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Die Erfindung betrifft eine parallelachsige Umlaufkolbenmaschine mit
einem Mantel, dessen Lauffläche achsnahe und achsferne Zonen aufweist,_ und
einem Kolben, bestehend aus einer Kolbennabe und Kolben-Schiebern, wobei zwischen
zwei achsnahen Zonen je eine Arbeitskammer gebildet wird, die von der Lauffläche
des Mantels, dem Kolben und Seitenteilen begrenzt ist und in der mindestens ein
Kolbenschieber an der Lauffläche des Mantels anliegt.
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Derartige Maschinen sind bekannt, konnten bisher aber nur für beschränkte
Drücke des Betriebs- oder Arbeitsmediums ausgebildet werden. Die Anwendung von hohen
und höchsten Drücken bringt verschiedenartige Probleme mit sich.-Einerseits müssen
die Kolbenschieber sehr stabil ausgebildet werden, um den bei hohen Drücken auftretenden
Kräften genügende Festigkeit entgegensetzen zu können. Bildet-man die Kolbenschieber
aber massiv aus, so zeigt sich, daß bei einer als Motor betriebenen Maschine die
Kolbenschieber jeweils nach dem Unterfahren der die Arbeitskammern trennenden Trennwände
in den dem Druck des Arbeitsmediums unterliegenden Arbeitsraum hineinbewegt werden.
Ein massiver Schieber würde hierbei Arbeitsmedium verdrängen und er würde gleichzeitig
einer seinem Querschnitt und dem Druck des Arbeitsmediums entsprechenden Kraft unterliegen,
die seiner Verstellbewegung entgegenwirkt. Bei der Anwendung von hohen und höchsten
Drücken würden diese Kräfte sehr groß, was sich gerade deshalb besonders nachteilig
auswirkt, weil die Anwendung hoher und höchster Drücke zu kleinen Abmessungen der
Maschine führt, welche also nur eine beschränkte Dimensionierung der für die Bewegung
der Kolbenschieber erforderlichen Teile zuläßt. Bei der Anwendung hoher und höchster
Drücke werden zudem besonders hohe Anforderungen an die Dichtung zwischen der Druckseite
und der entlasteten Seite der Kolbenschieber gestellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine allen diesen Anforderungen
entsprechende Ausbildung einer Umlaufkolbenmaschine der eingangs geschilderten Art
zu schaffen.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Seitenteile in an
sich bekannter Weise mit dem Kolben fest verbunden und die Kolbenschieber in den
Seitenteilen geführt sind und daß die Kolbenschieber rohrförmig mit offenen Enden
ausgebildet sind. Die Rohrform der Kolbenschieber kann hierbei im Querschnitt rund,
quadratisch oder rechteckig sein. Aus Fertigungsgründen wird man jedoch der runden
bzw. kreisförmigen Querschnittsform den Vorzug geben.
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Durch die rohrförmige Ausbildung der Kolbenschieber wird ihnen eine
große Festigkeit verliehen. Die offenen Enden der Kolbenschieber bieten zudem die
Gewähr, daß beim Einschieben der Kolbenschieber in die Arbeitskammer das durch den
Kolbenschieber verdrängte Medium durch den Kolbenschieber abströmen und in den vom
Kolbenschieber zufolge seiner Verschiebebewegung freigegebenen Raum eindringen kann.
Es befindet sich also an beiden Rohrenden während der Bewegung der Kolbenschieber
der gleiche Druck, wodurch die Verstellkräfte denkbar gering werden. Das Arbeitsmedium
wird durch den Kolbenschieber auch nicht in die Arbeitskammer hineinverdrängt, sondern
kann zum rückwärtigen Ende des Kolbenschiebers abströmen.
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Die rohrförmige Ausgestaltung der Kolbenschieber bringt den weiteren
Vorteil mit sich, daß sie trotz ihrer großen Festigkeit nur ein verhältnismäßig
geringes Gewicht aufweisen. Außerdem -wird an der Berührungsstelle zwischen den
Kolbenschiebern und den Seitenteilen eine verhältnismäßig große Dichtlänge erzielt,
welche insbesondere bei den zur Anwendung gelangenden hohen und höchsten Drücken
einen wesentlichen Vorteil bietet.
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Die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung können im Rahmen der
Erfindung vorteilhaft auch angewendet werden auf geschränktachsige Umlaufkolbenmasc,hinen
mit axial sich erstreckenden Laufflächen oder auf Umlaufkolbenmaschinen, bei denen
die Achse der Kolbenschieber in einem von 90° abweichenden Winkel zur Radialebene
verläuft.
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Es ist bereits eine parallelachsige Umlaufkolbenmaschine bekanntgeworden,
bei welcher die Seitenteile mit dem Kolben fest verbunden und die Kolbenschieber
in den Seitenteilen geführt sind. Die Anwendung dieser Merkmale bei Maschinen gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. der Ansprüche 2 und 3 ist für den Durchschnittsfachmann
nahehegend und soll nicht unter=Seliütz stehen. Ebenso sind bereits geschränktachsige
Maschinen mit im Querschnitt rohrförmigen Kolbenschiebern bekannt, deren Enden aber
abgeschlossen-sind.
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Vielmehr wird nur für die Kombination der im Anspruch 1 bzw. den Ansprüchen
2 oder 3 genannten Merkmale Schutz begehrt.
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Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß
die--rohrförmigen Kolbenschieber durch einen oder mehrere Stege auf ihrer Innenseite
verstärkt sind. Dadurch-erhalten die Kolbenschieber eine besonders große Stabilität,
ohne daß ihr Gewicht in zulässigem Maße ansteigt.
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Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist es, daß die
Kolbenschieber aus zwei nebeneinander angeordneten Rohren zusammengesetzt sind.
Dieses Merkmal bringt einerseits die Vorteile des rohrförmigen Schiebers mit sich
und andererseits eine in Umlaufrichtung verhältnismäßig geringe Ausdehnung der Schieber,
so daß es insbesondere bei solchen Maschinen empfehlenswert ist, die über den Umfang
verteilt nicht nur zwei, sondern drei oder mehr Trennwände und damit mehrere Arbeitskammern
aufweisen.
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Noch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht
schließlich darin, daß der rohrförmige Kolbenschieber an seinem der Lauffläche zugeordneten
Ende in an sich bekannter Weise eine Dichtung aufweist.
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An Hand der Zeichnung und der folgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Radialschnitt durch die
Mitte der ringförmigen Arbeitskammer einer parallelachsigen Umlaufkolbenmaschine,
F i g. 2 einen Axialschnitt durch die parallelachsige Umlaufkolbenmaschine nach
F i g. 1, F i g. 3 einen Querschnitt durch die Einbettung eines runden Kolbenschiebers
in die Seitenteile des Kolbens, F i g. 4 einen Querschnitt durch einen runden Kolbenschieber,
welcher durch einen inneren Steg verstärkt ist, F i g. 5 einen Querschnitt durch
einen aus zwei nebeneinander angeordneten Rohren bestehenden Kolbenschieber,
F
i g. 6 einen Axialschnitt durch eine geschränktachsige Umlaufkolbenmaschine.
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Nach F i g. 1 und 2 besteht die parallelachsige Umlaufkolbenmaschine
im wesentlichen aus dem feststehenden Mantel 1 und dem umlaufenden Kolben 2.
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Der Mantel 1, welcher mittels der Anschläge 18 fest gelagert ist,
weist an seiner Innenseite eine Lauffläche mit achsnahen Zonen 3 und achsfernen
Zonen 4 auf; zwischen den beiden achsnahen Zonen 3 ergibt sich je eine ringförmige
Arbeitskammer 5, welche durch die Lauffläche des Mantels 1, durch die Außenseite
des Kolbens 2, durch die Seitenflächen der achsnahen Zonen 3 und durch Seitenteile
6 begrenzt werden. Diese Seitenteile 6 sind einstückig mit dem Kolben 2 verbunden,
welcher daher, wie aus F i g. 2 ersichtlich, etwa U-förmigen Querschnitt aufweist.
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Der Kolben 2 besteht aus einer Kolbennabe 7, einem damit verbundenen
Antriebsflansch 14 und aus vier Kolbenschiebern 8, welche im Kolben 2 in Kolbenkammern
9 und in den Seitenteilen 6 geführt sind. Die Kolbenkammern 9 sind an ihrer Rückseite
geschlossen. Es können jedoch auch zwei gleichartig arbeitende, gegenüberliegende
Kolbenkammern 9 miteinander verbunden sein. Die Achsen der Kolbenschieber 8 verlaufen
jeweils in radialer Richtung (F i g. 1); in gleicher Richtung werden auch
die Kolbenschieber 8 bei Drehung des Kolbens 2 durch den Antriebsflansch 14 aus
den Kammern 9 in die jeweilige Arbeitskammer 5 hinein- und wieder aus dieser herausbewegt.
Diese Bewegung erfolgt dadurch, daß die einzelnen Kolbenschieber 8 jeweils über
Hebel mit je einer Rolle 10 verbunden sind, welche entlang einer Kurvenbahn 11 des
Mantels 1 bewegt werden.
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Nach F i g. 2 ist die Kurvenbahn 11 auf der einen Seite und der Antriebsflansch
14 des Kolbens 2 auf der anderen Seite angeordnet, d. h., die Kurvenbahn verläuft
auf der der Antriebsseite entgegengesetzten Seite der Arbeitskammer 5.
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Im Bereich der achsnahen Zone 3 des Mantels 1 ist jeweils eine Einlaßsteueröffnung
12 und eine Auslaßsteueröffnung 13 für das Ein- bzw. Ausströmen eines Arbeitsmediums
vorhanden. Weiterhin ist nach F i g. 1 die achsnahe Zone 3 jeweils so breit ausgebildet,
daß sie eine Kolbenkammer 9 des Kolbens 2 völlig überdeckt. Hierdurch wirkt beim
Unterfahren der achsnahen Zone 3 durch einen Kolbenschieber 8 die nach innen gerichtete
Stirnfläche der achsnahen Zone 3 mit der Außenseite des Kolbens 2 dichtend zusammen,
wodurch die beiden ringförmigen Arbeitskammern 5 stets voneinander getrennt sind.
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Die Kolbenschieber 8 sind jeweils rohrförmig ausgebildet und besitzen
einen kreisförmigen Querschnitt. Wie aus F i g. 3 ersichtlich, ist der Durchmesser
eines jeden Kolbenschiebers 8 größer als die Breite b der Arbeitskammer 5, welche
von den Seitenteilen 6 des Kolbens 2 begrenzt wird. Hierdurch ergibt sich über die
Berührungsfläche a des Kolbenschiebers 8 mit den Seitenteilen 6 eine Abdichtung
zwischen den beiderseits des Kolbenschiebers 8 liegenden Teilen der Arbeitskammer
5. Die Berührungsfläche a entspricht im Bogenmaß entlang des Umfangs des Kolbenschiebers
8 etwa zweimal der Wanddicke des Kolbenschiebers und stellt damit sowohl Abdichtung
als auch Führung des Kolbenschiebers 8 dar.
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Der in F i g. 4 im Querschnitt dargestellte Kolbenschieber 8 ist auf
seiner Innenseite durch einen Steg 15 verstärkt. Der Kolbenschieber kann damit dünnwandig
ausgebildet sein und ein geringes Gewicht aufweisen, was besonders bei schnellaufenden
Maschinen und bei hohen Drücken von Vorteil ist. Die Stirnseite der jeweiligen Kolbenschieber
ist hierbei dickwandig ausgeführt, um ausreichende Dichtlängen zu erzielen.
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In F i g. 5 ist ein Querschnitt durch einen aus zwei nebeneinander
angeordneten Rohren bestehender Kolbenschieber 8 dargestellt. Durch diese konstruktive
Ausführung wird die Abmessung des Kolbenschiebers in Umfangsrichtung verkleinert,
was besonders vorteilhaft ist, wenn die Arbeitskammer 5 in viele Einzelkammern unterteilt
werden soll. Die Führungen für die radialen Bewegungen des Kolbenschiebers 8 zwischen
den Seitenteilen 6 lassen sich auch in diesem Fall durch einfaches Ausbohren der
Kolbennabe 7 herstellen. Da jedoch die beiden Rohre des Kolbenschiebers infolge
ihrer Abmessungen eine geringere Dichtfläche mit den jeweiligen Seitenteilen ergeben,
läßt sich die Dichtwirkung durch zusätzliche Dichtungen 16 verbessern.
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In F i g. 6 ist eine geschränktachsige Umlaufkolbenmaschine dargestellt.
Hierbei bewegen sich die Kolbenschieber 8 parallel zur Drehachse 17 des Antriebsflansches
14 zwischen den Seitenteilen 6 des Kolbens 2 und sind in diesen, wie im vorhergehenden
beschrieben, geführt. Die jeweilige Kurvenbahn 11, in welcher sich die über Hebel
mit den Kolbenschiebern 8 verbundenen Rollen 10 bewegen, ist am inneren Umfang des
Mantels 1 angeordnet. Der Mantel 1 mit den achsnahen Zonen 3 ist über die Anschläge
18 wiederum drehfest gelagert.