DE1001198B

DE1001198B - Rotary piston machine with movable pistons

Info

Publication number: DE1001198B
Application number: DESCH17940A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Paul Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-05-11
Filing date: 1955-05-11
Publication date: 1957-01-17

Description

Drehkolbenmaschine mit bewegbaren Kolben Bei Drehkolbenmaschinen mit bewegbaren Kolben werden vielfach Drehkolben verwendet, die zeitweise durch einseitigen Flüssigkeitsdruck gegen Flächen ihres Führungskörpers, des Läufers oder des feststehenden Gehäuses gedrückt werden. Die Fläche eines Drehkolbens nähert sich dabei der stützenden Fläche des Führungskörpers, z. B. in den Schlitzen eines Läufers, bis auf so geringe Werte, daß die Flüssigkeitsschicht praktisch vollständig verdrängt wird. Es ist technisch vorteilhaft, hohe Flüssigkeitsdrücke anzuwenden, doch die dabei auftretende Verdrängung der Flüssigkeitsschicht führt teilweise zu trockener Reibung und damit zu unzulässiger Abnutzung.Rotary piston machine with movable piston For rotary piston machines with Movable pistons are often used rotary pistons, which are temporarily unilateral Fluid pressure against surfaces of its guide body, the runner or the stationary one Housing are pressed. The surface of a rotary piston approaches the supporting one Surface of the guide body, e.g. B. in the slots of a runner, except for so small Values that the liquid layer is practically completely displaced. It is technically advantageous to use high fluid pressures, but the one that occurs Displacement of the liquid layer sometimes leads to dry friction and thus excessive wear and tear.

Auch bei Drehkolbenmaschinen, bei denen die Kolben während der Belastung durch einseitigen Flüssigkeitsdruck gegenüber dem Führungskörper ruhen und erst nach ihrer Entlastung bewegt werden, treten ähnliche Nachteile auf. Diese bestehen darin, daß infolge der Annäherung der Flächen bis auf sehr geringe Werte eine Haftreibung der Kolbenfläche auf der Führungskörperfläche auftritt, welche der folgenden Bewegung des entlasteten Kolbens eine große Kraft entgegensetzt. Für die Bewegung eines entlasteten Kolbens ist theoretisch ein Kraftaufwand erforderlich, der im wesentlichen nur aus der Massenbeschleunigung des Kolbens folgt.This also applies to rotary piston machines where the pistons are exposed to stress rest due to one-sided liquid pressure opposite the guide body and only are moved after they are relieved, similar disadvantages occur. These exist in the fact that as a result of the approximation of the surfaces to very low values there is static friction the piston surface occurs on the guide body surface, which is the following movement of the relieved piston opposes a great force. For the movement of a relieved Piston is theoretically a force required, which essentially only from the mass acceleration of the piston follows.

Drehkolbenmaschinen, :die im Prinzip mit Verdrängung der Flüssigkeit durch ineinanidergreifende Zahnflanken arbeiten, wie z. B. Zahnradpumpen, weisen keine bewegbaren Kolben im Sinne der Erfindung auf. Derartige Konstruktionen sind in der Regel nur für geringere Leistungen geeignet als solche mit bewegbaren Kolben und liegen nicht im Gebiet der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschinen.Rotary piston machines,: which in principle with displacement of the liquid work through interlocking tooth flanks, such. B. gear pumps have no movable piston within the meaning of the invention. Such constructions are usually only suitable for lower capacities than those with movable pistons and are not in the field of the rotary piston machines according to the invention.

Es ist bereits der Vorschlag gemacht worden, bewegbare Kolben von Drehkolbenmaschinen in Schlitzen eines Läufers gleitend zu führen und die auf sie einwirkende Fliehkraft durch einen exzentrisch zum Läufer gelagerten Ring aufzunehmen, gegen dessen Innenfläche sich die Kolben mit Rollen od. d:gl. anlegen. Da der Ring mit den Kolben um läuft, findet keine Relativbewegung der Kolben gegen diesen statt. Jedoch bedingt der dabei angewandte sichelförmige Arbeitsraum ein ständiges Gleiten der Kolben in den Führungsschlitzen unter einseitiger Belastung durch den Druck der Flüssigkeit. Dies führt zu einer Abnutzung der gleitenden Kanten. Den gleichen Nachteil weist auch ein weiterer Vorschlag auf, bei dem die in radialen Läuferschlitzen geführten Flügelkolben durch den Flüssigkeitsdruck so in ihren Führungsschlitzen gekippt werden, daß sie im wesentlichen Linienberührung mit den gegenüberliegenden Seiten ihrer Führungsschlitze haben. Auch ist vorgeschlagen worden, die durch den einseitigen Flüssigkeitsdruck hervorgerufene Kantenpressung der Kolben dadurch zu vermeiden, daß die Kolben zwischen Leisten gleiten, welche in pfannenartigen Aussparungen der Läuferschlitze schwenkbar gelagert und zur Begrenzung ihres Schwenkwinkels mit Anschlägen versehen sind. Die Relativbewegung bei der radialen Kolbenverstellung erfolgt dabei unter der Einwirkuniz des :einseitigen Flüssigkeitsdruckes, so daß die gleitenden planparallelen Flächen unter Verdrängung der Flüssigkeit sehr eng gegeneinandergepreßt werden.The proposal has already been made to use movable pistons from Rotary piston machines slide in slots of a rotor and guide them on them absorbing centrifugal force by means of a ring mounted eccentrically to the rotor, against the inner surface of the piston with rollers od. d: gl. invest. Because the ring runs around with the pistons, there is no relative movement of the pistons against them. However, the crescent-shaped workspace used in this case requires constant sliding the piston in the guide slots under one-sided load from the pressure the liquid. This leads to wear on the sliding edges. The same Another proposal also has a disadvantage, in which the radial rotor slots guided vane piston by the liquid pressure so in their guide slots be tilted so that they are essentially in line with the opposite Have sides of their guide slots. It has also been suggested that by the One-sided liquid pressure caused edge pressure of the piston thereby avoid that the pistons slide between strips, which in pan-like recesses the rotor slots pivotably mounted and to limit their pivot angle with Stops are provided. The relative movement in the radial piston adjustment takes place under the influence of: one-sided liquid pressure, so that the sliding plane-parallel surfaces with displacement of the liquid very closely are pressed against each other.

Nach der Erfindung werden diese Mängel dadurch vermieden, daß bei Drehkolbenmaschinen mit bewegbaren Kolben wenigstens je eine der von einseitigem Flüssigkeitsdruck belasteten Flächen, auf denen der Drehkolben in seinem Führungskörper, z. B. in dem Schlitz eines Läufers, gelagert ist, sich mit walzen-oder kugelartig gewölbten Stützflächen gegen die gegenüberliegende Fläche abstützt.According to the invention, these shortcomings are avoided in that at Rotary piston machines with movable pistons at least one of each of the unilateral Areas subject to fluid pressure on which the rotary piston in its guide body, z. B. in the slot of a runner, is mounted, roll-like or spherical arched support surfaces supported against the opposite surface.

Bei den in der Praxis auftretenden Druckkräften in Höhe von mehreren tausend Kilogramm und bei der Ausdehnung, welche für die Stützflächen in Frage kommt, :ergeben sich bei einer derartigen Abstützung bei relativer Ruhe der Flächen elastische Verformungen von Kolben und Führungskörper, die bei Druckentlastung zu einer Entfernung er Stützflächen voneinander führen. Dadurch wird die Ausbildung einer entsprechenden Flüssigkeitslaminarschicht zwischen den Stützflächen bewirkt, während eine Berührung nur linien- oder punktförmig bestehen kann. Bei sodann einsetzender relativer Bewegung findet diese somit unter Zwischenlagerung einer Flüssigkeitslam,inarschicht statt, so daß die Bewegung unter normaler Flüssigkeitsreibung mit :einem genügenden Abstand der Flächen voneinander erfolgt. Eine derartig durch Wölbung der Flächen gegeneinander vorgegebene Flüssigkeitslaminarschicht vermag auch eine senkrecht zur Gleitbewegung auftretende Kraft aufzunehmen, ohne daß eine unvorteilhafte Berührung und Abnutzung der Flächen eintritt. Deshalb ist das Merkmal der Erfindung auch in Anwendung auf Drehkolben vorteilhaft, die unter der Wirkung einseitigenFlüssigkeitsdruckes relativ zu ihrer Führung bewegt werden. In besonderer Weise tritt die fortschrittliche Wirkung der erfindungsgemäßen Regel bei Drehkolbenmaschinen hervor, deren Kolben in relativer Ruhelage zu ihrem Führungskörper sehr stark einseitig belastet und unmittelbar nach ihrer Entlastung in relative -Bewegung gesetzt werden.With the compressive forces occurring in practice in the amount of several thousand kilograms and at the size that comes into question for the support surfaces, : With such a support, elastic surfaces result when the surfaces are at rest Deformations of the piston and guide body, which lead to a removal when the pressure is released he lead support surfaces from each other. This ensures the training of an appropriate Liquid laminar layer between the support surfaces causes contact while can only be linear or punctiform. When relative movement then begins this takes place with the interim storage of a liquid layer, so that the movement under normal fluid friction with: a sufficient distance of the surfaces from each other. Such a way through the curvature of the surfaces against each other a given liquid laminar layer is also capable of a movement perpendicular to the sliding movement absorb the force that occurs, without an unfavorable touch and wear and tear of the surfaces occurs. Therefore, the feature of the invention is also in Advantageous application to rotary lobes which are exposed to the action of one-sided liquid pressure be moved relative to their leadership. In a special way occurs the progressive Effect of the rule according to the invention in rotary piston machines whose pistons in the relative rest position to their guide body very heavily loaded on one side and be set in relative motion immediately after their relief.

Besondere Vorteile bringt die erfindungsgemäße Einrichtung für Drehkolbenmaschinen mit großem Drehmoment, wie sie z. B. im Fahrzeugbau verwendet werden, da bei diesen große Druckkräfte absatzweise auf die Drehkolben einwirken.The device according to the invention brings particular advantages for rotary piston machines with great torque, as z. B. be used in vehicle construction, as these large compressive forces act intermittently on the rotary lobes.

In Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, zur Sicherung einer guten Führung der Drehkolben in deren Gleitbahnen zwei oder mehr gewölbte Flächenteile an einer Stützfläche anzuordnen.In a further development of the invention, it is advantageous to secure a good guidance of the rotary lobes in their slideways two or more curved surface parts to be arranged on a support surface.

In den Fig. 1 bis 6 ist eine Ausführung des erfindungsgemäßen 'Merkmals dargestellt. Die gezeigte Drehkolbenmaschine ist nur ein Ausführungsbeispiel; es ist selbstverständlich, daß die Erfindung auch bei anderen Bauarten von Flüssigkeitsmaschinen mit technischem Vorteil anzuwenden ist. Das 'Merkmal der Erfindung ist nicht auf planparallele Stützflächen beschränkt, es läßt sich vielmehr auch an von vornherein zylindrische, im gleichen Abstand verlaufende Stützflächen anbringen.1 to 6 is an embodiment of the feature according to the invention shown. The rotary piston machine shown is only one embodiment; it It goes without saying that the invention also applies to other types of liquid machines is to be used with technical advantage. The 'feature of the invention is not on limited plane-parallel support surfaces, it can also be done from the outset Attach cylindrical, equally spaced support surfaces.

Die Fig. 1 zeigt einen Teil des Querschnitts einer Drehkolbenmaschine, durch den die verschiedenen Stellungen der bewegbaren Kolben ersichtlich sind.Fig. 1 shows part of the cross section of a rotary piston machine, through which the various positions of the movable pistons can be seen.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen die stützenden Teile eines bewegbaren Kolbens in vergrößerter Darstellung und in verschiedenen Ansichten.Figures 2 to 4 show the supporting parts of a movable piston in an enlarged view and in different views.

Die Fig. 5 zeigt die Lage eines Kolbens in seinem Führungsschlitz unter der Einwirkung einseitigen Flüssigkeitsdruckes in vergrößertem Maßstab, und die Fig.6 verdeutlicht die Bildung einer laminaren Flüssigkeitszwischenschicht nach der Entlastung des Kolbens.5 shows the position of a piston in its guide slot under the action of one-sided liquid pressure on an enlarged scale, and FIG. 6 illustrates the formation of a laminar liquid intermediate layer the relief of the piston.

In der Fig. 1 ist eine Drehkolbenmaschine teilweise im Querschnitt dargestellt. Das feststehende Gehäuse 1 umschließt den Läufer 2 mit seiner Welle 3. Der Läufer enthält in Schlitzen 4 die Drehkolben 5. An jedem Drehkolben ist eine seitlich vorragende Rolle 6 angebracht, die in einem Führungsschlitz 7, der sich in der Gehäusewand befindet, geführt wird. Der Teil jedes Drehkolbens 5, der sich ständig in dem Läuferschlitz 4 befindet, ist an den Stellen. 8 und 9 mit gewölbten Stützflächen versehen.In Fig. 1, a rotary piston machine is partially in cross section shown. The stationary housing 1 encloses the rotor 2 with its shaft 3. The rotor contains the rotary lobes 5 in slots 4. There is one on each rotary lobe laterally protruding roller 6 attached, which is in a guide slot 7, which is located in the housing wall. The part of each rotary piston 5, which is constantly located in the rotor slot 4 is at the points. 8 and 9 with domed Provide support surfaces.

Die Wölbung der Stützflächen ist in den Fig. 2 bis 4 übertrieben ui@d in größerem Maßstab wiedergegeben. Die Fig. 2 -veranschaulicht einen Drehkolben in gleicher Ansicht wie die Fig. 1. In der Fig. 3 ist der Kolben in Aufsicht gezeichnet und in der Fig.4 in Seitenansicht. Die dargestellten Krümmungsradien der Wölbungenr 8 und 9 sind zur Verdeutlichung gegenüber den praktisch auszuführenden Wölbungen kleiner gewählt.The curvature of the support surfaces is exaggerated in FIGS. 2 to 4 ui @ d reproduced on a larger scale. Fig. 2 illustrates a rotary piston in the same view as FIG. 1. In FIG. 3, the piston is drawn in plan view and in FIG. 4 in side view. The shown radii of curvature of the curvature no 8 and 9 are for clarity in relation to the curvatures to be carried out in practice chosen smaller.

In der Fig. 5 ist eine Ausführungsform gezeigt, .bei der ein Kolben 10 in einem Läuferschlitz 11 abgestützt ist. Die Flüssigkeit ist durch Strichelung angedeutet. Der Kolben ist nach rechts hin länger als gezeichnet. Befindet er sich- relativ zum Schlitz 11 in Ruhe, so erfährt-er einen einseitigen Flüssigkeitsdruck, dessen Kraftrichtung durchs den Pfeil 12 bezeichnet ist. An den Stellen 13 und 14 befinden sich die walzenartigen Wölbungen, an denen die auf den Kolben ausgeübte Flüssigkeitskraft abgestützt wird. Dies ist durch die Pfeile 15 und 16 angedeutet. Die Wölbungen sind in übertriebenem Maßstab dargestellt.In FIG. 5, an embodiment is shown in which a piston 10 is supported in a rotor slot 11. The liquid is indicated by broken lines indicated. The piston is longer to the right than shown. Is he - relative to the slot 11 at rest, he experiences a one-sided liquid pressure, whose direction of force is indicated by arrow 12. At positions 13 and 14 are the roller-like bulges on which the exerted on the piston Liquid force is supported. This is indicated by the arrows 15 and 16. The bulges are shown on an exaggerated scale.

Der Kolben 10 nimmt nach der Entlastung vom einseitigen und der darauffolgenden Relativbewegung nach rechts hin eine Lage ein; wie sie in der Fig. 6 gezeichnet ist. Der Pfeil 17 veranschaulicht die Bewegungsrichtung des Kolbens. Im Bereich, der Wölbungen des Kolbens 10 hat sich zwischen diesem und den Flächen des Schlitzes 11 eine Flü.ssigkeitslaminarschicht gebildet, welche die Kolbenflächen in einigem Abstand von den Schlitzflächen hält. Die Laminarschichten vermögen dabei auch beträchtliche, rechtwinklig zur Kolbenbewegung gerichtete Kräfte aufzunehmen.The piston 10 assumes a position after the relief from the one-sided and the subsequent relative movement to the right; as shown in FIG. The arrow 17 illustrates the direction of movement of the piston. In the area of the curvature of the piston 10, a liquid laminar layer has formed between it and the surfaces of the slot 11, which keeps the piston surfaces at some distance from the slot surfaces. The laminar layers are also able to absorb considerable forces directed at right angles to the piston movement.

Claims

PATENT CLAIM: Rotary piston machine with movable piston, characterized by roller-like or spherically arched support surfaces (8 and 9) on at least one of the surfaces of the rotary piston (5) loaded by one-sided fluid pressure, on which it is in its guide body, - z. B. in the slot (4) of a rotor (2) is stored. Considered publications: German Patent Specifications No. 842 451, 218 004; U.S. Patent No. 2,371,081.