DE1503336A1

DE1503336A1 - Als Motor oder Pumpe arbeitende Maschine

Info

Publication number: DE1503336A1
Application number: DE1966K0058939
Authority: DE
Inventors: Josef Koepfli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-04-12
Filing date: 1966-04-06
Publication date: 1970-12-10
Also published as: CH432424A; GB1136129A; US3416458A; DE1503336B2; AT253944B

Description

Die Erfindung betrifft eine als Motor oder Pumpe arbeitende Maschine mit einem zentralen Drehkolben und mehreren im Gehäuse gelagerten, radial an den Drehkolbenmantel anliegenden Dichtrotoren.

Es wird bezweckt, einen vollkommenen Ausgleich der durch das hydraulische Druckmittel bewirkten Kräfte und Momente zu erlangen, so dass beim Arbeiten mit hohen Drücken eine geringe Abnutzung der Maschine auftritt. Weiterhin soll die Maschine einfach im Aufbau und leicht herzustellen sein.

Es wird von'einer bekannten Maschine ausgegangen, bei der schon einige Massnahmen für den Kräfteausgleich verwirklicht sind. Infolge äer bestimmten Querschnittaform der Dichtrotoren und der Druckmi'ttelfübrung tritt bei 'der bekannten Maschine u.a. ein Biegemoment an den Dichtrotoren auf·. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, derartige Maschinen zu verbessern.

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Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, dass •jeder Dichtrotor zwei einander diametral gegenüberliegende und längs des Dichtrotors verlaufende Rotor-Rinnen zum berührungsfreien Durchgang der Drehkolbenflügel aufweist, und dass Druck- und Abflunskanäle für das Medium vom Gehäuse direkt in Flügelkammern einmünden, welche von der Mantelfläche und den Flügeln des Drehkolbens sowie der Mantelfläche der Dichtrotoren und der Gehäusewandung gebildet sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den UnteransprUchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Letztere zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des ETfindungsgegenstandes.

Es zeigen:

Pig. 1 eine Maschine im Querschnitt;

Pig. 2 einen Längsschnitt der Maschine nach Linie II-II der Pig. 1, ohne Leitungen für das hydraulische Mittel.

Im folgenden soll die Maschine als Motor erläutert werden. Im Gehäuse 1, 2, 3 mit den Gehäusedeckeln 2, 3 ist eine den Drehkolben 4 tragende Abtriebswelle 5 gelagert. Hierzu sind die Lager 6 vorhanden. Im Gehäuse 1, 2, 3 sind weiterhin vier Dichtrotoren 7 mittels in Lagern β steckenden Zapfen 9 drehbar gelagert. Jeder Dichtrotor 7 trägt ein Zahnrad 10. Die vier Zahnräder 10 kämmen mit einem Zahnrad 11 des Drehkolbens 4. Die Dichtrotoren 7 und der Drehkolben 4

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rollen sich durch das Triebrad 10, 11 mit ihren Mantelflächen ablichtend aufeinander ab, ohne zu gleiten.

Der Drehkolben 4 weiet vier Flügel 12 auf, die an der Gehäueeinnenwandung 13 abdichtend gleiten und sich über die ganze Länge des Drehkolbens 4 erstrecken (Pig. 2). Jeder Dichtrotor 7 weist zwei einander diametral gegenüberliegende Rinnen 14 auf, die sich über die ganze Länge des vom Medium, d.h. von hydraulischen Mittel (OeI od. dgl.) beaufschlag- λ baren Dichtrotorteiles erstrecken. Beim Drehen des Drehkolbens 4 und der Dichtrotoren 7 ragen die Flügel 12 ohne Berührung in die Rinnen 14, wobei der vom Medium (Drucköl) beaufschlagte Drehkolben 4 sich drehen kann. Die zwei Rinnen 14 jede« Dichtrotors stehen durch eine Bohrung 15 miteinander in Verbindung. Jeder Dichtrotor 7 ist infolge der zwei Rinnen 14 in zwei DichtBegmente 16 unterteilt. Die Mantelfläche 17 der Segmente 16 gleitet abdichtend an der Gehäuseinnenwandung IB. Die vom hydraulischen Mittel beaufschlagbaren Längen vom Kolben 4 und von jeaes Rotor 7 sind einan- * der gleich (?ig. 2).

Jeraäss der Darstellung in Fig. 1 liegen zwei gegenüberliegende Rotoren 7 mit der Mantelfläche 17 ihrer lichtsegmente 16 abdichtend an der Hantelfläche 19 des Drehkolbens an. Die cwei anderen Rotoren 7 dichten nicht gegenüber der Matueiflache IQ ab. Zwei gegenüberliegende ?lügel 12 dichten an der Wanoizng 13 ab (Fig. 1), und die at:ieren zwei Flügel

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ragen mit Abstand in die Rinnen 14 und dichten nicht ab. ⁴Es sind somit vier Flügelkammern A₁ B, G und D über den Umr . fang des Drehkolbens 4 gebildet. In der Stellung nach Pig. I reicht die eine Flügelkammer A von der Dichtkante 20 bis zur Dichtkante 21. Daran schliesst sich bis zur Dichtkante 22 die zweite Plügelkammer B an. Die dritte Plügelkammer C reicht von der Dichtkante 23 bis zur Dichtkante 24. Daran schliesst sich die vierte Plügelkammer D bis zur Dichtkante 25 an. P Die Grosse der einzelnen Flügelkamraern A-D und ihre Lage über den Umfang des Kolbens 4 ändert ständig bei Drehung des Kolbene 4. Die Plügelkammer A nimmt einen .Dichtrotor 7 in sich auf, in dessen Rotorrinne 14 ein Drehkolbenflügel 12 des Drehkolbens 4 berUhrungsfrei ragt, so dass das hydraulische Mittel frei zwischen letzteren Dichtrotor 7 und dem Drehkolben 4, 12 zum Druckausgleich strömen kann.

Druck- und Abflueskanäle 26, 27 münden vom Gehäuse 1 unmittelbar in die Plügelkammern A-D, und nicht über den Drehkolbenschaft. Durch das in den Kanälen 26, 27 strömende Medium werden die Mantelflächen des Drehkolbens 4 und der Dichtrotoren über die gesamte zwischen den Gebäuseteilen 2, 3 liegende Länge beaufschlagt (?ig. 2). '

Jede Gehäusebohrung 18 für einen zugehörigen Dichtrotor " weist zwei Gehäuse-Rinnen 28, 29 auf (Pig. 1), die eich über die gesamte void Medium beaufschlagbare Länge jedes Rotors 7 erstrecken. Liegt ein Dichtsegment 16 eines Rotors 7 den

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'zwei. Rinnen 28, 29 einer Gehäuseboorung 18 gegenüber, wie in Pig. 1, rechts unten und linke oben dargestellt, so sind die zwei Rinnen 28, 29 iittels einer am Dichtrotor 7 anliegenden Nase 30 voneinander getrennt. Liegt dagegen eine Rotorrinne Ϊ4 den zwei Rinnen 20, 29 einer Bohrung 10 gegenüber, wie in Pig. 1, rechts oben und links unten gezeigt, •so sind die zwei Rinnen 28, 29 miteinander verbunden*·

Zwei Gehäuserinnen .28 zweier Bobrungen 18 sind über eine leitung 51 mit der Flügelkammer A verbunden. Die zwei Λ anderen Gehäuserinnen 28 der anderen zwei Bohrungen 18 sind ebenfalls über eine Leitung 31 mit dem Flügelraum C verbunden. Alle Gehäuserinnen 29 stehen über Leitungen 32 mit einem Kanal 26 oder 27 und mit den Flügelkammern A-D in Verbindung.

Zur stirnseitigen Abdichtung des Drehkolbens 4 weist jede Stirnseite des Kolbens 4 einen Dichtring 33 auf. Der Dichtring 33 liegt mit seiner inneren Stirnseite an einer Vielzahl von einzelnen, voneinander getrennten Dichtkammern 35» in denen je ein Gummiring 34 eingelegt ist. An jede Dichtkammer 35 ist ein Kanal 36 angeschlossen. Alle Kanäle 36 sind Über dem Umfang des Drehkolbens 4 verteilt und münden an dessen Mantelfläche 19 aus, so dass jeweils nur die druckbelasteten Sektoren der Dichtringe 33 gegen die Gehäusedeckel 2, 3 angepresst werden. Die druckbelasteten Dichtring-Sektoren S sind in Fig. 1 waagrecht schraffiert bezeichnet. In diesen Sektoren stehen in der gezeigten Lage der Teile nur die beiden Paare S der Kanäle 36 mit Druck aufweisenden Flügel-

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kammern 27 in Verbindung; im ganzen also acht Kanäle» wenn man die beiden Paare auf der anderen Stirnseite mitzählt.

Die übrigen Kanäle 36 stehen in Verbindung mit den drucklosen Kammern 26.

Es stehen also jeweils nicht alle Kanäle 36» sondern nur ein Teil davon unter Druck. Bei Drehung des Kolbens 4 werden jeweils Dichtkamroern 35 über Kanäle 36 zu- und abgeschaltet.

Der Anpressdruck der Dichtringe 33 gegen die Gehäusedeckel 2, 3 wirkt sich also nur dort aus, wo Druck ausgeübt wird. Hierdurch wird die Reibung des Drehkolbens 4 an den Gehäusedeckeln 2, 3 auf das Minimum reduziert, so dass bei ■ derartigen Maschinen Gewähr für einwandfreien Lauf und lange Lebensdauer gegeben ist.

Die Stirnseiten der Dichtrotoren 7 sind ebenfalls mit Abdichtringen 37 versehen (Fig. 2).

Die als Dicht- und Gleitfläche für den Drehkolben 4 und/oder die Dichtkolben 7 dienenden Wandungen 13, 18, 38, des Gehäuses 1-3 sind mit einer an sich bekannten weichen Werkstoffschicht 40 aus Lagermetall oder Kunststoff versehen, so dass eintretende Fremdkörper sieh in diese Schicht einbetten.- Diese meist harten Fremdkörper könnten Äbsplitterungen von den Bauteilen und Unreinheiten des Oeles sein. Solche in die Schicht 40 eingedrückte Fremdkörper könnei dadurch keine Reib- und Kratzschäden verursachen.

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Bei Drehung des Motors im Uhrzeigersinn bestehen fol-

gende Verhältnisse:

Die Kanäle 27 sind Druckleitungen. Die an die Druckkammern B und D angrenzenden Dichtrotoren 7 sind ausgeglichen. Die Gehäuse-Rinnen 29 sind gegen die Gehäuse-Rinnen 28 abgedichtet. In den Gehäuse-Rinnen 29 herrscht über die Leitungen 32 der gleiche Druck wie in den Druckkammern B und D. Die an die Druckkammer B bzw. D angrenzende und vom Medium beaufschlagte Fläche des Rotors 7 ist gleich gross wie die % an die Rinne 2^Q angrenzende und ebenfalls beaufschlagte ■Fläche- des Rotors 7. Diese Rotorflächen liegen einander diametral und in Querrichtung gegenüber, so daes kein Biegetnonent air. Rotor 7 auftritt. Sollte etwae Druckb'l durch einen eventuell nicht voll dichtenden Rotor 7 in eine Rotorrinne 14 eintreten, so iet mittels Bohrung 15 auch hier ein Druckausgleich a:r. Rotor 7 vorbanden. Iu ien Gehäuse-Rinnen 28 herrscht derselbe Abflussdruck wie in den Abflusskammern A und C. Alle Rotoren 7 sind in jeder Stellung, ob vom Drucköl oder von Abflussöl beaufschlagt, vollständig ausgeglichen.

Die Dichtringe 33 werden mit unterschiedlichen Drücken an die Gehäusewandungen angedrückt. Die stellenweise auf die Diehtiinge 33 wirkenden verschiedenen Oeldrücke entsprechen den Jeweiligen Drücken in den Flügelkammern A-D. Der Dicbtring 33 wird eotölt nur übtr denjenigen üafangsbereicb etark an die Gehäusewändung angepresst, längs welchen der Druck des Mediums wirkt.

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. Anstelle der vier Rotoren 7 und den vier Drehkolbenflügeln 12 können auch z.B. sechs, acht usw. Rotoren 7 und Flügel 12 vorgesehen werden.

Dadurch, dass die gesamte zwischen den Gehäuseteilen 2, 3 liegende Länge der Rotoren 7 und des Drehkolbens 4 vom hydraulischen Mittel beaufschlagt wird, kann durch einfaches Auswechseln des mittleren Gehäuseteiles 1 die hydraulische Maschine in verschiedener Breite und Leistung gebaut werden. ™ Die Lagerungen 6, 8 für die Kolben und die Rotoren sowie die Gehäuseteile 2, 3 sind als Grundelemente immer vorhanden. Es können dann Rotoren und Kolben von verschiedener Länge vorgesehen sein. Unabhängig von der Länge der Rotoren und der Kolben sind diese Teile stets statisch und dynamisch ausgeglichen.

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Claims

Patentansprüche

ΓΐJ Als Motor oder Pumpe arbeitende Maschine mit einem zentralen Drehkolben und mehreren im Gehäuse gelagerten, radial an den Drehkolbenmantel anliegenden Dichtrotoren, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Dichtrotor (7) zwei einan- g der diametral gegenüberliegende und längs des Dichtrotors verlaufende Rotor-Rinnen (14) zum berührungsfreien Durchgang der Drehkolbenflügel (12) aufweist, und dass Druck- und Abflusskanäle (26, 27) für das Medium vom Gehäuse (1, 2, 3) direkt in Flügelkammern (A, B, C-, D) einmünden, welche von der Mantelfläche (19) und den Flügeln (12) des Drehkolbens (4) sowie der Mantelfläche der Dichtrotoren (7) und der Gehäusewandung (13, 38, 39) gebildet sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass λ jeder Dichtrotor (7) durch die Rotor-Rinnen (14) in zwei Dichtsegmente (16) unterteilt ist, und dass jede Gehäusebohrung (1.8) für je einen Dichtrotor (7) zur Abdichtung derselben je zwei vom Medium beaufschlagbare Gehäuse-Rinnen (28, ■ 29) aufweist, wobei je zwei Gehäuse-Rinnen durch zwei Dichtsegmente (16) je eines Dichtrotors (7) voneinander trennbar und durch die Rotor-Rinnen (14) je eines Dichtrotors (7) miteinander verbindbar sind.

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3. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Gehäuse-Rinne (28) je einer Geh^;iusebohrung (18) über eine Leitung (31) mit einer FlüVelkammer (A, C) verbunden ist und die andere Gehäuse-Rinne (29) derselben Gehäusebohrung über eine andere Leitung (32) mit einer anderen Plügelkaromer (B, D) unl mit einem Druck- 0ier Abflusskanal (26 oder 27) für das Medium verbunden ist.
4. Maschine nach Anspruch I, bei welcher an len Stirn-

Seiten des Drehkolbens (4) Dichtringe (33) anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Stirnseite jedes Dichtringes (33) mit am Umfang verteilten, voneinander getrennten Kanälen (36) für das Medium in Verbindung steht, die an der Hantelfläche (19) des Drehkolbens (4) ausmünden, so lass jeweils

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nur die druckbelasteten Sektoren /'der Dichtringe (53) gegen die Gehäusedeckel (2, 3) angepresst werden.
5. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als Dicht- und Gleitfläche für den Drehkolben (4) und/oder die Dichtrotoren (7) dienenden Wände (13, 18, 38) des Gehäuses (l, 2, 3) mit einer an sich bekannten weichen Werkstoff schicht (40) aus Lagermetall oder Kunststoff versehen sind, dass eintretende Fremdkörper sich in diese Schicht einbetten.

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