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Die Erfindung bezieht sich auf eine Umlaufkolbenmaschine mit einem
Außenkörper und einem in diesem exzentrisch auf einer Welle angeordneten, relativ
zum Außenkörper drehbaren kugelförmigen Innenkörper, wobei der Außenkörper mindestens
eine gegen den Innenkörper hin offene, als Arbeitsraum dienende Aussparung aufweist,
in der ein Dichtring (ringförmiges Dichtelement) mit kugeliger Außenfläche verschiebbar
und schwenkbar geführt ist, der mit einer seiner ringförinigen Stimflächen auf der
Umfangsfläche des Innenkörpers gleitet. Eine derartige Umlaufkolbenmaschine ist
unter anderem Gegenstand des Patents 1183 515.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die. Anpressung des Dichtringes
an den Innenkörper durch den Druck des Arbeitsmediums zu verringern. Zur Lösung
dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in die Aussparung eine Lauf-C
t2 büchse mit zylindrischer Innenwand als Lauffläche für den Dichtring eingesetzt
wird, deren dem Innenkörper zugewandte Endfläche senkrecht zur Längsmittelachse
der Laufbüchse lieat. Besonders vorteilhaft ist es, die Laufbüchse so anzuordnen,
daß ihre dem Innenkörper zugewandte Endfläche den äußeren Hüllkreis des Innenkörpers
schneidet. Durch diesen Vorschlag kann der Dichtring eine sehr geringe Wandstärke
erhalten, womit seine druckbeaufschlagte Fläche und sein Gewicht beträchtlich verringert
werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Wand der Aussparung,
die sonst als Lauffläche für den Dichtring dient nicht bearbeitet werden muß. Außerdem
ist bei Verschleiß lediglich die Laufbüchse oder Dichtring auszuwechseln. ßchließlich
können Dichtrin- und Laufbüchse im Auswahlverfahren von vornherein mit geringsten
Toleranzen gepaart werden, wodurch eine gute Ab-
dichtung mit geringem Arbeitsaufwand
erzielt wird.
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Die Laufbüchs3 kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in
ihrer Längsrichtung ver-C C, C schiebbar sein, wobei sie sich am Dichtring abstätzt
und wobei eine Feder vorgesehen ist, die auf die Laufbüchse und über diese auf den
Dichtring in Richtung auf den Innenkörper wirkt. Diese Feder ist vorzuasweise außerhalb
der als Arbeitsraum dienenden Aussparung zwischen der Laufbüchse und dem Außenkörper
angeordnet. Durch diese Anordnung der Feder außerhalb des Arbeitsraumes wird der
schädliche Raum verkleinert und können auch heiße oder aggressive Arbeitsmedien
verwendet werden, denen die Feder nicht ausgesetzt werden darf.
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Um bei verschiebbarer Ausbildung der Laufbüchse möglichst grobe Toleranzen
zulassen zu können, ist es zweckmäßio, die Innenfläche der Aussparung und die Außenfläche
der Laufbüchse zylindrisch auszuführen und zwischen diesen Flächen Dichtuiigsringc
nach Art von Kolbenringen anzuordnen.
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Da die verschiebbare Laufbüchse bei Drehung des Innenkörpers eine
Längsbewegung ausführt, kann sie (r eichzeitic, als Steuerschieber dienen, wenn
entsprechend einem weiteren Vorschlag der Erfindung in der Innenfläche der Aussparung
Steueröffnungen für das Arbeitsmedium vorgesehen werden, die von der Laufbüchse
bei ihrer Längsbewegung übersteuert werden.
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Das vom Innenkörper abgewandte Ende der Laufbüchse kann einen nach
außen gerichteten Flansch aufweisen, der als Ventilsitz für ein den äußeren Abschluß
des Arbeitsraumes bildendes Hubventil dient. Dieser Velltilsit.z kann auf einfache
Weise vor dem Einsetzen der Laufbüchse in die Aussparung, bearbeitet werden im Gegensatz
zu einem Ventilsitz, der von einer Fläche; des Außenkörpers, selbst gebildet ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung gen, in denen
einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt F i
g. 1 eine Umlaufkolbenpumpe nach dem Hauptpatent im Querschnitt, F i Zg.
2 einen Querschnitt einer Umlaufkolbenpumpe mit fest eingesetzter Laufbüchse,
F ! g. 3 einenQuerschnitt einer Umlaufkolbenpumpe mit verschiebbarer
Laufbüchse, F i g. 4 einenQuerschnitt einer Umlaufkolbenpumpe ähnlich F i
g. 2, jedoch mit außerhalb des Arbeitsraumes angeordneter Feder.
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In allen Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Es sei zunächst auf F i 1-. 1 Bezug genommen, in der eine Umlaufkolbenpumpe
entsprechend Abb. 3
des Hauptpatents dargestellt ist. Hierbei ist mit
1 der Außenkörper bezeichnet, in dein eine Welle 2 drehbar gelagert ist,
die einen kugelförmigen Exzenter 3
als Innenkörper trägt. Die Innenfläche
4 des Gehäuses ist zylindrisch, und die Welle 2 ist koaxial zur Längsmittelachse
dieser Innenfläche 4. Auf dein Exzenter 3 sitzt ein Dichtring 5 mit
kugeliger Außenfläche, der durch eine Feder 7 dichtend an die Umfangsfläche
8 des Exzenters 3 angedrückt wird. Der Außenkörper 1 weist
mindestens eine ge"en den Exzenter3 hin offene, als Arbeitsraum dienende Aussparung
9 mit zylindrischer Innenfläche 10 auf, deren Durchmesser dem Außendurchmesser
des kugeligen Teiles des. Dichtringes 5 entspricht. Bei Drehung des Exzenters
3 führt der Dichtring 5 eine hin- und hergehende sowie eine Schwenkbewegung
aus, wodurch das Volumen des Arbeitsrauines 9 verändert wird. Die kuoelige
Außenfläche 6 des Dichtrin-es 5 läßt t> C2 diese Bewegung ohne, Beeinträchtigung
der Dichtung zu.
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In F i g. 1 steht der Exzenter 3 bezüglich des Arbeitsraumes
9 im unteren Totpunkt, d. h., das Volumen des Arbeitsraumes hat sein
Maximum. Um eine Drehunar des Exzenters 3 im Gehäuse 1 zu ennöo,-lichen,
muß der Innendurchmesser der Innenfläche 4 eine bestimmte Mindestgröße, haben und
etwas größer als der Durchmesser des äußeren Hüllkreises des Exzenters
3 sein. Der Mittelpunkt M, der Kugelfläche 6 muß von der Drehachse
M2 der Welle 3
einen Abstand al haben, der gleich oder größer als
d/2 ist, da sonst zwischen dem Dichtring 5 und der Innenwand
10 der Aussparung 9 ein Spalt entstehen würde. Der Abstand
b. des Mittelpunktes M, des Dichtrinaes 5 vom Berührun-skreis zwischen
der Außenfläche 6 des Dichtringes 5 und der Umfangsfläche
8 des Exzenters 3 ergibt sich durch den Schnitt dieser beiden Kugelflächen.
Damit ist auch der Durchmesser ci dieses Berührun-skreises festgelegt. Der Durchmesser
f des Arbeitsraumes 9, der dem Kugeldurchmesser des Dichtringes
5 entspricht, und derDurchmesserc, des Berührungskreises bestimmen die geringstmögliche
Fläche des Dichtringes 5, die von dem Arbeitsmedium im Sinne einer Anpressung
des Dichtringes 5 an den Exzenter 3 beaufschlagt Im
wird. Bei
der erfindungsgemäßen Umlaufkolbenpumpe Z,
gemäß F i g. 2 ist in den
Arbeitsraum 9 eine Laufbüchse
11 eingesetzt, deren
Innenfläche 12 zylindrisch ist und als Lauffläche für die kugelige Außenfläche
6
des Dichtringes 5' dient. Die dem Exzenter 3 zugewandte Endfläche
13 der Laufbüchse 11 liegt senkrecht zu der Längsmittelachse der Laufbüchse.
Diese Laufbüchse kann so eingesetzt werden, daß ihre Endfläche 13 die zylindrische
Innenfläche 4, die wiederum den Durchmesser d hat, schneidet, wobei der Abstand
der Endfläche 13 von der Wellenachse M" mit a2 bezeichnet ist. Der
Abstand des Mittelpuhtes M, der Außenfläche 6 des Dichtringes
5' von der Wellenachse M, kann gleich oder größer als a." jedoch kleiner
als d/2 sein, ohne daß zwischen den Flächen 6 und 12 ein Spalt entsteht.
Wird dieser Abstand kleiner als d/2 gewählt, so wird die Breite
b., kleiner als bi und damit der Durchmesser c" des Berührungskreises zwischen
Dichtring 5'
und Exzenter 3 größer als c,. Daraus ergibt sich, daß
die Wandstärke des Dichtringes 5' bei gleichem Außendurchmesser f kleiner
ist als diejenige des Dichtringes 5 in F i g. 1, wodurch die druckbeaufschla-te
Fläche und damit die Anpreßkraft sowie das Gewicht des Dichtringes verringert werden.
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Das äußere, vom Exzenter 3 abgewandte Ende der Laufbüchse
11 weist einen nach außen gerichteten Flansch 21 auf, der als Ventilsitz
für ein Hubventil 22 dient, welches den Arbeitsraum nach außen begrenzt und unter
der Wirkung einer Feder 23 steht. Die den Dichtring 5' gegen den Exzenter
3 drückende Feder 7 stützt sich an dem Hubventil 22 ab.
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Bei der Ausführung gemäß F i g. 3 ist die Laufbüchse
11' längsverschieblich im Arbeitsraum 9 angeordnet. Sie weist an ihrem
von dem Exzenter 3
angewandten Ende einen nach innen gerichteten Bund 14 auf,
mit dem sie sich am Dichtrin g 5' abstützt. An ihrem Ende ist die
Laufbüchse 11' mit einem Außenflansch 15 versehen, der als Widerlager
für eine sich am Außenkörper 1 abstützende Feder 16 dient. Die Feder
16 drückt den Dichtring 5' über die Laufbüchse 11' dichtend
an den Außenumfang 8
des Exzenters 3. Zwischen der Außenfläche der
Laufbüchse 11' und der Innenwand 10 des Arbeitsraumes 9 sind
Dichtun-srinae 17 nach Art von Kolbenringen angeordnet. Die Laufbüchse
11' kann als Steuerschieber dienen, wenn in die Innenfläche 10
Zufuhr-
und/oder Abfuhrkanäle 18 für das Arbeitsmedium einmünden, die durch die Laufbüchse
11'
bei ihrer Län-sbewegung übersteuert werden. Da die Feder 16 außerhalb
des Arbeitsraumes liegt, ist diese Ausführung auch für heiße, oder aggressive Arbeitsmedien
verwendbar.
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Die den Dichtring 5' gegen den Exzenter 3 drükkende
Feder kann auch dann außerhalb des Arbeitsraumes angeordnet werden, wenn die Laufbüchse
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nicht verschiebbar ist und die Feder demzufolge nicht über die Laufbüchse
auf den Dichtring wirken kann. F i g. 4 zeigt eine derartige Ausführung,
bei der die Laufbüchse 11 wie bei F i g. 2 fest in den Arbeitsraum
9 eingesetzt ist. Der Dichtring 5" weist jedoch an seinem inneren,
dem Exzenter 3 zugewandten Ende einen nach außen gerichteten Flansch 20 auf,
der als Widerlager für die Feder 16' dient, die sich am Außenkörper
1 abstützt. Wie ersichtlich, liegt die7 Feder 16' außerhalb des Arbeitsraumes,
so daß sich in dieser Hinsicht dieselben Vorteile wie bei der Ausführung gemäß F
i g. 3 ergeben.