and operating the channels 6, 6' as return channels.
Figures 3 and 4 show a simplified representation of a built according to the principle described, reversible in the direction of rotation hydraulic motor, which is designed as a cable winch. The outer part 30 comprises a jacket 31 with guides 32 and slides 33 and bearing plates 34 arranged therein with ball bearings 35 arranged therein. For the sake of clarity, the sealing rings required for sealing are omitted from the bearings. The whole is held and sealed by bolts 36 (FIG. 3) which penetrate the plates 34 and the jacket 31 and press them together.
The inner stationary part around which the jacket rotates is designated 40. It comprises a stationary axis 41 on which the inner part with the displacement cams is held by means of plates 42, 43. With 44 and 45 channels are referred to, which open on the Auf- or Durchlaufflä surfaces of the displacement cams and with the hollow spaces between the plates 42 and 43 are in communication. Axial bores 46 and 47 in the axle 41 open into these cavities and bores 48, 49 in the axle 41 open into the hollow space 50 between the inner plates 42, 43.
Furthermore, overflow pipes 51 are arranged which pass through the plate pairs 42, 43 and establish a connection between the cavities in which the bearings 35 are located and the cavity 50. Through these overflow pipes, leaking oil that leaks from the side seals can get into space 50 at the La.
The cavity 50 is designed as a reservoir for the propellant (oil). Bore 49 opens into the reservoir 50 with the mouth pointing upwards and serves as a return line, while the bore 48 has an adjoining pipe which opens into the reservoir at the bottom and serves as a suction line.
In order to be able to explain the mode of operation of the hydraulic cable winch, the other parts, such as a pump P, pipelines 60, 61, 62, 63 and a switching valve U are only shown schematically. In the position shown with solid lines, the valve U connects line 60 to 61 and line 62 to line 63.
The direction of flow of the propellant follows the solid arrows. Pump P pumps oil from reservoir 50 through bore 48 and line 61 and presses it through line 60 and bore 46 through openings 44 behind the displacement cams. The outer part 30 then moves in the direction of arrow X (Fig. 3). The displacement cams push oil out of the compartments that are no longer under pressure through the openings 45 inwards, from where it returns to the reservoir 50 through the bores 47, line 62, line 63 and bore 49.
If the direction of rotation is to be reversed, the valve U is brought into a position in which it makes connections crosswise according to the broken lines. The pump now pushes oil into the line 62 and the return of oil, which is no longer under pressure, takes place through the lines 60 and 63. The flow directions are indicated by the broken arrows. In this case, oil under pressure emerges from the openings 45 behind the displacement cams and the direction of rotation of the cable winch is now in the direction of arrow Y (FIG. 3).
The prerequisite for operation is that both the central angle of the displacement cams and the central angle between the displacement cams are greater than the central angle between the locking slides. One could therefore also manufacture a machine with three displacement cams, each 60 wide, and nine segment compartments in the shell, each 40 wide. So that no additional bearing pressures arise, the design should always be symmetrical.