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Drehkolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenmaschine,
Pumpe oder Motor für Flüssigkeiten, mit einem Rotor und einem Stator, von denen
der eine konzentrisch im Hohlraum des anderen angeordnet ist und als Rotor der äußere
Teil um den inneren oder der innere Teil im äußeren umläuft, wobei sowohl dem Rotor
als auch dem Stator mehrere, jeweils mindestens vier Walzen als Verdrängerkörper
zugeordnet sind, die sich in Längsnuten der einander gegenüberliegenden Wände des
Rotors und des Stators befinden und den zwischen Rotor und Stator verbleibenden
Zwischenraum in mehrere Arbeitskammern unterteilen.
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Bei den meisten bekannten Drehkolbenpumpen oder -motoren mit in Schlitzen
eines inneren oder äußeren Rotors radial beweglichen Verdrängerkörpern werden nicht
Walzen, sondern plattenförmige Arbeitsschieber als Verdrängerorgane verwendet. Die
Verdrängerkörper können aber auch in Schlitzen des Stators angeordnet sein. Es ist
auch eine Drehkolbenmaschine bekannt, bei der plattenförmige Arbeitsschieber sowohl
im Rotor als auch im Stator radial verschieblich angeordnet sind. In diesem Fall
müssen an den Stellen, an denen die Verdrängerorgane des Rotors über die Verdrängerorgane
im Stator bei der Drehung des Rotors hinweglaufen, die Stellen bzw. Streifen von
Rotor und Stator, in denen die Verdrängerorgane eingesetzt sind, auf einem gemeinsamen
Nennkreis liegen, so daß beide im Augenblick des Übereinanderlaufens völlig eingeschoben
sind. Daraus ergibt sich, daß bei nicht kreisförmigem Querschnitt des Rotors und/oder
des Stators die Verdrängerkörper an den am weitesten nach innen vorspringenden Stellen
der Flächen des äußeren Hohlkörpers und/ oder an den am weitesten nach außen vorspringenden
Stellen der Flächen des inneren Hauptteiles (Rotor oder Statorkern) angeordnet sein
müssen.
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Arbeitsschieber als Verdrängerorgane neigen dazu, sich in ihren Schlitzen
zu verkanten, was eine erhebliche Reibung, oft auch einen erheblichen Verschleiß
sowohl im Schieberschlitz als auch an den Arbeitsflächen zur Folge hat. Um diese
Verschleißerscheinungen zu vermeiden, werden an Stelle der Arbeitsschieber vielfach
Walzen als Verdrängerorgane verwendet, die bei bekannten Maschinen in Nuten eines
zylinderförrnigen, exzentrisch im zylindrischen Stator liegenden Rotors mit großem
Spiel angeordnet sind und sich durch die beim Betrieb wirksam werdenden Massenkräfte,
oft unterstützt durch den Flüssigkeitsdruck, dichtend gegen die Rückkante der Nut
und die Innenfläche des Stators anlegen. Dabei ergibt sich jedoch die Schwierigkeit,
daß diese Verdrängerwalzen nicht zwangsweise geführt sind, so daß die Gefahr besteht,
daß, insbesondere bei Verwendung der Maschine als Drehkolbenmotor, keine Abdichtung
erfolgt und daher die Maschine nicht in Gang gesetzt werden kann.
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Es ist auch eine Drehkolbenmaschine bekannt, bei der Rotor und Stator
einander zugekehrte zylindrische (Innen- bzw. Außen-) Umfangsflächen aufweisen,
die durch Nuten geringer Tiefe unterbrochen sind. Die Tiefe der Nuten beträgt nicht
einmal die Hälfte des Durchmessers der Verdrängerwalzen, die in diesen Nuten gehalten
sind und sich gegen die gegenüberliegende zylindrische Fläche des Rotors oder Stators
abstützen. Beim Rotorumlauf und Zusammentreffen zweier Walzen verdrängt die in Drehrichtung
hintere Walze die vordere aus deren Nut und bleibt selbst in dieser Statornut. Die
in die Rotornut eingetretene Walze wird von dieser Nut festgehalten und über den
nächsten Bewegungsabschnitt mitgenommen, worauf sie beim nächsten überlaufen zweier
gegenüberliegender Nuten in gleicher Weise gegen die in der nächsten Nut liegende
Walze ausgetauscht wird. Bei dieser Ausführungsform besteht jedoch die große Gefahr,
daß die Verdrängerwalzen beim Auslaufen aus der Nut verkanten und dadurch eine Störung
des Betriebes der Maschine hervorrufen.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe,
eine
Drehkolbenmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der Verdrängerwalzen
mit den oben beschriebenen Vorteilen verwendet werden können und dabei gleichzeitig
die relativ einfache Bearbeitung mit großen Toleranzen, wie sie bei Verdrängerschiebern
möglich ist, Anwendung findet, und die Verdrängerwalzen dabei zwangsweise geführt
werden, so daß die Gefahr eines Verkantens der Walzen mit Sicherheit vermieden ist.
Gleichzeitig soll gemäß der Erfindung eine Drehkolberunaschine der eingangs erwähnten
Art geschaffen werden, bei der die Zu-und Ableitung in der bei Maschinen mit Verdrängungsschiebern
bekannten Anordnung dicht neben den Verdrängerelementen möglich ist. Diese Ausführungsform
ist bei den bekannten Drehkolbenmaschinen mit Verdrängerwalzen infolge der nicht
zwangsweisen Führung der Verdrängerwalzen und deren nicht ortsfesten Lagerung gegen
die Arbeitsflächen der Hauptteile nicht möglich.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Drehkolbenmaschine
der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Umfangswand des inneren der beiden
Hauptteile, Stator oder Rotor, im Querschnitt einem Vieleck mit mäßig nach außen
gewölbten Seiten entspricht, wobei die Nuten für die Verdrängerwalzen in den Ecken
angeordnet sind, während der Hohlraumquerschnitt des äußeren der beiden Hauptteile,
Rotor oder Stator, nach innen vorstehende gleichmäßig verteilte Stellen aufweist,
in denen sich die Nuten für die Verdrängerwalzen befinden und zwischen denen die
übrigen Wandstücke der Hohlraumwand stark nach außen gewölbt sind, wobei die Ränder
der Nuten des Stators und des Rotors nahezu auf einem gemeinsamen Kreis (Nennkreis)
liegen, wodurch die Nutränder des Rotors diejenigen des Stators beim Vorbeilauf
fast berühren, und daß die Verdrängerwalzen in den Nuten des Rotors und des Stators
radial beweglich sind, auch einen genügenden seitlichen Spielraum haben, so daß
sie in den Nuten von Flüssigkeit unter Förder- bzw. Arbeitsdruck beaufschlagt und
dadurch die Verdrängerwalzen in den Rotornuten gegen den Stator und diejenigen in
den Statornuten gegen den Rotor gedrückt werden.
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Vorzugsweise weist der innere Hauptteil als Stator im Querschnitt
vier Ecken und somit vier Nuten für Verdrängerwalzen auf, während der äußere Hauptteil
als Rotor eine Nut mehr als der Stator, somit fünf Nuten für Verdrängerwalzen aufweist.
Es kann aber auch der innere Hauptteil als Rotor im Querschnitt fünf Ecken und somit
fünf Nuten für Verdrängerwalzen aufweisen, während der äußere Hauptteil als Stator
eine Nut weniger als der Rotor, also vier Nuten für Verdrängerwalzen, aufweist.
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Vorzugsweise weisen die im Querschnitt die gewölbten Vieleckseiten
bildenden Außenwandteile des inneren Hauptteiles des Stators oder Rotors einen Krümmungsradius
auf, der größer ist als der Nennradius, weisen ferner die nach außen gewölbten Wandstücke
des Hohlraumes des äußeren Hauptteiles einen Krümmungsradius auf, der kleiner ist
als der Nennradius, und ist die maximale Abweichung der einzelnen Außenwandteile
oder Wandstücke vom Nennkreis kleiner als der Radius jeder der in den Nuten der
gegenüberliegenden Wand des Rotors oder Stators befindlichen Verdrängerwalze.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die an die einzelnen Nuten des durch
den inneren Hauptteil gebildeten Stators angrenzenden Streifen der Außenwandteile
des Stators einen Krümmungsradius aufweisen, der im wesentlichen gleich dem Nennradius
ist.
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Wenn der Rotor durch den inneren Hauptteil und der Stator durch den
äußeren Hauptteil gebildet sind, können in den den Stimseiten des Rotors und des
Stators zugekehrten Gehäusewänden, beispielsweise den Stirnwänden von Gehäusedeckeln,
ringförmige, zum Rotor und Stator konzentrische Steuernuten vorgesehen sein, durch
die die Nuten für die Verdrängerwalzen mit von außen der Maschine zugeführter Druckflüssigkeit
beaufschlagt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In dieser zeigt F i g. 1 einen Aufriß einer Ausführungsform
einer Drehkolbenmaschine gemäß der Erfindung, bei der das äußere Hauptteil als Rotor
um das innere, den Stator bildende Hauptteil umläuft, F i g. 2 einen Querschnitt
durch die Maschine längs der Linie 2-2 in F i g. 1,
F i g. 3 einen
Längsschnitt, etwa längs der Linie 3-3
in F i g. 2, F i g. 4
stark vergrößert eine Einzelansicht der in F i g. 2 durch den Kreis 4 angedeuteten
Fläche, F i g. 5 einen Aufriß einer Abwandlungsform, bei der das äußere Hauptteil
den Stator und das innere Hauptteil den Rotor bildet, F i g. 6 einen Querschnitt
längs der Linie 6-6 in F i g. 5,
F i g. 7 einen Längsschnitt
längs der Linie 7-7 in F i g. 6.
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In den F i g. 1 bis 4 ist eine Ausführungsform einer Drehkolbenmaschine
mit einem vom inneren Hauptteil 10 gebildeten Stator und einem vom äußeren
Hauptteil 12 gebildeten Rotor, ferner zwei am Rotor 12 liegende Deckel 14, die in
Wälzlagern 16 am Stator 10 gelagert sind, dargestellt.
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Der Rotor 12 hat einen äußeren Zahnkranz 18,
durch den der mechanische
An- oder Abtrieb Übertragen wird. Der Stator 10 ist an seiner Außenurnfangsfläche
mit vier in gleichem Abstand in Axialrichtung angeordneten Nuten mit praktisch rechteckigem
Querschnitt versehen.
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Die Ränder dieser Nuten 20 zur Umfangsfläche des Stators befinden
sich in einer Entfernung von dessen geometrischein Mittelpunkt, die als Nennradius
bezeichnet wird. Sie unterteilen den Umfang des Stators in vier Seiten 22, deren
jede eine vorbestimmte Abweichung vom Neunradius hat. In jeder Nut 20 befindet
sich eine zylindrische Verdrängerwalze 24, deren Durchmesser etwas kleiner als die
Tiefe der Nut, jedoch wesentlich kleiner als deren Breite ist, so daß sich die Walzen
24 radial frei bewegen können.
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Die Achsstummel 26 des Stators 10 sind mit
je
einer Axialbohrung 28 versehen, die als Flüssigkeitsverteiler wirkt, indem
Leitungen 30 etwa radial von jeder der Bohrungen 28 zum Umfang des
Stators an jeder Seite jeder Nut 20 führen. Einer der Kanäle bzw. Verteiler
28 arbeitet als Einlaßverteiler und der andere als Auslaßverteiler, wobei
neben jeder Nut 20 im Stator je fünf der Leitungen 30 als Flüssigkeitseinlaßkanäle
und je fünf als Flüssigkeitsauslaßkanäle vorhanden sind, wobei alle Einlässe
in Uhrzeigerrichtung neben den Nuten und alle Auslässe entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn
neben den Nuten 20 liegen oder umgekehrt.
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Der Rotor 12 hat fünf gleichmäßig über den Umfang verteilte, axial
verlaufende Nuten 32 mit rechteckigem
Querschnitt, die zur
Innenumfangsfläche des Rotors 12 hin offen sind und so den Nuten 20 im Stator
10 gegenüberliegen. In jeder der Nuten 32 befindet sich eine zylindrische
Verdrängerwalze 34, entsprechend der Walze 24, die sich in der Nut 32 frei
radial bewegen kann. Diese fünf Nuten 32 münden am inneren Umfang des Rotors
in einem Abstand vom geometrischen Mittelpunkt des Rotors, gleich dem oben definierten
Nennradius. Bei den praktischen Ausführungen liegen die Nuten 20 und 34 im Stator
bzw. Rotor in geringem Abstand voneinander, so daß der Rotor frei um den Stator
umlaufen kann. Um jedoch die Erläuterung zu vereinfachen, wird unterstellt, daß
die öffnungen der Nuten den gleichen Radialabstand vom Mittelpunkt gleich dem Nennradius
haben.
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Die fünf Nuten 32 unterteilen die Innenfläche des Rotors 12
in fünf Seiten 36, von denen jede nach außen vom Nennradius abweicht.
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Rotor, Stator und Deckel der Drehkolbenmaschine werden vorzugsweise
aus Metall, z. B. aus Aluminium und/oder Stahl gefertigt, während die Verdrängerwalzen
vorzugsweise aus Kunststoff bestehen.
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Die Abweichung der Seiten 22 und 36 vom Nennradius in radialer
Richtung ist geringer als der Radius der Verdrängerwalzen 34 bzw. 24. Diese Seiten
22 und 36 bilden zusammen eine Anzahl von in Axialrichtung verlaufenden Verdrängerkammem
zwischen dem Rotor 12 und dem Stator 10, die durch ringförmige Dichtungsplatten
38 in axialer Richtung abgedichtet sind, die an den entgegengesetzten Stimseiten
des Rotors 12 anliegen und am Umfang des Stators 10 in einer Aussparung an
einander gegenüberliegenden Rändern angebracht sind. Diese Dichtungsplatten
38 bestehen vorzugsweise aus einem Metall, das eine härtere Oberfläche als
der Rotor und der Stator hat. In Nuten in den Dichtungsplatten 38 liegen
an radial gegenüberliegenden Stellen Dichtungsringe 40 und 42, die Flüssigkeitsdichtungen
zwischen den Dichtungsplatten 38 und den Deckeln 14 einerseits und zwischen
den Dichtungsplatten und dem Stator 10 andererseits bilden.
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Die in Axialrichtung zwischen den Dichtungsplatten 38 angeordneten
Verdrängerwalzen sind so lang, daß ihre Stirnseiten dicht an den Dichtungsplatten
38
liegen, ohne sie jedoch zu berühren. Bei dieser Ausführungsform wird eine
Flüssigkeitsdichtung zwischen den Stirnseiten der Walzen 24 und 34 und den Dichtungsplatten
38 aufrechterhalten.
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Der Betrieb der in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Drehkolbenmaschine
als Motor geht folgendermaßen vor sich: Wenn eine Druckflüssigkeit in den in F i
g. 3 linken Verteiler eingeführt wird, strömt diese radial nach außen zum
Umfang des Stators und tritt aus den entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn neben den
Nuten mündenden Leitungen aus. Zunächst strömt diese Flüssigkeit in allen Richtungen
um den Umfang des Stators 10 und über die Nuten 20, wodurch auf die Verdrängerwalzen
24 in diesen Nuten 20 eine Kraft radial nach außen ausgeübt wird, durch die sie
bis in Berührung mit der Innenfläche des Rotors -12 bewegt werden. In ähnlicher
Weise werden die Walzen 34 radial nach innen bis in Berührung mit dem Um-fang des
Stators bewegt.
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Wenn die Verdrängerwalzen 24 und 34 die gegenüberliegenden Flächen
des Rotors bzw. Stators berühren, steigt der Druck in den mit den Leitungen
30
verbundenen Kammern zwischen Rotor und Stator, und der Rotor wird
- wie in F i g. 2 dargestellt -
entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung
mit einem dem Flüssigkeitsdruck in den Kammern proportionalen Drehmoment angetrieben.
Wenn der Rotor 12 entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung umläuft, wird Flüssigkeit
von den Zuleitungen auf der entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung liegenden Seite
einer jeden Nut 20 des Stators zu den Ableitungen geführt, die von jeder Nut 20
in Uhrzeigerrichtung liegen. Die Flüssigkeit strömt entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung
längs der Seite 22 des Stators. Wenn die Flüssigkeit die Ableitungen erreicht, strömt
sie durch diese radial in das Innere des Stators und durch den in F i
g. 3 rechten Verteiler 28 aus dem Stator ab. Auf diese Weise wird
der Druck der in die Maschine strömenden Flüssigkeit in ein mechanisches, an den
Rotor 12 abgegebenes Drehmoment umgewandelt.
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Der Betrieb der Drehkolbenmaschine als Pumpe erfolgt in umgekehrter
Weise, wie der Betrieb als Motor. Wenn man ein mechanisches Drehmoment auf den Rotor
12 ausübt, dann läuft der Rotor relativ zum Stator 10 um. Wenn die Kammern
zwischen dem Rotor und dem Stator mit Flüssigkeit gefüllt sind, wirkt dabei eine
Kraft auf die Verdrängerwalzen 24 und 34, so daß diese mit den gegenüberliegenden
Oberflächen des Rotors bzw. Stators in Berührung gebracht werden und dann die Flüssigkeit
von den Zuleitungen zu den Ableitungen längs der Seite 22 in ähnlicher Weise gefördert
wird, wie beim Betrieb als Motor.
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Die hier beschriebene Drehkolbenmaschine arbeitet mit maximalem Wirkungsgrad,
wenn der Zentrumswinkel zwischen benachbarten Verdrängerwalzen 34 des Rotors gleich
dem Zentrumswinkel zwischen den am Umfang des Stators angeordneten Flüssigkeitszu-
und -ableitungen30 einer jeden Seite 22 des Stators ist.
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Während der Rotor 12 entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn um den
Stator 10 umläuft, streichen die Verdrängerwalzen 34 nacheinander über eine
Flüssigkeitsableitung, eine Nut 20 und eine Verdrängerwalze 24, eine Flüssigkeitszuleitung,
eine Seite 22 und dann wieder über eine Flüssigkeitsableitung usw. Durch die Walzen
34 wird nur während der Zeit eine Kraft ausgeübt, während der sie sich von einem
Flüssigkeitseinlaß zu einem Flüssigkeitsauslaß über die Seite 22 bewegen. Während
dieser Bewegung ist es von größter Wichtigkeit, daß eine Flüssigkeitsdichtung zwischen
den Walzen 34 und der Oberfläche des Stators 10 vorhanden ist.
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Aus F i g. 4 ersieht man, daß an der Oberfläche des Stators
neben den Nuten 20 Flächenabschnitte 36
vorgesehen sind, die in und entgegengesetzt
zur Uhrzeigerrichtung von den Nuten 20 längs des Nennkreises bis über die Flüssigkeitszu-
und -ableitungen 30
verlaufen. Anschließend verlaufen die Seiten 22 längs
einer Kurve, deren Krümmungsradius größer ist als der Nennradius, so daß die Oberfläche
der Seiten 22 vom Nennkreis zurückspringt. Diese Form hat zur Folge, daß die Verdrängerwalzen
34, während sie den Umfang des Stators 10 berühren und über die Flüssigkeitseinlässe
30 neben den Nuten 20 des Stators 10 geführt werden, nicht infolge
des hohen Einlaßdruckes der Flüssigkeit von der Oberfläche des Stators
10 abgehoben werden können. Die Abmessungen sind so gewählt, daß die Walzen
34 nicht frei über die Flüssigkeitseinlässe 30 springen können und daß diese
Walzen 34 hinter den Flüssigkeitseinlässen
30 sofort die
Oberfläche des Stators 10 berühren, so daß fast augenblicklich eine Flüssigkeitsabdichtung
zwischen den Walzen 34 und dem Stator 10 erfolg-L Aus den F i g. 2
und 4 ersieht man, daß die innere Umfangsfläche des Rotors 12 in ähnlicher Weise
profiliert ist, wobei Flächenabschnitte 48 vorgesehen sind, die neben entgegengesetzten
Seiten der Nuten 32 längs des Nennkreises verlaufen. Diese Flächenabschnitte
48 können, wie z. B. bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 bis
7, eine analoge Funktion wie die Flächenabschnitte 46 des Stators
10 erfüllen, Bei der vorliegenden Ausführungsform müssen die Verdrängerwalzen
24 und 34 nicht den gleichen Durchmesser haben. Es genügt, wenn der Radius der Walzen
24 größer ist als die radiale Abweichung der Seiten 36 des Rotors 12 vom
Nennkreis und der Radius der Walzen 34 größer ist, als die radiale Ab-
weichung
der Seiten 22 des Stators 10 vom Nennkreis.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Verdrängerwalzen 24
und 34 übereinandergeführt, wobei sie dann zu einer, im Querschnitt gesehen, Zweipunktberührung
in ihren entsprechenden Nuten gebracht werden. Ein Berührungspunkt liegt am Boden
und ein anderer an der Seitenwand der Nut. Da Flüssigkeit in einer praktisch flüssigkeitsdichten
Kammer zwischen der Verdrängerwalze und der Nut in einer Ecke der Nut abgesperrt
ist, ist eine erhebliche Kraft erforderlich, um die Walze aus der Nut herauszuheben.
Offensichtlich wird durch die Größe der dazu notwendigen Kraft der erforderliche
minimale Einlaßdruck festgelegt, bei dem die Drehkolbenmaschine noch als Motor arbeiten
kann, und die minimale Rotordrehzahl, bei der sie noch als Pumpe arbeiten kann.
Für eine beste Anpassungsfähigkeit im Betrieb der Drehkolbenmaschine -ist
es wünschenswert, daß diese Minimalwerte so gering wie möglich sind. Infolgedessen
ist es vorteilhaft, in den Böden der Nuten 20 und 32 in Abständen Rinnen
49 anzubringen, die überströmkanäle unter den Walzen bilden.
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In den F i g# 5 bis 7 ist eine weitere Ausführungsform
einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Drehkolbenmaschine dargestellt. Bei dieser
dient das äußere Hauptteil 50 als Stator und das innere Hauptteil
52 als Rotor. Der Rotor ist durch die Deckel 54 konzentrisch zum Stator gelagert,
die mittels Schrauben 56 an den Stirnseiten des Stators 50 befestigt
sind. Diese Deckel tragen Wälzlager 58 für die Wellenstummel 60 des
Rotors. Zur Gewichtsverminderung des Rotors können diese Wellenstummel
60
hohl ausgebildet sein.
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Der Stator 50 hat vier in gleichen Abständen angeordnete und
in Axialrichtung verlaufende Nuten 62,
deren Öffnungsränder auf dem Nennkreis
liegen und die den inneren Umfang des Stators in vier Wandstücke oder Seiten 64
unterteilen, deren jede vom Nennkreis zurückspringt. Wie bei der ersten Ausführungsform
sind auch hier zu beiden Seiten der Nuten 62 des Stators längs des Nennkreises
verlaufende Flächenabschnitte bzw. Streifen 66 vorgesehen. In jeder der Nuten
62 befindet sich eine Verdrängerwalze 68, deren Durchmesser etwas
kleiner ist als die Tiefe und wesentlich kleiner als die Breite der Nuten
62,
Der Rotor 52 hat an seinem Umfang fünf in gleicher Umfangsteilung
in Axialrichtung verlaufende Nuten 70, die am Umfang des Rotors praktisch
am Nennkreis münden. Diese Nuten 70 unterteilen den Umfang des Rotors
52 in fünf Seiten 72, die längs einer Kurve verlaufen, deren Krümmungsradius
größer ist als der Nennradius, so daß sie gegen den Nennkreis zurückgesetzt sind.
Den Flächenabschnitten oder Streifen 66 des Stators entsprechende Flächenabschnitte
sind am Rotor 52 nicht vorgesehen und auch nicht erforderlich. Der Durchmesser
der Verdrängerwalzen 74 ist etwas kleiner als die Tiefe der Nuten 70 und
wesentlich kleiner als deren Breite. Wie bei der ersten Ausführungsform ist der
Radius der Verdrängerwalzen 74 größer als die radiale Ab-
weichung der Seiten
64 des Stators vom Nennkreis, und der Radius der Walzen 68 ist größer als
die radiale Abweichung der Seiten 72 des Rotors vorn Nennkreis.
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Die Flüssigkeit wird in folgender Weise der Drehkolbenmaschine zu-
und abgeführt: An den Innenflächen der Deckel 54 sind Ringnuten 76 vorgesehen,
deren mittlerer Durchmesser größer als der Nennkreisdurchmesser ist. Gegenüber den
Ringnuten 76
sind an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Stators
50 entsprechende Ringnuten 78 vorgesehen, Die Ringnuten
76 und 78 bilden zusammen jeweils einen ringförmigen Kanal, der als
Einlaß- oder als Auslaßhauptverteiler dient. Von diesen Hauptverteilern führen Kanäle
80 etwa in Axialrichtung durch die Deckel 54 nach außen. Die äußeren Enden
dieser Kanäle 80 haben Innengewinde 82, die in die Anschlußstutzen
eingesehraubt werden können. Die Hauptverteiler sind mit dem Hohlraum des Statots
50 -über Nebenverteiler 84 verbunden, die als axiale Bohrungen im Stator
ausgeführt sind, und von deneft in Radialrichtung verlaufende Kanäle 86,
die sich zwischen den Nebenverteilern 84 und den Flächenabschnitten 66 des
Stators erstrecken, in den Statorhohlraum führen. Einer der durch die Ringkanäle
76
und 78 zwischen dem Deckel 54 und dem Stator 50
gebildeten
Hauptverteiler hat über Nebenverteiler 84 und Kanäle 86 mit den entgegengesetzt
der Uhrzeigerrichtung von den Nuten 62 des Stators liegenden Flächenabschnitten
Verbindung, während der andere der Hauptverteiler Über die entsprechenden Nebenverteiler
84 und Kanäle 86 mit den Flächenabschnitten verbunden ist, die von den Nuten
62 des Stators aus in Uhrzeigerrichtung liegen. Beim Betrieb der Drehkolbenmaschine
als Motor oder als Pumpe kann jeder der Hauptverteiler als Einlaß- oder Auslaßverteiler
dienen.
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Um den Flüssigkeitsverlust aus den Hauptverteilern längs der Berührungsfläche
zwischen den Dekkeln 54 und dem Stator 50 möglichst gering zu halten, ist
ein Einlegering 88 längs des äußeren Umfangs eines jeden Hauptverteilers
vorgesehen. Diese Ringe 88 wirken auf ihren Rückseiten mit Dichtungsringen
89 zusammen, die in Nuten der danebenliegenden Deckel 54 eingelassen sind.
In ähnlicher Weise wird ein Verlust von Flüssigkeit längs der Spalte zwischen den
Deckeln 54 und dem Rotor 52 durch Dichtungsringe 90 und
92 verhindert.
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Der Betrieb dieser zweiten Ausführungsform des Flüssigkeitskraftwandlers
erfolgt fast genauso wie bei der ersten Ausführungsform, außer das bei dieser zweiten
Ausführungsform der vom inneren Hauptteil gebildete Rotor 52 in Abhängigkeit
vom Flüssigkeitsdruck in einem der Hauptverteiler umläuft.
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Wie bei der ersten Ausführungsform gemäß F i g. 1
bis 4, ist
es auch bei der zweiten Ausführungsform
vorteilhaft, in den Böden
der Nuten 62 und 70 im Abstand angeordnete überströmrinnen 94 vorzusehen.
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F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der die überströmrinnen
in den Nuten 62 und 70 weggelassen werden können.
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Aus dieser F i g. 7 ersieht man, daß die Deckel 54 an ihrer
Innenfläche je mit im Abstand angeordneten konzentrischen Ringkanälen
96 und 98 versehen sind. Die äußeren Kanäle 96 haben vom Nennkreis
einen solchen Abstand, daß sie mit dem unteren Teil der Nuten 62 des Rotors
in Verbindung stehen. Die radiale Breite der Kanäle 96 ist kleiner als der
Radius der in den Nuten 62 liegenden Verdrängerwalzen 68.
Die Ringkanäle
96 stehen mit den verschiedenen Nuten 62 des Rotors in einer Tiefe
in Verbindung, die größer ist als der Radius der in den Nuten 62 liegenden
Walzen 68. Analog stehen die inneren Ringkanäle 98 der Deckel 54 mit
den Nuten 70 des Stators in einer Tiefe in Verbindung, die größer ist als
der Radius der darin liegenden Verdrängerwalzen 74, wobei die radiale Länge dieser
Kanäle 98 kleiner ist als der Radius der Walzen 74. In jedem Deckel 54 stellt
eine Axialbohrung 100 über Kanäle 102 eine Verbindung der beiden Ringkanäle
96 und 98 nach außen her. Diese Bohrungen 100 haben an der
Außenseite der Deckel 54 Innengewinde zum Einschrauben von Anschlußstutze.n.
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Die Bohrungen 100 werden mit einem außerhalb der Drehkolbenmaschine
liegenden Flüssigkeitskreis wahlweise verbunden. Bei Verwendung der Maschine als
Motor werden die beiden Bohrungen 100 mit dem Flüssigkeitseinlaß verbunden,
so daß Druckflüssigkeit über die Kanäle 102 in die Ringkanäle 96 und
98
und von dort zu den Böden der Nuten 62 und 70 des Rotors
und Stators geleitet wird. Diese Flüssigkeit will aus den Nuten ausfließen und nimmt
dabei die Walzen 68 und 74 mit, wodurch diese schneller in Arbeitsstellung,
d. h. in Anlage an den gegenüberliegenden Oberflächen des Rotors bzw. Stators
gebracht werden. Wenn die Walzen in Arbeitsstellung sich befinden, wirken sie als
Dichtung in bzw. an ihren Nuten 62 und 70 und die Ringkanäle
96 und 98
bedingen daher keinen nennenswerten Druckflüssigkeitsverlust.
Durch die Verwendung des Hilfsflüssigkeitsweges mit den Ringkanälen 96 und
98 werden die Rinnen in den Nuten 62 und 70 überflüssig.
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Wenn die Maschine als Pumpe betrieben werden soll und während des
Anfahrens am Auslaß noch kein Flüssigkeitsdruck herrscht, können die Verdrängerwalzen
68 und 74 nur dann ordnungsgemäß abdichten, wenn der Rotor mit verhältnismäßig
hoher Geschwindigkeit umläuft. Die Geschwindigkeit, mit der der Rotor umlaufen muß,
damit die Walzen dichten und eine Pumpwirkung auftreten kann, hängt wesentlich auch
von der Viskosität der Arbeitsflüssigkeit ab. Durch eine kurzzeitige Verbindung
der Bohrungen 100 mit einer Druckflüssigkeitsquelle könnten die Verdrängerwalzen
rasch geschlossen werden, selbst wenn der Rotor nicht mechanisch angetrieben wird.
Der die Ringkanäle 96 und 98 enthaltende Leitungsweg könnte zum vorzeitigen
Schließen der Walzen 68 und 74 verwendet werden, so daß die Maschine sofort
als Pumpe zu arbeiten beginnt, wenn der Rotor in Drehung versetzt wird, auch wenn
die Rotordrehzahl noch gering ist.
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Für einen normalen Pumpbetrieb werden zweckmäßigerweise die Bohrungen
100 mit dem Flüssigkeitsauslaß bzw. mit der Hochdruckseite der Pumpe verbunden.
Bei Verwendung der Ringkanäle 96 und 98 muß der seitliche Spielraum
der Verdrängerwalzen 68, 74 in den Nuten 62 bzw. 70 des Rotors
oder Stators nicht so groß sein wie bei der Ausführung ohne Ringkanäle, bei welcher
die Druckflüssigkeit nur aus den Arbeitskammern der Maschine in die Nuten gelangen
kann.