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Die Erfinduna betrifft eine parallelachsige Drehkolbenmaschine mit
Kämmeingriff mit einem Leistungsteil, das zwei sich diametral gegenüberliegende
Kolben aufweist, die in einem Gehäuse mit ruhendem äußeren und inneren Wandungsteil
umlaufen, sowie einem drehenden Absperrteil, der Schlitze für den Durchtritt der
Kolben aufweist und wobei der Ab-
sperrteil durch den inneren Wandungsteil
läuft.
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Derartige parallelachsige Drehkolbenmaschinen sind bekannt. Eine dieser
bekannten Drehkolbenmaschinen (britische Patentschrift 7441 aus dem Jahre
1909) weist dabei zwei Absperrteile auf, deren Drehmittelpunkte radial außerhalb
der Umlaufbahn des Absperrteiles liegen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß
immer nur ein Kolben des Leistungsteiles mit dem gleichen Absperrteil im Eingriff
steht. Dadurch ergibt sich bei dieser Drehkolbenmaschine, die auf Grund ihrer Ausbildung
auch als parallel-und außenachsige Drehkolbenmaschine mit einfachem Kämmeingriff
bezeichnet werden kann, der Nachteil, daß ein kontinuierlicher Fluß des Arbeitsmediums
durch die Maschine nur mit einem zusätzlichen rotierenden Verteiler möglich ist.
Ferner kann die Synchronisierung der Absperrteile mit dem Leistungsteil nur mittels
eines Zahnrädergetriebes durchgeführt werden, ohne daß dafür noch eine andere Einrichtung
Verwendung finden kann. Ferner ist bei dieser bekannten Maschine das Verhältnis
Bauraum zu Arbeitsraum verhältnismäßig schlecht.
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Es gibt auch parallelinnen- und parallelaußenachsige Drehkolbenmaschinen
mit einfachem Kämmeingriff, bei denen nur ein Absperrteil vorgesehen ist (französische
Patentschrift Nr. 838 890). Diese Drehkolbenmaschinen haben den Nachteil,
daß das Lager des Absperrteiles stark beansprucht wird, da die dem Druck ausgesetzte
Absperrläuferfläche relativ groß ist.
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Ferner ist bei diesen bekannten Drehkolbenmaschinen eine Synchronisierung
des Absperrteiles mit dem Leistungsteil auch nur über ein Zahnradgetriebe möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine parallelachsige Drehkolbenmaschine
der eingangs beschriebenen Art mit einem einzigen Absperrteil zu schaffen, bei der
die Lagerbelastung wesentlich besser als bisher auskompensiert ist, und mit der
es außerdem möglich ist, die Synchronisierung zwischen dem Leistungs- und dem Absperrteil
auch mit anderen Einrichtungen als nur mit einem Zahnradgetriebe durchzuführen.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Drehmittelpunkt
des Leistungsteiles radial innerhalb der Umlaufbahn des Absperrteiles angeordnet
ist, und daß der Winkelabstand zwischen zwei Schlitzen des Absperrteiles so gewählt
ist, daß die beiden Kolben gleichzeitig mit dem Absperrteil im Eingriff stehen.
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Eine diese erfindungsgemäßen Merkmale aufweisende parallelachsige
Drehkolberunaschine mit Kämmeingriff, die auf Grund der Tatsache, daß die beiden
Kolben jetzt gleichzeitig mit dem Absperrteil im Eingriff stehen, auch als Drehkolbenmaschine
mit doppeltem Kämmeingriff bezeichnet werden kann, hat den Vorteil einer besonders
geringen Radialbelastung des Absperrteillagers und einer überhaupt fehlenden Radialbelastung
des Leistungsteillagers. Ferner ist bei einer derartigen erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine
das Verhältnis Bauraum zu Arbeitsraum sehr günstig. Die erfindungsgemäße Anordnung
und Ausbildung des Leistungs- und Absperrteiles ist mit den gleichen genannten Vorteilen
auch bei parallelachsigen Drehkolbenmaschinen mit Kreiseingriff möglich, so daß
sich bei derartigen Drehkolbenmaschinen ein doppelter Kreiseingriff ergibt.
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Wie bei den bekannten Drehkolbenmaschinen mit Kämmeingriff kann bei
der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine mit Kämmeingriff als die Synchronisierung
zwischen dem Leistungs- und dem Absperrteil sicherstellendes Führungsgetriebe ein
Zahnradgetriebe Verwendung finden, das entweder innenachsig oder außenachsig vorgesehen
ist. Bei einer solchen Synchronisation können in dem Absperrteil drei oder mehr
Schlitze für den Durchtritt der Kolben des Leistungsteiles vorgesehen werden.
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Bei einer erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine mit Kreiseingriff kann
als Führungsgetriebe für den Leistungsteil in den Absperrteil in bekannter Weise
ein Parallelkurbelgetriebe verwendet werden. In einem solchen Fall wird die Zahl
der Schlitze in dem sich drehenden Absperrteil gleich zwei gewählt.
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Damit das betreffende Medium im wesentlichen ohne Richtungsänderung
durch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Drehkolbenmaschine hindurchfließen kann,
münden die zum Zu- bzw. Abführen dieses Mediums dienenden Steuerkanäle tangential
in den Arbeitsraum der Drehkolbenmaschine ein. Dies ist an sich bereits bekannt,
und für dieses Merkmal wird deshalb kein selbständiger Schutz beansprucht. Auch
für die Verwendung eines Zahnradgetriebes bzw. eines Parallelkurbelgetriebes als
Führungsgetriebe für den Leistungs- und Absperrteil einer erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine
wird kein selbständiger Schutz beansprucht, da die Verwendung derartiger Getriebe
bei Drehkolbenmaschineu gleichfalls schon zum Stand der Technik gehört.
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Es sei bemerkt, daß eine Drehkolbenmaschine gemäß der Erfindung als
Pumpe, Hydromotor, Verdichter oder auch als Expansionsmaschine betrieben werden
kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen, in denen einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet sind, noch näher beschrieben.
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F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße parallelachsige
Drehkolbenmaschine mit Kämmeingriff in einer zur Ebene des Absperr- und Leistungsteiles
parallelen Ebene längs der Schnittlinie I-1 von F i g. 2-, F i
g. 2 zeigt die in F i g. 1 dargestellte parallelachsige Drehkolbenmaschine
längs der Schnittlinie II-II von F i g. 1;
F i g. 3 zeigt einen Schnitt
durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen parallelachsigen Drehkolbenmaschine
mit Kämmeingriff als Doppeleinheit längs der Schnittlinie III-III von F i
g. 4, wobei als Führungsgetriebe ein Zahnradgetriebe Verwendung findet, F
i g. 4 zeigt die in F i g. 3 dargestellte Drehkolbenmaschine längs
der Schnittlinie IV-IV von F i g. 3,
während F i g. 5 und
6 in ähnlicher Weise wie F i g. 3 und 4 Schnitte gemäß den Linien
VI-VI und V-V durch eine erfindungsgemäße parallelachsige Drehkolbenmaschine mit
Kreiseingriff als Doppeleinheit zeigen,
wobei als Führungsgetriebe
ein Parallelkurbelgetriebe Verwendung findet.
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Gemäß den F i g. 1 und 2 umfaßt eine parallelachsige Drehkolbenmaschine
ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnetes Gehäuse, welches einen
ringförmigen Arbeitsraum 1 c mit einem ruhenden inneren Wandungsteil
1 a und einem ruhenden äußeren Wandungsteil 1 b aufweist, Der
ringförmige Arbeitsraum 1 c ist, wie F i g. 2 zeigt, an dem unteren
stirnseitigen Ende durch ein scheibenförmiges Verschlußteil 4 verschlossen, das
ein Leistungsteil, bestehend aus zwei sich diametral gegenüberliegenden Kolben 4
b, besitzt, die von dem Verschlußteil 4 nach oben in den Arbeitsraum
1 c hineinragen und einen diesem Arbeitsraum entsprechenden Querschnitt haben.
Ferner ist ein zu dem Leistungsteil parallelachsiges zylindrisches Absperrteil
3 vorgesehen, das gemäß F i g. 2 an seinem einen Ende durch ein plattenföriniges
Abschlußteil 3 b verschlossen ist und drei in Umfangsrichtung in gleichen
Abständen verteilte Schlitze 3 a für den Durchtritt der Kolben
4 b aufweist. Dieses Absperrteil läuft in einem Kanal im Inneren des Gehäuses
1 um, der so angeordnet ist, daß derselbe durch den inneren Wandungsteil
1 a
hindurchläuft, wobei der Drehmittelpunkt 4 a des Leistungsteiles
radial innerhalb der Umlaufbahn des Absperrteiles 3 liegt. Der Winkelabstand
zwischen zwei Schlitzen 3 a des Absperrteiles 3 ist so gewählt,
daß die beiden Kolben 4 b des Leistungsteiles gleichzeitig mit dem
Absperrteil 3 im Eingriff stehen können.
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Absperrteil 3 und Leistungsteil drehen sich während des Betriebes
der Drehkolbenmaschine gleichsinnig. Zu diesem Zweck ist sowohl das plattenförmige
Abschlußteil 3 b als auch der Verschlußteil 4 am Außenumfang mit einem
Zahnkranz versehen, und beide Zahnkränze kämmen mit zwei Ritzeln 2 a
bzw.
2 b, die gemäß F i g. 2 in einem gegenseitigen Abstand, der dem Abstand
des Abschlußteiles 3 b
von dem scheibenfönnigen Verschlußteil 4 entspricht,
an einer Antriebswelle 2 vorgesehen sind.
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Wie aus F i g. 1 zu entnehmen ist, wird der ringförmige Arbeitsraum
1 c durch den Absperrteil 3 in zwei sich diametral gegenüberliegende
Teilräume unterteilt, von denen jeder Teilraum beim Hindurchlaufen der Kolben
4 b nochmals in zwei Einzelkammern aufgeteilt wird, von denen durch
die Bewegung des betreffenden Kolbens jeweils die eine Kammer volumenmäßig vergrößert
und die andere Kammer volumenmäßig verkleinert wird.
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Gemäß F i g. 1 stehen diese vier Kammern mit vier Steuerkanälen
7 a, 7 b, 8 a und 8 b in Verbindung, von denen die Steuerkanäle
7 a und 7 b, wenn sich der Leistungsteil in Richtung des in F i
g. 1
gezeigten Pfeiles 9 dreht, den Einfluß 7 und die Steuerkanäle
8 a und 8 b den Auslaß 8 der Drehkolbenmaschine bilden.
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Wenn dabei die gezeigte Drehkolbenmaschine als Pumpe arbeitet, wirken
die sich jeweils vergrößernden Kammern als Saugraum, so daß das zu pumpende Medium
durch die Steuerkanäle 7 a und 7 b angesaugt wird. Die anderen Kammern
hingegen wirken als Druckraum, wobei das in diesen Kammern enthaltene Medium durch
die Bewegung der Kolben 4 b über die Steuerkanäle 8
a und 8 b zu dem gemeinsamen Auslaß 8 hin befördert wird.
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Gemäß F i g. 2 sind zusätzlich zu dem Gehäuse 1
zwei
Deckelteile 5 und 6 vorgesehen, die das Gehäuse 1 sowie den
Absperrteil 3 und den Leistungsteil zwischen sich aufnehmen und mit dem Gehäuse
1
fest verschraubt sind. Werden diese Deckelteile abgenommen, ist es möglich,
sowohl den Absperrteil als auch den Leistungsteil der Maschine herauszunehmen und
die Innenräume des Gehäuses 1 zu reinigen.
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Bei dem in F i g. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist
das Gehäuse 1 der Drehkolbenmaschine scheibenförmig ausgebildet und weist
auf seinen beiden stirnseitigen Enden zwei mit dem Gehäuse aus einem Stück bestehende
gleichachsige Rohre 1 d auf, die den Einlaß 7 bzw. den Auslaß
8 der Drehkolbenmaschine bilden und im Inneren des scheibenförinigen Gehäuses
1 sich in die Steuerkanäle 7 a und 7 b
bzw.
8 a und 8 b aufteilen. Ferner sind bei der Ausführungsform gemäß den
F i g. 3 und 4 im Inneren des Gehäuses 1 zwei ringförmige Arbeitsräume
in axialem Abstand voneinander vorgesehen, und deshalb weist auch der scheibenförmige
Verschlußteil 4 nicht nur an der einen Seite ein Leistungsteil (Kolbenpaar), sondern
auf der anderen Seite ein zusätzliches Leistungsteil (Kolbenpaar) aus sich diametral
gegenüberliegenden Kolben auf, wobei beide Kolbenpaare gegeneinander um einen Winkel
von 90'
versetzt sind. Auf Grund der beiden Arbeitsräume sind auch zwei Absperrteile
3 vorgesehen, die diese Arbeitsräume in der oben beschriebenen Weise in jeweils
zwei Teilräume unterteilen. Wie F i g. 4 zeigt, sind dabei diese beiden Absperrteile
3 an einem zylindrischen und mit dem Einlaß- und dem Auslaßrohr
1 d gleichachsigen Gehäuse ausgebildet, das mit seinem Umfang 3 c
und seinen seitlichen Begrenzungswänden 3 e das Gehäuse
1 vollständig umschließt und gegenüber diesem Gehäuse drehbar ist. Die Anordnung
ist dabei so getroffen, daß die beiden Absperrteile 3 von der Innenseite
der seitlichen Begrenzungswände 3 e in axialer Richtung nach innen
vorstehen und das Einlaß- bzw. Auslaßrohr 1 d
jeweils konzentrisch
umschließen.
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Die verschiedenen Kammern der beiden Arbeitsräume sind im Inneren
des Gehäuses 1 über die Steuerkanäle 7 a, 7 b,
8 a und 8 b so miteinander verbunden, daß sich ein Aufbau
aus zwei hintereinandergeschalteten Drehkolbenmaschinen ergibt, von denen jede Maschine
ein Kolbenpaar und ein Ab-
sperrteil umfaßt. Auf Grund der um 900 versetzten
Anordnung der beiden Kolbenpaare ergibt sich dabei der Vorteil eines völlig totpunktfreien
Betriebes, denn im Falle, in dem die Kolben 4 b' des auf der einen
Seite des scheibenförmigen Verschlußteiles 4 angeordneten Kolbenpaares durch die
Schlitze des zugehörigen Absperrteiles 3 hindurchlaufen, befinden sich die
auf der anderen Seite des Verschlußteiles liegenden Kolben 4 b'** genau in
der Mitte der durch den betreffenden Absperrteil abgeteilten Teilräume des anderen
Arbeitsraumes.
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Als Führungsgetriebe für die Absperrteile 3 und die Leistungsteile
ist bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 3 und 4 ein gemeinsames innenachsiges
Zahnradgetriebe vorgesehen, das aus einem Zahnkranz 10 an der Innenseite
des Umfanges 3 c und einem Zahnkranz 11 am Außenumfang
des scheibenförmigen Verschlußteiles 4 besteht, wobei beide Zahnkränze an einer
gemeinsamen Stelle 15 (F i g. 3)
ihres Umfanges miteinander kämmen.
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Wenn die Drehkolbenmaschine gemäß den F i g. 3
und 4 als Pumpe
arbeiten soll, wird gemäß F i g. 4 ein Antriebsritzel 13 verwendet,
durch das die beiden Absperrteile 3 und der scheibenförmige Verschlußteil
4
angetrieben werden. Soll hingegen die Maschine als Motor wirken, wird durch das
eine Rohr 1 d
Druckflüssigkeit in das Innere des Gehäuses
1 geleitet, was eine Drehbewegung des Leistungsteiles und damit über das
innenachsige Zahnradgetriebe auch eine Drehung der Absperrteile 3 zur Folge
hat.
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Die in den F i g. 5 und 6 gezeigte gleichfalls als Doppeleinheit
ausgebildete Drehkolbenmaschine, deren beide Einheiten in einer den F i
g. 3 und 4 ähnlichen Weise hintereinandergeschaltet und um 901
versetzt
sind, weist in ihren Absperrteilen 3, von denen in F i g. 5 den Absperrteil
der ersten Einheit und in F i g. 6 dasjenige der zweiten Einheit gezeigt
sind, nicht wie die Drehkolbenmaschine gemäß den F i g. 1 bis 4 drei Schlitze,
sondern nur zwei Schlitze auf. Diese Absperrteile sind dabei wie bei der Anordnung
von F i g. 4 in einem scheibenfönnig ausgebildeten Gehäuse 1 drehbar
gelagert, das an seinen beiden stirnseitigen Enden zwei mit dem Gehäuse
1
aus einem Stück bestehende und als Einlaß bzw. Auslaß dienende Rohre
1 d aufweist. Als Führungsgetriebe für Absperrteil 3 und Verschlußteil
4, an dem die als Leistungsteil wirkenden Kolben 4 b ..
angeordnet
sind, die in einem entsprechend im Gehäuse 1 vorgesehenen ringförinigen Arbeitsraum
umlaufen, findet ein Parallelkurbelgetriebe Verwendung, das aus vier Pleuelscheiben
14 besteht, die an einer das eine stimseitige Ende des scheibenförinigen Gehäuses
1 abschließenden Platte drehbar gelagert sind, welche zugleich den Verschlußteil
4 bildet und über eine Hülse 16, die das Gehäuse 1 umfangseitig umschließt,
mit dem das andere stirnseitige Ende dieses Gehäuses 1 abdeckenden scheibenförinigen
Verschlußteil 4 verbunden ist. Wie F i g. 5 zeigt, sind die Pleuelscheiben
14 längs eines Kreises, der sich etwa mit dem ringfönnigen Arbeitsraum
1 c deckt, an der Platte angeordnet. Die Pleuelscheiben weisen exzentrische
Bohrungen auf, in die mit dem Absperrteil 3
aus einem Stück bestehende Stifte
3 d hineinragen (F i g. 6). Die Anordnung ist dabei so getroffen,
daß jedes der beiden durch die Schlitze getrennten Segmente des Absperrteiles
3 mit zwei Pleuelscheiben 14 in Verbindung steht (F i g. 5).
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Um die Drehkolbenmaschine gemäß F i g. 5 und 6
als Pumpe
zu betreiben, kann wie bei der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform
ein Antriebsritzel 13 Verwendung finden, durch das das Verschlußtei14 in
Drehbewegung gesetzt wird. Dadurch wird das zu fördernde Fluid über die eine Rohrleitung
1 d in den Arbeitsraum der Drehkolbenmaschine gesaugt und über das andere
Rohr nach außen befördert. Im Falle, in dem alternativ dazu die Drehkolbenmaschine
als Motor wirkt, kann über das Ritzel 13 die gewünschte Drehbewegung abgenommen
werden.