DE1297620B

DE1297620B - Rotations-Kolbenmaschine

Info

Publication number: DE1297620B
Application number: DED40631A
Authority: DE
Original assignee: DORER PAUL EGON
Current assignee: DORER PAUL EGON
Priority date: 1963-01-05
Filing date: 1963-01-05
Publication date: 1969-06-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine mit einem Gehäuse, bestehend aus einem Mantel mit mehrbogiger Innenfläche und Seitenteilen, wobei das Gehäuse von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, deren Exzenter in dem Innenraum des Gehäuses eine kreisende Bewegung ausführt und auf dem Rollkolben sich abwälzen, wobei Rollkolben die Innenfläche des Mantels berühren.
Es ist bereits eine Maschine bekannt, bei der zwischen dem mehrbogigen Mantel mit Innenverzahnung und einem Exzenter mit Außenverzahnung Rollkolben eingeschaltet sind. Letztere bedürfen aber in jedem Falle zu ihrer Führung einer Verzahnung aller aneinander abrollender Teile. Das hat eine teure Herstellung der Maschine, insbesondere der Innenverzahnung zur Folge. Die bei ausreichender Abdichtung nicht durchführbare Abführung des Druckmediums aus der im Eingriff befindlichen Zahnlücke, die starke radiale Drücke entstehen läßt und zur raschen Zerstörung führt, hat unter anderem dazu geführt, daß diese Maschinenart keine praktische Bedeutung erlangte.
Ebenfalls bekannt ist eine Maschine, die zur Führung der Rollkolben zwar ein besonderes Bauteil, jedoch entweder keine kurvenförnügen mehrbogigen Innenmantelflächen oder aber keinen zentral angeordneten Exzenter besitzt. Die Führung der Rollkolben geschieht durch auf einem scheibenförmigen Führungsteil angeordnete Achsen, auf denen wiederum die Rollkolben exzentrisch beweglich angeordnet sind. Die Rollkolben haben während ihrer Bewegung niemals gleichen Abstand zueinander. Nachteil dieser Maschine ist es, daß die Führung der Rollkolben un-Z, Crenau und infolge verhältnismäßig großem Gleitanteil die Reibung und der Verschleiß groß ist. Es findet kein einwandfreies Abrollen statt; auch ist nur eine geringe Kammervolumenänderung möglich. Diesen vorbekannten Maschinen ist gemeinsam, daß ihr volumetrischer Wirkungsgrad über einen bestimmten Wert nicht gesteigert werden kann. Auch wird bei den zwei letztgenannten Maschinen als innere Mantelfläche ein kreis- oder ellipsenförmiger Querschnitt vorgeschlagen, was dann als Folge dieser Konstruktion eine ungleichförmige Bewegung der umlaufenden Massen ergibt.
Weiterhin sind Maschinen bekanntgeworden mit einer epitrochoidenförmigen Innenfläche des Mantels. Hierbei sind in einem mehreckigen Kolben, in dessen Ecken, Rollen als Radialdichtungen eingesetzt, wobei der Kolben auf einem Exzenter umläuft. Hier stehen die Rollen nicht mit dem Exzenter im Eingriff. Bei derartigen Maschinen ist die Herstellung des Kolbens verhältnismäßig schwierig.
Aufgabe der Erfindung ist es, mittels einfacher Produktionsmittel mit möglichst wenig und leicht herstellbaren Teilen einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad zu erzielen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Rollkolben durch eine konzentrisch zum Exzenter drehbar angeordnete Rollkolbenführang drehbar geführtwerden, wobei die Rollkolbenführung derart ausgebildet ist, daß die Achsen der Rollkolben zueinander stets im gleichen Abstand stehen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rollkolben auf einem Lagerteil so gelagert sind, daß sie in an sich bekannter Weise auf ihrem Lagerteil federnd angeordnet sind. Dieses Merkmal ist bei Rollkolben an sich bekannt, hierauf wird kein selbständiger Schutz beansprucht. Schließlich ist vorgesehen, daß Mantel, Exzenter bzw. Exzenterbüchse und Rollkolben gegeneinander in der Axialebene konisch ausgebildet und gegeneinander axial verschiebbar sind. Auch dieses Merkmal ist im Rotationskolbenmaschinenbau an sich bekannt, so daß auch hierauf kein selbständiger Schutz beansprucht wird.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Und zwar eine als Pumpe wirkende Maschine in F i g. 1, 2 und 4, wobei F i g. 1 einen Längsschnitt gemäß Linie G-H in F i g. 2, F i g. 2 einen Querschnitt gemäß Linie A-B in F i g. 1 und F i g. 4 einen Schnitt gemäß Linie C-D in F i g. 1 zeigt.
Ferner eine sowohl als Pumpe wie auch als Kompressor oder Brennkraftmaschine einsetzbare Rollkolbenmaschine, wobei F i g. 6 einen Längsschnitt nach der Linie J-K in F ig. 3, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie E-F in F i g. 6 zeigt; F i g. 5 zeigt die Anordnung mehrerer aneinander sich abwälzender Rollkolben.
Die in den Schnitten F i g. 1, 2 und 4 dargestellten Rotationskolbenmaschinen bestehen im wesentlichen aus dem Gehäuse 1, dem darin eingelassenen Mantel 2, den im Innenraum angeordneten Rollkolben 3, dem Exzenter 4, der darauf drehbar angeordneten Exzenterbüchse 5 und der Rollkolbenführung mit Führungsachsen 7. Der mit seiner Welle in den Seitenscheiben des Gehäuses gelagerte Exzenter 4 zwingt bei seiner Umdrehung die an ihm und an der bogenförmigen Innenmantelfläche sich abwälzenden Rollkolben und ihre Rollkolbenführung 6 zu einer umlaufenden und dabei relativ kreisenden Bewegung und dadurch zu einer Volumenänderung der im Innenraum gebildeten und durch die Rollkolben unterteilten Kammern. Durch die Steueröffnungen 14 erfolgt über die Einlaßkanäle 16 und Auslaßkanäle 17 die Füllung und Leerung der Kammern 19. Eine Umkehrung der Kräfte ergibt eine Antriebsmaschine, z. B. Hydraulikmotor. 13 sind federbelastete bzw. federnde Dichtringe oder -elemente. Die Führung der Rollkolben erfolgt zwangsweise durch ihr Abwälzen an der mehrbogigen Innenfläche des Mantels einerseits und ihrer Lagerung auf der Rollkolbenführung 6 andererseits, so daß die Anwendung eines Relativgetriebes sich erübrigt.
Bei der in F i g. 3 und 6 gezeigten Ausführungsart unischließt das Gehäuse l' den Mantel 2*, der zwecks einfacher Herstellung als ein separates Bauteil gestaltet wurde. In den Gehäuseseitenteilen ist wiederum der Exzenter 4' mit seiner Welle gelagert. Die konischen Rollkolben 3' sind mit ihren Wellenenden in den Führungsscheiben 6' der Rollkolbenführung gelagert, die bei dieser Ausführung aus den Führungsscheiben 6', den Füllstücken 12, den Schrauben 11 und verschiedenen Dichtelementen besteht und ebenfalls auf dem Exzenter gelagert ist. Neben der inneren Mantelfläche sind die Rollkolben 3' und die Exzenterbüchse F' in der Axialebene konisch ausgebildet.
Die beiden letztgenannten Teile sind in den Führungsscheiben 6' axial verschiebbar gelagert bzw. angeordnet, wobei diese mittels Federn 18, öldrucks oder auf andere Weise so gegeneinander verschoben werden, daß eine gute Abdichtung auch bei Ausdehnungen oder Verschleiß gegeben ist. Um dies auf andere Weise zu erreichen, könnten zylindrische Rollkolben auch radial in geringem Maße federnd gelagert werden. Rollkolben 3' und Exzenterbüchse 5' müssen an ihren Stimseiten mit federnden oder federbelasteten Dichtringen U'a oder etwa mittels Ölkammer- oder Labyrinthdichtungen abgedichtet sein. Durch Füllstücke 12 werden die Arbeitskammern 19' im Kleinstzustande auf ein Minimalvolumen oder in die sonst gewünschte Form gebracht. Die durch sie hindurchführenden Schrauben 11 verbinden die Führungsseheiben 6" miteinander zur Rollkolbenfährung. Durch geeignete Mittel werden sie in ihrer genauen Lage fixiert. Ein- und Auslaßkanäle 16" und 17' sind durch Strichlinien angedeutet, sie können diagonal zusammengefaßt oder auf der einen Seite in bekannter Weise durch eine Brennkammer ersetzt werden. Die Füllstücke 12 haben bei dieser Ausführungsart lediglich die Aufgabe, den Verdichtungsraum 19' möglichst klein zu halten, sie können aber bei Ausführungen mit zylindrischen Rollen auch der Führung der Rollen dienen. Vermittels Ritzel 9 und Hohlrad 10 ist eine Möglichkeit einer zusätzlichen Führung der Rollkolbenführung aufgezeigt, die in den meisten Fällen jedoch entbehrt werden kann. 8 ist eine Ausgleichsscheibe zur Auswuchtung der Massenkräfte 13' sind federbelastete Dichtringe bzw. Dichtelemente.
Die Anordnung von Rollenpaaren in einem Mantel Z' zeigt F i g. 5. Rollkolben Y' und Exzenter 4" stehen in abrollendem Verhältnis zueinander und bilden Arbeitsräume 19". Eine derartige Aufteilung ist bereits bekannt.
Außerdem sind die Rollkolben in geringem Maße radial beweglich bzw. federnd angeordnet zum Ausgleich von eventueller Abnutzung und Dehnung usw. Die Anordnung von mehr als zwei Rollkolben pro Dichtstelle ist in manchen Fällen vorteilhaft. Die radiale Federung der Rollkolbenlagerung kann z. B. mittels um die Lagerung angeordneter elastischer Ringe erfolgen.
Bei diesen beschriebenen Ausführungsarten ist ein ruhendes Gehäuse vorgesehen. Eine Umkehrung der kinematischen Verhältnisse durch Rotation des Gehäuses und Festsetzung des Exzenters ist in bekannter Weise anzuwenden.
Die erfindungsgemäße Anwendung der Rollkolbenführung ermöglicht die genaue Zwangsführung der Rollkolben an der mehrbogigen Innenfläche des Mantels. Da deren Konstruktion bekannterweise auf der Abrollung von Kreisen beruht, können die Massenkräfte mit einfachen Mitteln völlig ausgeglichen werden bzw. sind ausgeglichen bei Ausführungen mit umlaufendem Mantel. Der Anteil der gleitenden Reibung wird gegenüber vorbekannten Maschinen wesentlich verringert, und unter Verwendung leicht zu fertigender, runder Teile werden ein hoher volumetrischer Wirkungsgrad bzw. kleine Baumaße der Maschinen und damit wesentliche Fortschritte erzielt.
Die Verwendung der Maschinen nach vorliegender Erfindung kann vornehmlich auf dem Gebiet der Kraft- und Arbeitsmaschinen für flüssige und gasförinige Medien liegen. Anwendungen bei Regelungsaufgaben und Strömungsmessung bieten sich ebenfalls an.

Claims

Patentansprüche: 1. Rotationskolbenmaschine mit einem Gehäuse, bestehend aus einem Mantel mit mehrbogiger Innenfläche und Seitenteilen, wobei das Gehäuse von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, deren Exzenter in dem Innenraum des Gehäuses eine kreisende Bewegung ausführt und auf dem Rollkolben sich abwälzen, wobei Rollkolben die Innenfläche des Mantels berühren, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Rollkolben (3, Y, Y') durch eine konzentrisch zum Exzenter bzw. Exzenterbuchse (4, 4', 4") drehbar angeordnete Rollkolbenführung (6,6) drehbar geführt sind, wobei die Rollkolbenführung (6, 6') derart ausgebildet ist, daß die Achsen der Rollkolben (3, Y, Y) zueinander stets im gleichen Abstand stehen.
2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, wobei die Rollkolben auf einem Lagerteil gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkolben (3, Y, Y') in an sich bekannter Weise auf ihrem Lagerteil federnd angeordnet sind. 3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mantel (2, 2, 2"), Exzenter bzw. Exzenterbuchse (4, 4% 4") und Rollkolben (3, Y, X') gegeneinander in der Axialebene konisch ausgebildet und gegeneinander axial verschiebbar sind.