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Steuerung für den Ein- und Auslaß einer als Kompressor oder Motor
verwendbaren Rotationseinheit Die Erfindung betrifft eine Steuerung für den Ein-und
Auslaß einer als Kompressor oder Motor verwemd.haren. Rotationseinheit mit sternförmig
in. einem rotierenden Block angeordneten Zylindern:, wobei die Kolben durch. Pleuelstangen,
steuerbar sind:, die; an einem zylindrischen Ansatz einer Scheibe befestigt sind,,
die um eine zur Zylin.derblockwelle parallele, aber dieser gegenüber versetzt angeordnete
Welle drehbar ist, und der rotierende Block und die Scheibe durch Kurbelstangen
miteinander verbunden sind.
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Zur Steuerung derartiger- Rotationseinheiten. ist es bekannt, die
mit der Rotationseinheit umlaufenden Ein- und Auslaßöffnungen der Zylinder an, entsprechend
ausgebildeten und angeordneten Öffnungen der ortsfesten Zu- und Abführungsleitungen
für das Antriebs- bzw. Verdichtungsmittel vorheizuführem, wodurch der Ein- und Auslaß
zu den. erforderlichen Zeitpunkten l>nvirkt wird.
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Eine der Hauptforderungen bei derartigen Steuerungen. ist eine befriedigende
Dichtung zwischen den in Bewegung befindlichen Teile.. Die Erfüllung dieser Forderung
ist bei den bisher bekannten Steuerungen, bei denen die mit den Verbindungsöffnungen
versehenem; Zu- und Abführungsleitungen. feststehen. nicht gewährleistet. Vielmehr
hängt die Wirksamkeit der Dichturig von. der durch, zufällige Temperaturänderungen
bewirkten Materialausdehnung und von dem Grad der durch die Gleitreibung bedingten
Materialabnutzung und ähnlichen Faktoren. ab.
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Diese Schwierigkeit wird bei der Steuerung gemäß der Erfindung dadurch
vermieden, daß die Steuerung aus einem mit je einer Zu- und Abflußejinrichtung
versehenen konischen Teil besteht, der mit Gleitsitz außer in; einen Verbindungsöffnungen
zu den Zylindern aufweisenden kegelstumpfförmigen Sitz, der in dein rotierende,
Block vorgesehen, ist, noch auf einer feststehenden, der Zylin:derblockwelle koaxialen
Achse angeordnet ist, auf der eine Muffe mit Rollen vorgesehen ist, die in an. der
Stirnseite des konischen Teiles angeordnete geneigte Flächen eingreifen.
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Durch. deal. Gleitsitz des konischen Steuerungsteiles auf der feststehenden,
zur Zylinderblockwelle koaxialen Achse und durch. die dadurch erreichte Verschiebungsmöglichkeit
des konischen Steuerungsteiles in axialer Richtung wird eine von den obenerwähnten
Faktoren unabhängige:, immer gleich wirksame Dichtung erreicht. Gleichzeitig wird
die Reibung des komischen Teiles gegenüber dem kegelstumpffö@rmigen Sitz auf einen
ausreichend geringen, Wert reduziert, da infolge der bei zu; großer Reibung bzw.
beim Blockieren gegenüber dein umlaufenden Zy linderblock auftretend--- Mitnahmebewegung
des konischen Teiles dieser durch das Eingreifen der Rollen, die an der auf der
zur Welle der Zylinder koaxialen. Achse befestigten :Muffe angebracht sind, in die
an der Stirnseite des konischen Teiles angeordneten geneigten Flächen und die dadurch
bewirkte axiale Verschiebung von seinem Sitz abgehoben wird und die Reibung somit
wieder verringert wird.
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Weiterhin kann eine Steuerung gemäß der Erfindung derart ausgebildet
sein, da:ß die Zu- und Abfluße:inrichtung als kreisbogen.fönnige Aussparungen unterschiedlicher
Größe ausgebildet sind, die über Verbindungsöffnungen mit dem Zylinder und über
Bohrungen mit Leitungen in. Verbindung stehen, derart, daß bei Verwendung der Einheit
als Kompressor die- größere Aussparung als Zufluß und die kleinere. Aussparung als
Abfluß und bei Verwendung der Einheit als Motor die größere Aussparung als Abfluß
und die kleinere Aussparung als Zufluß dient.
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Es werden. also alle der Steuerung des Zu- und Abflusses dienenden
Verbindungsöffnungen in dein konischen Teil angebracht, wodurch sich eine verhältnismäßig
einfache und übersichtliche Anordnung ergibt und sichergestellt wird, daß die Steuerung
sowohl von. Zu- als auch von. Abfluß einzig und allein von der jeweiligen Stellung
der Rotationseinheit abhängt. Die verschieden große Ausbildung der Aussparungen
für Zu- und Abfluß hat den Vorteil. daß auf Grund, der Anpassung der Durchflußweiten
an den unterschiedlichen Druck optimale Verhältnisse für dien; Zu- und Abfluß geschaffen
werden.
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Nach einem weiteren Merkmal kann, bei einer Steuerung nach der Erfindung
zur Erzeugung des Anpreßdruckes des konischen Teiles an den kegelstumpfförmigen,
Sitz
eine Feder vorgesehen werden, die in einer Kammer des, konischen. Teiles angeordnet
ist und sich mit ihrem einen Ende an einem Bund der Achse abstützt und mit ihrem
anderen Ende gegen einen, Ansatz des konischen: Teiles drückt.
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Durch; den Anp.reßdruck der Feder einerseits und durch die; bei zu;
großer Reibung auftretende, axiale Verschiebung des konischen Teiles andererseits
wird also eine elastische Dichtung zwischen dem konischen Teil und dem kegelstumpfförmigen
Sitz erzielt, die sich. allen Druckschwankungen anpaßt.
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Weiterhin kann es bei der Steuerung nach der Erfindung vor Vorteil
sein, die Leitungen für die Zu-und Ahflußeinrichtun;g durch einien Zwischenraum
zwischen. der Zylinderblockwelle und der zu dieser koaxial ausgebildeten Achse und
durch die als Hohlkörper ausgebildete Achse zu bilden. Die Leitungen für den Zu-
und Abfluß sind demnach koaxial ausgebildet, und diese Ausbildung erleichtert durch.
die Möglichkeit, den Zu- und Abfluß von einer Seite, aus vorzunehmen, die Anwendung
eines gemäß der Erfindung ausgebildeten konischen Steuerungsteiles.
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In den Zeichnungen ist eine Rotationseinheit die mit einer Ausführungsform
der Steuerung gemäß der Erfindung ausgestattet ist, beispielsweise dargestellt.
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Fig.1 ist ein, axialer Schnitt einer Einheit mit sternförmig angeordneten
Zylindern; Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1; Fig. 3 ist ein:
Längsschnitt des konischen. Teiles; Fig. 4 und 5 sind Schnitte mach den Linien V-V
und VI-VI der Fig. 3.
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Wie aus. den, Figuren hervorgeht, umfaßt eine Einheit nach der Erfindung
ein aus mehreren Teilen bestehendes Gehäuse, das mit zwei verschiedenachsigen Muffen
2/2a und 3/3 a versehen ist, d. h. mit Muffen mit parallelen, aber gegeneinander
versetzt angeordneten geometrischen Symmetrieachsen:. Die Muffe 3/3a ist mit Flanschen
versehen, in, denen Lager 4 und 5 für eine Welle 6 sitzen. Auf dieser Welle ist
eine allgemein, mit 8 bezeichnete und durch ein Zahnrad 9 in zwei Teile geteilte
Dichtung koaxial zur Welle 6 angebracht, das ein; Teil z. B. einer Zahnradpumpe
für das, Schmiermittel ist, deren zweites Zahnrad 10 mittels . eines durch dies
Welle 6 gesteuerten Zahnrades 11 angetrieben wird. Die: Welle 6 trägt an; dem im
Innern des. Gehäuses 1 befindlichen Ende eine Scheibe 12, an deren; Außenrand. ein
zylindrischer Ansatz 12a, vorgesehen ist, der in das Gehäuses 1 hineinragt.
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In der Muffe 2 sind Sitze für zwei Lager 13 und 14 vorgesehen:, deren
Achse der Welle 6 und den Lagern, 4 und 5 gegenüber versetzt ist. In den Lagern
13 und 14 ist eine hohle Zylinderblockwelle 15 angebracht, .die an dem im Innern
des Gehäuses befindlichen Ende mit einen Flansch verseheil, ist; an, diesem Flansch
ist ein rotierender Block 16 befestigt, der infolgedessen in dem Gehäuse untergebracht
ist. In dem Block 16 sind bei der dargestellten Ausführungsform sechs Zylinder 17
ausgebildet, in, denen ebenso viele Kolben 18 gleiten, die mit Pleuelstangen
19 versehen, sind, die ihrerseits mit Bolzen 20 verbunden sind" die in, voneinander
gleich entfernten Lagern, auf Flanschen 12 b angebracht sind, die ihrerseits wiederum
von dem zylindrischen Ansatz 12 a. der Scheibe 12, die auf der Welle 6 angebracht
ist, nach innen ragen. An der Scheibe 12 sind weiterhin drei Kurbelstangen 22 bei
21 schwenkbar befestigt. Die Enden dieser Kurbelstangen: 22 -sind, mit Bolzen, 23
in entsprechenden Lagern verbunden, die in dein rotierenden Block 16 angeordnet
sind. Der Abstand zwischen den Schwingungsmittelpunkten der Kurbelstangen 22 ist
gleich der Versetzung zwischen der Mittelachse der Welle: 6, um die die Scheibe
12 drehbar ist, und der Zylinderblockwelle 15, um die der rotierende Block 16 drehbar
ist.
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Der rotierende Block 16 weist im Innern einen Hohlraum auf, in dem
sich ein. Teil befindet, der einem. kegelstumpfförmigen Sitz 24 bildet (Fig. 3).
In diesen, kegelstumpfförmigen Sitz führen Verbindungsöffnungen 25 in. die durch
die Zylinderköpfe begrenztem. Zylinder 17. In dem kegelstumpfförmigeal. Sitz ist
ferner eilt konischer Teil 26 untergebracht, dessen Form durch den kegelstumpfförmigen
Sitz 24bestimmt wird. Der konische Teil 26 kann auf zwei mit verschiedenen
Durchmessern ausgebildeten Teilen 27ä und 28 einer der Zylinderblockwelle 15 koaxialen
Achse! 27 gleiten, die finit dem Endstück 2a der 'Muffe 2 fest verbunden ist. Dadurch,
daß die Durchmesser der Teüle27a. und 28 verschieden sind, mtsteht innerhalb des
konischen Teiles 26 eine Kammer 29, in der sich eine Feder 30 befindet. Diese Feder
die auf eine Schulter zwischen den Teilen 27a und 28 einwirkt, drückt den konischer
Teil 26 nach. links entsprechend Fig. 1 und 3, d. h. gegen den kegelstumpfförmigen
Sitz 24. Auf dem Teil 28 ist weiterhin eine Muffe 31, die in .axialer Richtung eingestellt
werden kann und zwei Rollen 32 trägt, die eine zum Teil 28 senkrechte Achse haben,
angebracht; die Rollen 32 sind in, zwei V-förmigen geneigten. Flächen 33 am Rand
des verjüngten Endes des konischen Teileis 26 angeordnet. In dem konischen Teil
26 ist ferner eine kleinere Aussparung 34 vorgesehen, die sich von der kolnisch.en
Fläche in, Höhe der Öffnungen 25 bis zur inll:cren Kammer 29 erstreckt, die ihrerseits
durch Bohrungen. 35 mit dem als Leitung 40 ausgebildeten inneren Hohlraum der feststehenden
Achse 27 verbunden ist. Weiterhin ist in dem konischen: Tüi126, ebenfalls in Verbindung
mit den Öffnungen25., eine größere Aussparung 36 eingelassen,, die sich längs eines
bestimmten Kreisbogens der konischen Fläche erstreckt und durch mehrere Bohrungen
37 mit denn Raum 38 in Verbindung steht, der zwischen der feststehenden, Achse 27
und der hohlen Zylinderblockwelle 15 ausgebildet ist und der mit einer von. außen
kommenden Leitung 39 verbunden ist.
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Wenn die Vorrichtung als Kompressor verwendet wird, so arbeitet sie
folgendermaßen.: Das zu komprimierende Medium wird durch. die Leitung 39 eingebracht
und erreicht die- größere Ausspa,rung 36, von der aus es in die Zylinder gesaugt
wird:, und zwar durch die Bewegung der Kolben, die infolge der Drehbewegung der
Einheit in Richtung der Pfeile in Fig. 2 in radialer Richtung in bezug auf den rotierenden
Block aus. der unteren, Stellung in die obere! bewegt werden; dies wird, dadurch
erreicht, daß die Rotationsachse des Blocks 16 gegenüber derjenigen, der Scheibe
12, die die Bolzen, 20 trägt, versetzt ist. Bei der Abwärtsbewegung komprimieren
die Kolben (Fig.2), ebenfalls infolge dien Wirkung der Versetzung der Achsen, das
Medium in den entsprechenden, Zylindern und drücken es durch die kleinere Aussparung
34 in die Kammer 29 und dann durch die Bohrung 35 in den inneren Raum der Achse
27, welche hier die Druckleitung 40 darstellt. Die Welle 6 arbeitet in diesem Falle
als Antriebswelle, indem sie den, rotierender Block 16 mit Hilfe der Kurbelstangen
22 bewegt.
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Wenn: die Vorrichtung als Motor arbeitet, wird durch einige Veränderungen
in der Weite bzw. denn Winkel der größeren Aussparung 36 und. der
kleineren.
Aussparung 34 sowie allgemein in der Einstellutig der Steuerung das unter Druck
stehende Treilmiitte:l von der durch die hohle Achse 27 gebildeten. Leitung durch
die kleinere Aussparung 34 in die Zylinder geführt, wo es mehr oder weniger vollständig
expan.d,iert wird, was von dem Winkel abhängt, über den. sich die kleinere Aussparung
34 erstreckt. Anschließend wird dann, das Treibmittel durch die größere Aussparung
36 und die Leitung 39 ausgestoßen. Die Rotation ist in diesem Fall derjenigen. im
vorigen Fall entgegengesetzt.
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In jedem Falle stellt der unter dem Druck der Feder 30 stehende konische
Teil 26 durch sein eigenes Gleiten die Reibung auf dem kegelstumpfförinigen. Sitz
selbsttätig ein und gewährleistet dadurch den Verschluß. Wenn. die Reibung zwischen
den konischen Flächen aus irgendeinem Grunde wachst, hat der rotierende Block 16
das Bestreben, den konischen Teil um die Achse 27 und den Teil 28 zu drehen.,
aber dann bewirken die feststellenden Rollen 32 dadurch, daß sie an der V-förmig
geneigten Flächen anliegen:, eine leichte Verschiebung des Teiles 26, indem sie
ihn aus dem kegelstumpfförmigen Sitz 24 herausziehen, Iris die Reibung auf
den gewünschten Wert zurückgebracht ist. Die Feder 30 und die Wirkung Gers Druckes.
des fließenden. Mediums auf deal konischen Teil 26 sind zweckmäßigenveise
so berechnet, daß dessen Gleichgewicht erreicht wird.