DE1528416A1

DE1528416A1 - Drehkolbenmaschine mit sternfoermig angeordneten Kolben

Info

Publication number: DE1528416A1
Application number: DE19651528416
Authority: DE
Inventors: Eisenmann Dipl-Ing Siegfried
Original assignee: EISENMANN DIPL ING SIEGFRIED
Current assignee: EISENMANN DIPL ING SIEGFRIED
Priority date: 1965-12-08
Filing date: 1965-12-08
Publication date: 1969-11-20
Also published as: DE1528416C3; DE1528416B2

Description

Drehkolbenmaschine mit sternförmig angeordneten Kolben.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenmaschine mit in einem Zylinderkörper sternförmig angeordneten, am Umfang gleichmäßig verteilten Kolben und einem den Zylinderkörper konzentrisch umgebenden, mit einer von der Kreisform abweichenden, radialhubwirksamen Innenform versehenen, feststehenden Ring.

Ks ist bekannt, bei Pumpen mit sternförmig angeordneten zylindrischen Kolben den Zylinderkörper mit einem feststehenden Hing zu umgeben, der an seiner Innseite einander genau gegen- Λ fiber liegende, gleichhohe Nocken aufweist, die bei Drehung des Zylinderkörpers eine radiale Hin-und-Herbewegung der an ihrem äußeren Ende mit Rollen versehenen Kolben bewirken, wobei die Rollen bei konstantem Hub ständig, bei veränderlichem Hub nur teilweise streckenweise fiber die nockenbesetzte Innenseite des feststehenden Ringes rollen.

Die konzentrische Anordnung des Zylinderkörperβ mit dem ihn umgebenden feststehenden und hubwirksamen Ring erweist sich deshalb als Vorteil, weil durch das symmetriche, sich aufheben- ί de Kräftefeld der Kolben am Zylinderkörper und am f*lr die steuerung der Druckflüssigkeit verantwortlichen bteuerspiegel jegliche Lagerkraft entfällt. Bei hohen Drehzahlen ist dieser Umstand umso wichtiger, je höher die Drucke werden.

Bei ier bekannten und meist f^r unter-

4> brochene Förderung eingesetzten Pumpe sind **- einer Steigerung des. die Kolben belastenden Flüssigkeitsdruck© ο

^J durch die an des Rollen und am Nockenring auftretende Hertz'sche- und Flächenpressung relativ niedrige Grenzen gesetzt, wenn man die Lebensdauer nicht gefährden will.

. Ferner kann bei dieser · Pumpenart · wegen der konstan-■ ten Höhe der Nockenerhebungen eine Hubregulierung nur daduch erreicht werden , dass die ttolle des Kolbens bei Teilhub den Grundkreis des uookenringes nicht berührt, sondern erst auf der Anlauframpe des Rockens aufsetzt, was zu einer schlagartig einsetztenden Förderung führt. Ti¹Ux eine regelbare, kontinuierlich fördernde Pumpe ist eine derartige Lösung nicht geeignet, Außerdem ist bei dieser Maschine an der Holle unter hohem Flächendruck stehende, gleitende Reibung nicht zu vermeiden, was bei Dauerbetrieb zu starken Erwärmung und zu Verlust und starken Verschleiß führt.

Lie Erfindung geht ebenso von dem Gedanken aus, den Zylinderkörper mit einem konzentrischen, feststehenden Ring zu umgeben e

Srfindungsgemäfc wird hierbei vorgeschlagen, der Innenseite des feststehenden Ringes ovale Form zu geben und den ganzen Umfang und die ganze Breite des Ovals mit gleichmäßig dicht verteilten, gleichgroßen Zylinderrollen zu versehen ähnlich einem Zylinderrollenlager, wobei zwischen die sternförmig angeordneten Kolben und die Rollen ein biegeellastischer toälzlagerinnenring geschaltet ist. Die Kolbenkraft wird "ber eihinkompressibles, allseitig gefaßtes, die gringe Taumelbewegung aufnehmendes GummiZwischenlager gleichmäßig auf das *° dem Kolben zugemessene Segment des Innenringes übertragen. oo Da'* der Innenring eine genaue Aequidistante darstellt zum -j uval des feststehenden ringes, sich aber gleichförmig mit

° dem Zylinderkörper und den Kolben um den allem gemeinsamen

^ Mittelpunkt dreht, entsteht entsprechend der Veränderung des Abstandes der Jperiferie des Ovals vom Mittelpunkt eine radiale

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- 3 Hinundher bewegung der Kolben im Zylinderkörper.

Lösung ist die reine rollende Reibung unter Vermeidung jeglicher G-leitung, was eine wirkungsgrad verbesserung bedeutet. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass jedem einzelnen Kolben zur Aufnahme seiner Axialkfaft ein Wälzlager mit sehr hoher stat ο und dyn. Tragkraft zur Veri^igung steht, wodurch wesentllich höhere Drücke gefahren werden können als bisher, bai guten Lebensdauerwerteno Außerden kann auf eine hydraulische entlastung des Kolbens,wie sie oft an den üleitflachen öblich ist, verzichtet werden. Vor allem entfällt bei der erfindungsgemälien Maschine das bei Axialpumpen notwendige hydrostatische Lager J am bteuerspiegel. Hierdurch werden Leckölmengen und Lagerreibung eingesparty was ebenso zur Wirkungsgradverbesserung beiträgt.

Die zwischen die Kolben und das Wälzlager geschalteten Gummilager dämmen die körperschallmäßige Weiterleitung der hochfrequenten iiydraulikschwingungen am Steuerspiegel, wodurch die (ieräuschentwicKlung nach auiaen wesentlich gemindert ist. Ebenso ermöglicht dieses ellastische Zwischenlager ein vorspannen' der f/ielsuule im Zylinder auf .Betriebsdruck während der ?*ebergangsphase von Saug in -ruck bei gen'^-end großer negativen Ueberschneidunc, sodass c<<as kurzzeitige .t'ickströiaen vermieden wird, welches mit f^1-ir die (ieruuschbildung verantwortlich ist.

.Bei der neuen Pumpe kann eine stufenlose Hubverstellung to

° verwirklicht verden, indem die LJingen e'er Hauptachsen des

.P«. Ovals verändert verden von der reinen ro:eisform mit cl^ei-

^ ohen Hauptachsen bei Nullf örderunp bis zum maximalen '^Tnte?·

^⁰ schied der Hauptachslängen bei riaximalförderunr. ?±e Verstell ~~\ barkeit des · vals wird im folgenden noch genau beschrieben und ist ebenfalls Gegenstand dieser '.rfindung.

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Ka erapfielt sich, das Oval in seiner geometrischen Form so auszubilden, dass die beiden ScheltelloMimraungen sioh von der ursprünglichen ftreiskrilmmung des unverspannten Innenringes um gleiche Beträge unterscheiden, dann treten nämlich dem Betrage nach gleiche, dem Vorzeichen nach entgegengesetzte Biegebeanspruchungen in den Scheiteln des ellastischen Innenringes auf, wodurch man im Dauerfeetigkeitsechaubild optimalwerte erreicht.

Die Erfindung wird im folgenden näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt,

figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Maschine.

Figur 3 stellt den zylindriohen Steuerspiegel im querschnitt dar.

Figur 4 erläutert die Entstehung des hubwirlcsamen Ovals des feststehenden Ringes und

Figur 5 zeigt eine selbstansaugende Ausführung des 3irf indungsgegenetandes.

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In Pig. 1 u. 2 sind 1 der sioh um seine Längsachse deehende Zy linde r kör pe t und 2 die in ihm dichtend "beweglichen Kolben, die durch eine Federn5 sanft nach außen gegen den "äl2lagerinnenring 4 gedruckt werden. In dem als Schale ausgebildeten äußeren Ende 5 des Kolbens befindet sich das Gummilager 6, das an ί^η'ίηί Seiten von der Schale gefaßt wird und an seiner äusseren Seite am Wälzlagerring 4 aufliegt. Die beiden Stirnseiten 7 der Schale sind nach außen etwas verlängert und sichern so die Kolben gegen Verdrehen gegenüber dem Wälzlage rinnenring 4. A.ufcerdem wird dadurch verhindert, dass der Gummi aus der Schale herausquillt. Das Walzlager besteht aus dem Innenring 4, dem kreisrunden und steifen Käfig 8 und den Rollen 9. Der Wälzlageraubenring wird gebildet von dem feststehenden Ring 1o, der in seiner einfachsten Ausführung bei nicht verstellbaren Maschinen innen ovalgeschliffen und zylindrisch ist.

In Fig. 3 bedeutet 11 die Welle des Zylinderkörpers mit den Oelkanälen 12, die zu den einzelnen Zylindern fahren. TTeber die radialen Kanäle 13 fließt die Druckflüssigkeit zu den 3aaä Steuerschlitzen 14, die in den zylindrischen Steuerspiegel eingearbeitet sind. Dieser ist im festen Gehäuse 16 verdrehsicher verankert und besitzt konzentrisch zur Druckleitung einen Abdichtring 17, der ein Druokfeld 18 bildet, welches beetfbt ist, je nach der Höhe des Flitesigkeitsdrucks, den durch eingefräste Schlitze 19 biegeellastisch gemachten Steuerspiegel 15 gegen die V.elle 11 des Zylinderkörpers 1. Hierdurch wird eine Spaltverp*·' ringerung erzielt.

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4 veranschaulicht die Verstellbarkeit der ovalen Innenform des feststehenden Außenringes 1o, der in diesem i?all aus einem ellastischen Innenteil 2ο und aus einem starren Außenteil 21 besteht. .Bei kreisrunder Innenform in ."teilung b) ist die Trennfläche beider Teile wiederum ein zylindrisches Oval 22, dessen groiie Achse unter 45° steht. Bei Verdrehen des Außenteils im Uhrzeigersinn, Stellung a), und gleichzeitiger Dreheng des Innenteils um den gleichen Betrag im Gegenuhr ze ige rs inn, bildet die Innenform ein irval mit stets wagerechter großer Aohse. Bei entgegengesetzter Trehung der Teile, Stellung c), entsteht ein Oval mit stets senkrechter großer Achse. Somit kann eine stufenlose Hubregulierung und eine Drehrichtungsänderung erzielt werden bei feststehendem Steuerspiegel.

In Fig. 5 ist 25 die feststehende zylindrische Steuerh^lse,

die auswechselbar ist. Der Zy lind er kör per -94 mit den eingeläppten iolben 20 ist auf der Steuerh^lse dichtend und schwimmend drehbar gelagert und wird durch die bekannte ]yj.ttel 26 und 27 von der Antriebswelle 28 mitgenommen. Srfindungsgemäü besteht die bteuerir-ilse aus einem !Taterial, das eine geeignet höhere lineare Wärmeausdehnungszahl besitzt als der 2iy linderkör per, etwa Alu, sodass bei Erwärmung der Pumpe und somit des Oeles, dessen Viskosität mit zunehmender Erwärmung abnimmt, das Laufspiel geringer wird, i-adurcn v/ird erreicht, dass bei kalter Maschine und kaltöia oel die Oohmierung gesiokert ißt, «ass abör andererseits bei warmer .uaschine

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und d^nnf l^:5fc.sigeiü OeI die leckölverluste in Grenzen bleiben. Ladurch kann bei steifer Ausbildung der Seile auf eine Korrektur des Laufspiels durch uruckfeider verzichtet werden.

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Claims

Patentansprüche

Drehkolbenmaschine mit in einem drehbaren Zylinderkörper 0) sternförmig angeordneten, an dessen Umfang gleichmäßig verteilten, radialbeweglichen ivolben und einem den Zylinderk(t) konzentrisch umgebenden, mit einer von der Kreisform abweichenden, radialnubwiricsamen und verdrehsymmetrischen Innenform

versehenen, feststehenden Hing (1θ)
dadurch gekennzeichnet, dat..

die Innenseite des feststehenden Hinges (10) ovale b'orm hat mit an ihrem ganzen Umfang und auf ihre ganze Breite gleichmäßig dicht verteilten, gleichgroßen Rollen (P), und daß ™ awischen die sternförmig angeordneten Kolben (2) und die Rollen (9) ein biegeeliastischer Wälzlagerinnenring (4) . geschaltet ist.
2. Drehkolbenmaschinen nach insprueh 1, dadurch geKennzeichnet, da. zwiscnen den Kolben (2) und dem Y.alzlagerinnenring (4) inkompressible, allseitig gefaxte, die Taumelbewegung aufnehmende Gummizv.'ischenlager (6) angeordnet sine*.
3. rrehkolbenraasohinen nacn \nspruch 1 und 2, dadurch gekennzeicimet, dab die Langen der Hauptachsen c"er ovalen Xnnenform des feststenenaen .uijenringes (10) veränderlich sind.
4. Drehkolbenmaschinen nach jaspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daii die beiden Scheitelkrümmungen des ovals sich von der ursprünglichen ivroiskr'mmung des unverspannten Innenringes (4) um cleicho Beträfe unterscneiden.

t>. irehkolbenmaEohine nach vnspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, data der feststehende ^ussenring (10) aus einem ellBtisohen innonttil (20) und aus einem starren vussenteil (21) besteht, die gegenein;irider verdrehbar Bind und deren .'rennf 1· ehe ein zylindrisches -val mit den ."JLeemschaften des \nsT)ruches λ bildet

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Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die GteuerJr'ilse (25) aus einem Material besteht, das eine ' geeignet höhere lineare Wärmeausdehnungszahl besitzt als der Zylinderkörper (1).

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