-
Druckmittelbetriebener Drehkolbenmotor Die Erfindung betrifft einen
druckmittelbetriebenen Drehkolbenmotor mit Arbeitskammern in Form zweier einander
schneidender Bohrungen und mit jeweils koaxial in jeder Bohrung umlaufenden, paarweise
zahnradähnlich zusammenarbeitenden Drehkolben der Northey-Form, wo ein zylindrischer
Nabenkörper je einen zahnähnlichen Kolben trägt und daneben eine zahnlückenartige
Ausnehmung aufweist, in die der Zahnkolben des Gegendrehkolbens zeitweise eingreift,
ferner mit je einer stirnseitigen Einlaßöffnung in jeder Arbeitskammer, welche innerhalb
des von dem Nabenkörper des einen der beiden Drehkolben der betreffenden Arbeitskammer
bedeckten Stirnwandbereiches, und zwar innerhalb der von der Ausnehmung des betreffenden
Kolbens überstrichenen Ringzone, liegt.
-
Es ist bereits eine Drehkolbenmaschine bekannt, bei der innerhalb
des von der Ausnehmung eines Drehkolbens überstrichenen Ringbereiches der Arbeitskammerstirnwandung
eine Austauschöffnung vorgesehen ist. Bei Verwendung dieser Maschine als druckmittelbetriebener
Motor kann die Maschine dann nicht anlaufen, wenn die stirnseitige Austauschöffnung
von dem Drehkolben abgedeckt ist, was in der Mehrzahl der Fälle der Fall ist, da
sich die Austauschöffnung nur über einen geringen Umfangsbereich erstrecken kann,
damit der Wirkungsgrad nicht zu klein wird.
-
Es ist ferner ein Drehkolbenexplosionsmotor mit einer Kompressorkammer
bekannt, die eine stirnseitige von dem Nabenkörper eines Drehkolbens überdeckte
Ansaugöffnung aufweist. Auch hier ergibt sich eine Totpunktstellung, so daß auch
eine solche Arbeitskammer in einem druckmittelbetriebenen, selbstanlaufenden Drehkolbenmotor
keine Verwendung finden kann.
-
Schließlich ist eine Drehkolbenpumpe mit einer Arbeitskammer in Form
zweier sich durchdringender Zylinder und mit je zwei ringsegmentartigen Kolben,
die beim Umlauf zwei ringartige Zylinderkammern bilden, bekannt, wobei für jede
Zylinderkammer eine Auslaßöffnung vorgesehen ist. Eine solche Anordnung wäre jedoch
bei einem druckmittelbetriebenen Drehkolbenmotor nicht anwendbar, da die öffnungen,
die außerhalb des Nabenkörpers liegen würden, eine erhebliche Verschlechterung des
Wirkungsgrades mit sich bringen müßten.
-
Aufgabe der Erfindung ist die Gestaltung eines druckmittelbetriebenen
Drehkolbenmotors der eingangs genannten Art, der aus jeder Stellung heraus anlaufen
kann.
-
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß bei Verwendung
von zwei auf gemeinsamen Wellen sitzenden und in zwei koaxialen Arbeitskammern zusammenarbeitenden
Drehkolbenpaaren, bei denen jeweils die beiden auf einer gemeinsamen Welle sitzenden
Drehkolben bezüglich des Zahnkolbens um 180° gegeneinander versetzt sind, außer
der je Umdrehung einmal freigegebenen Haupteinlaßöffnung jeder Arbeitskammer wenigstens
eine Hilfseinlaßöffnung im Drehbereich des gleichen Nabenkörpers wie die Haupteinlaßöffnung
dieser gegenüber derart versetzt angeordnet sind, daß wenigstens eine der beiden
Arbeitskammern mit der Druckmittelzufuhr verbunden ist, wenn die Haupteinlaßöffnungen
beider Arbeitskammern momentan jeweils durch je einen Drehkolben versperrt sind.
-
Man erzielt somit bei einem Motor mit nur zwei Arbeitskammern einen
Selbstanlauf. Die Hilfseinlaßöffnungen haben einen vergleichsweise geringen Querschnitt,
so daß sie im Lauf des Motors keine merkliche Verschlechterung des Wirkungsgrades
bedingen. Der durch diese Mlfseinlaßöffnungen mögliche Einstrom von Druckmittel
reicht jedoch für die Anlaßphase völlig aus.
Zum besseren Verständnis
der Erfindung wird diese nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben,
und zwar zeigt A b b. 1 eine Ansicht im senkrechten Schnitt einer Ausführungsform
der Erfindung, A b b. 2 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 11-I1 der A b b.1,
A b b. 3 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie III-III der A b b. 1.
-
Der dargestellte dTuckmittelbetriebene Drehkolbenmotor weist ein Gehäuse
A auf, das aus zwei Teilen 1 und 2 besteht, welche mit Stirndeckeln 3 und 4 versehen
sind. Ein Drehkolbenpaar 7 und 8 ist luftdicht und drehbar in einer Arbeitskammer
in Form zweier einander schneidender Bohrungen 24 und 25 gelagert, und ein weiteres
Drehkolbenpaar 9 und 10 ist in einer Arbeitskammer in Form zweier einander schneidender
Bohrungen 27 und 28 luftdicht und drehbar gelagert, wobei die Drehkolben 7 und 9
auf einer gemeinsamen drehbaren Welle 6 angeordnet sind und die Drehkolben 8 und
10 auf einer anderen gemeinsamen drehbaren Welle 5 sitzen. Ferner sind zwei Zahnräder
11 und 12 vorgesehen, die miteinander im Eingriff stehen und auf den Wellen 6 und
5 befestigt sind, um eine gegenläufige Drehung der Wellen zu bewirken. Die Wellen
6 und 5 sind in Lagern 6 a, 6 b und 5 a und 5 b des Gehäuses
A drehbar gelagert. Die Drehkolben 7, 8, 9 und 10 sind je mit einem von einem
Nabenkörper abstehenden Zahnkolben 13, 14, 15 bzw. 16 und einer Ausnehmung 13
a,14 a,15 a bzw. 16 a ausgebildet, wobei die Zahnkolbenfederpaare zueinander
winkelig um 90° versetzt sind und jede Ausnehmung derart gestaltet ist, daß die
Drehung des Nabenkörpers nicht durch die Bewegung des Zahnkolbenarms des Gegendrehkolbens
beeinträchtigt wird, der Nabenkörper sich jedoch in enger Berührung mit dem Gegendrehkolben
befindet. Die Stirndeckel 3 und 4 sind mit einer Druckmittelhaupteinlaßöffnung 20
bzw. 23 versehen, die so angeordnet sind, daß sie mit den Ausnehmungen 14 a und
16 a über einen bestimmten Drehwinkel in Verbindung stehen. Die Öffnung 20 ist durch
eine Einlaßkammer 19 abgedeckt, die ihrerseits mit einer Einlaßleitung 17 über ein
Sieb 18 in Verbindung steht, während die Öffnung 23 durch eine weitere Einlaßkammer
22 abgedeckt ist, die ihrerseits mit der Einlaßkammer 19 über einen in der drehbaren
Welle 5 vorgesehenen Kanal 21 in Verbindung steht. Die Deckel 3 und 4 sind zusätzlich
mit engen Hilfseinlaßöffnungen 31 und 32 versehen, welche in der Nähe der Haupteinlaßöffnungen
20 und 23 vorgesehen sind.
-
Die Arbeitsweise der in A b b. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform
ist wie folgt: Wenn ein Druckmittel, beispielsweise Drucköl, der Einlaßleitung 17
von einer nicht gezeigten Druckmittelquelle zugeführt wird, tritt diese in die Einlaßkammer
19 durch das Sieb 18 ein und gelangt aus dieser über den Kanal 21 in der
Welle 5 in die Einlaßkammer 22. Wenn die Drehkolben beispielsweise die in den Zeichnungen
dargestellten Stellungen haben, tritt das Druckmittel über die Einlaßöffnung
20 in die Arbeitskammer 25 und dann in die Arbeitskammer 24 ein, wodurch
der Zahnkolben 13 in Bewegung versetzt wird, so daß sich der Drehkolben 7 in der
Pfeilrichtung dreht, wobei das sich vor dem Zahnkolben 13 befindende Druckmittel
durch die Auslaßöffnung 26 und eine Auslaßleitung 30 verdrängt wird. Das auf diese
Weise verdrängte Druckmittel kann zur Einlaßseite der Druckmittelquelle zurückgeführt
werden.
-
Andererseits wird, wenn die Ausnehmung 15 a bei der Drehung
der Drehkolben mit der Haupteinlaßöffnung 23 fluchtet, die Arbeitskammer 28 über
den Kanal 21, die Einlaßkammer 22 und die Einlaßöffnung 23 mit Druckmittel beliefert,
so daß der Zahnkolben 15 bewegt wird, wodurch der Drehkolben 9 in der gleichen Drehrichtung
wie der Drehkolben 7 in Drehung versetzt wird, wobei das sich vor dem Zahnkolben
15 befindende Druckmittel durch die Auslaßöffnung 29 und die Auslaßleitung
30 verdrängt wird.
-
Auf diese Weise wird eine fortlaufende Drehung der Drehkolben erzielt,
solange der Einlaßleitung 17 Druckmittel zugeführt wird.
-
Es kann jedoch der Fall eintreten, daß die Drehkolben 8 und 10 in
einer Stellung zum Stillstand kommen, in welcher die Haupteinlaßöffnungen 20 und
23 von den Ausnehmungen 14 a und 16 a getrennt sind. In dieser Stellung ist
eine Ingangsetzung des Motors unmöglich, da Druckmittel in keine der Arbeitskammern
25 und 28 eintreten kann. Da jedoch hinter den Haupteinlaßöffnungen 20 und 23 Hilfseinlaßöffnungen
31 und 32 vorgesehen sind, steht, selbst wenn die Drehkolben 8 und 10 sich in einer
Stellung befinden, in der die Haupteinlaßöffnungen 20 und 23 keine Verbindung mit
den Ausnehmungen 14 a und 16 a haben, mindestens eine der Hilfseinlaßöffnungen
31 und 32 mit einer der Ausnehmungen in Verbindung. Die Drehkolben können daher
in jeder Stellung in Gang gesetzt werden.
-
Im allgemeinen kann bei einem druckmittelbetriebenen Drehkolbenmotor
eine vollkommen luftdichte Abdichtung zwischen den Drehkolben und dem Gehäuse nicht
erwartet werden, da es sehr schwierig ist, Kolbenringe von der Art vorzusehen, wie
sie bei Kolbenmotoren mit hin- und hergehenden Kolben verwendet werden. Bei umlaufenden
druckmittelbetriebenen Motoren muß daher die Druckmitteldurchflußmenge so groß als
möglich gemacht werden, um die durch das Lecken des Arbeitsmittels verursachte Wirkung
zu verringern. Zu diesem Zweck muß der von den Drehkolben bestrichene wirksame Raum
so groß als möglich gehalten werden. Dementsprechend wird vorzugsweise nur ein Zahnkolben
je Rotor vorgesehen. Unter Berücksichtigung dieses Umstandes und der folgenden Forderungen,
a) daß eine genaue Bearbeitung und ein komplizierter Aufbau sowie eine komplizierte
Konstruktion soweit als möglich vermieden werden müssen, b) das Entspannungsverhältnis
des Arbeitsmittels so groß als möglich gehalten werden muß, c) ein Totpunkt der
Drehung vermieden werden muß, wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß es
vorteilhaft ist, die Drehkolben auf nur zwei Gruppen zu beschränken und Hilfseintrittsöffnungen
für den Anlaßvorgang vorzusehen.
-
Erfindungsgemäß ist der Einlaßraum, welcher der Ausnehmung zu dem
Zeitpunkt entspricht, an welchem der Kolben in Gang gesetzt wird, sehr klein, so
daß das Entspannungsverhältnis des Arbeitsmittels hoch ist und die Leckverluste
sehr klein
werden. Dementsprechend sind die Leistungsabgabe und
der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Motors trotz des Umstandes sehr hoch, daß
er sehr klein und leicht und sein Aufbau sehr einfach ist.