DE1653368A1 - Umlaufkolbenmaschine - Google Patents

Description

Ing.-Büro Josef Binhack Neuenbürg/Württ», den 27. September 1966

U β 1 a tt f k ο 1 b e η mas c h i η e

Die Erfindung bezieht sich auf Umlaufkolbenmaschine!!, die aus einen oder mehrere Zylinderräumen enthaltenden Gehäuseteil, einen exzentrisch dazu angeordneten Führungsteil und einem oder mehreren Arbeitekolben bestehen, so daß mindestens ein volumenveränderlicher Arbeitsraum gebildet wird und befaßt sich mit dem Problem der Abdichtung der Arbeitskolben und deren Lagerung.

Bekannte Maschinen der eingangs erwähnten Bauweise haben den Nachteil» daß ihre Arbeitskolben meist in einer starr im Gehäuseteil angeordneten Paßbohrung angeordnet sind, die gleichzeitig zur Abdichtung und zur Führung dient, Durch diese Zwangsführung der Arbeitskolben wird aber ein Ausrichten gegenüber dem exzentrischen Führungsteil verhindert, so daß dort entweder Leckapalten entstehen und meistens gleichzeitig ein Verkanten und damit ein erhöhter Verschleiß der Kolben in den Paßbohrungen durch Querkrätte bedingt ist. Auch durch Zunahme eines beweglichen Gleitschuhs zwischen Kolben und dem exzentrischen ijihrungsteil sind kompunente Querkräfte zwischen Kolben und Zylinderbohrung vorhanden und eine lange Kolbenführung erforderlich»

Oft sind Paßbohrungen als Sackbohrungen attagebildet, so daß eine exakte Herstellung sehr erschwert und aufwendig ist.

Es sind auch Lösungen bekannt, bei denen die Arbeitskolben pendelnd ausgebildet sind, sei es, daß ihr Außenteil kugelig ausgebildet ist oder ihre Lagerung in drehbaren, zylindrischen Zapfen ·vorgenommen wird, in die die Zylinderbohrung als Sackloch eingearbeitet itt«

Hierdurch entsteht jedoch eine Linienberührung des Kolbens gegenüber der Zylinderwand, die zu einem frühen Verschleiß und IJnbrauchbarkeit der Maschinen führt und ferner eine Begrenzung des Arbeitshubes bedingt, da der Äquator der Kugel nicht aus dem Eingriff der Zylinderbohrung geraten darf. Im anderen Falle jt*t eiae Pendelbewegung «nr in einer Ebene möglichund e* entstehen zusätzliche PaßungettSd Bichtatellen, die den Wirkungegrad der Maschine stark yenaindern und außerdem die Herstellung verteuern.

Die vorliegende Erfindung setzt sich nunüwr Aufgabe, eine Umlaüfkoibenmaechine zu schaffen, bei der die erwähnten Nachteile vermieden werden und bei der ei» räumlich freie Beweglichkeit der Arbeitekolben ermöglicht wird, eine rührung vermieden wird, keine radialen oder axialen Belastungen auf die

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kolben bzw. deren Dichtflächen auftreten und bei der die Wahl des Arbeitstrabes keinen durch die Abdichtung bedingten konstruktiven Begrenzungen unterliegt.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird vorgeschlagen, zwischen dem Arbeitskolbem und der Zylinderbohrung eine Pendelbiicb.se anzuordnen in. der en Bohrung die Arbeitskolben dichtend gleiten und deren Außenfläche halbkugelfönnig oder mehr ausgebildet ist und in einer ebenfalls halbkugelfönnig ausgebildeten Verengung des Zylinderraumes gelagert ist·

Dadurch wird eine räumlich freie Beweglichkeit der Arbeitskolben gewährleistet, die Abdichtung des Zylinderraumes aber trotzdem nur über sich entlastende und in axialer Richtung nachstellende Dichtflächen gewährleistet und freizügige Auslegung des Arbeitshubes ermöglicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wii'd vorgeschlagen die Arbeitekolben aus fe einem innen und auflen glattzylindrisch auegebildeten Rohrstück herzustellen und gegebenenfalls an dem dem Fiihrungsteil zugekehrten Ende mit einem Bund und einer die Innenbohrung erweiternden Ausnehmung zu versehen,, Damit außerde», sowohl der Arbeitekolben in dichtendem Kontakt mit dem Führung»teil als auch die Pendelbüchse in dichtendem Kontakt mit der Halbkugelfläche des Zylinderraumes bleibt, wird weiterhin vorgeschlagen auf beide Teile die Kraft τοπ Druckfedern wirken zu lassen.

Durch diese relativ dünnwandige Ausgestaltung des Arbeitskolbens werden einerseits geringe Maßenkräfte erreicht, so daß sich diese Maschine auch besonders für hohe Drehzahlen eignet und ferner eine axiale Entlastung der Gleitflächen der Arbeitskolben auf den Mihrungsteil gewährleistet. Bei besonders hohen Drücken und hohen Drehzahlen kann diese Entlastung noch verbessert werden, durch die Hinzunahme . des erwähnten Bundes und der Ausnehinung am Innendurcaeeiser, wodurch das Entlastungsf eld a» iFührungeteil noch etwas vergrößert wird. In einer weiteren Ausgesteltung der Erfindung gleitet der Arbeitskolben mit seiner stirnseitigen Gleitfläche auf einer beispielsweise zylindrischen oder kegeligen Inn*iaaufbai^ die halbkugelföreigen Lagerscbalen für die Pendel-büchsen in eine» zylindrischen «der kegeligen Hing angeerdnrt sind, der auf einen den Zylinderraum für die einzelnen Arbeitskolben tr agend en Körper auf geschoben ist. Diese Anordnung wxrkt si ch besonders dann vorteilhaft aus, wenn beispielsweise zur Steuerung axiale Steuerspiegel verwendet werden seilen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen di e beigefügten Zeichnungen. Dabei

1 einen pHgetthnitt d»reh tine

Fig· 2 einen Querschnitt durch die Umlaufkolbenmaschine;

Fig. 3,einen Längsschnitt durch Zylinder, Pendelbüchse und Arbeitakolben mit er«- weiterten Bund und einen zylindrischen Fiihrungsteil;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch Zylinder« Pendelbüchse; Arbeitekolben und einer kugeligen Exzenterführungsteil;

Fig· 5 eine Kolbenmaschine im Längsschnitt mit einer erfindungsgemäßen koloten-■afligen Innenlauf bahn dee Führungeteile;

Fig* 6 einen Längsschnitt durch die Umlaufkolbenmaschine mit einer zylindrischen Innenlaufbahn des exzentrischen Führungeteile.

Gemäß der in Fig. 1 und 2 gezeigten Aueführungsform besteht die Umlaufkolbenmaschine u.a. au· einem Gehäuaekörper 1 «it mehreren Zylinderbohrungen 2 deren unteren Ende kelotenmäßig ausgebildet ist» In den KoIoten lagern erfindungsgemäß dichtend Pendelbüchsen 3 in deren zylindrischen Bohrungen die Arbeitskolben 4 dichtend gleiten und formschlüssig durch den exzentrischen Führungsteil 5 in ™ Hubbewegung versetzt werden. Die Arbeitekolben 4 bestehen aus dünnwandigen Bohren und haben kleinbeaufschlagte Stirnflächen» Die dünnwandigen Arbeitskolben 4 haben durch sein geringe· Gewicht kleine Beschleunigungskräfte und können gegenüber rollen Kolben mit höherer Drehzahl angetrieben werden. Durch die pendelnde Ausführung der kugeligen Führungekörper 3 entstehen keine Seitenkräfte, wodurch dieFührnngslänge der Kolben 4 kurz gehalten werden können. Die pendelnde Anordnung und Kurxführigkeit der leichten Kolben gibt die Vergrößerung der Kolbenhübe und Exzentrizität R gegenüber bekannter Kolbenpumpen. Die Zuführung des Druckmittels (Druckflüssigkeit oder Pressluft) kann durch die Aussparung 6 in der Umfangefläche des exzentrischen Führungeteile 5 in bekannter Weise erfolgen. Die Drehung der Welle 7 ändert das Volum des Hubraumes entsprechend der Kreisbahn, die der exentrlsche Führungsteil 5 beschreibt. Die Arbeitekolben und Pen« λ delbücheen werden durch den Druck der Arbeitsmediums und Feder 8 und 9 dichtend an die Umfangsflachen de· exzentrischen Führungsteilfi angedrückt. Das verdichtete Druckmedium wird durch die einseinen Kanäle 10 von den jeweiligen Zylinderräumen zu den, mit Welle ,drehen den Steuer teil 11 geleitet und von diesen weiter su den Ausgangsbohrungen abgeführt. Die Zu- und Abgangs führung des Mediums kann auch aber.Saug- und Druckventile geführt werden.

(P Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt Fig. 3, wo die Arbeitekolben 4* °° aus einen innen und außen glattsylindrisehen ausgebildeten Rohrstück hergestellt -Jund an dem dem Führungsteil zugekehrten Ende mit einem Bund'12 und einer die _»InnenbehruDg erweiterten Ausnehmung 13 versehen sind und deren Durchmesser so _,groß ausgebildet sind, daß ein weitgehender Druckausgleich der beiden zugekehr- °Ηβη Flächen besteht.

Um eine größere Abdichtungefläche zwischen den Kolben und den exzentrischen Führungsteil zu erreichen, kann nach Fig. 4 der Führungsteil 5 kugelig ausgebildet

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werden.

In Fig. 5 ist eine Ausführung dargestellt, *wo die Kolbenräume 19 in einen Winkel zum axial angeordneten Führungsteil 20 gerichtet sind und deren Innenlaufbahn kolotmäßig oder kegelig ausgeführt ist.

Für Umlaufkolbenmaschinen mit innen druckbeaufschlagten Arbeitskolben zeigt die Darstellung nach Fig. 6« Der rotierende Zylinderkörper 15 dient als Arbeitsraum und hat radialangeordnete Aussparungen 16 für die Pendelbüchsen und Arbeitskolben. Die Pendelbüchse 3 ' ist mit ihrer außerkugeligen Form in einer Kugelschale 17 dichtend gelagert. Der Arbeitskolben 4 '· gleitet mit seiner Stirnseite an der zylindrischen Innenlaufbahn des Gehäuse* 18, die Arbeitskolben werden durch die Zentrifugalkräfte und Arbeitsdruck des Mediums an die zylindrisch oder koloten- «äßige Laufbahn des Gehäuses 18 gedrückt.

_BAD ORtGiNAL 909 8 87/1013

Claims (1)

1. · ₁₆₅33_6g

   ( io) j Umlaufkolbenmaschinen, bestehend aus einem einen oder mehrere Zylinderräume ^^_^/. enthaltenden Gehäuseteil, einem exzentrisch dazu angeordneten Führungsteil und einem oder mehreren Arbeitskolben, so daß mindestens ein volumenveränderlicher Arbeitsraum gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Arbeitskolben und dem Zylinderraum eine Pendelbüchse angeordnet ist, in deren Bohrung der Arbeitskolben dichtend gleitet und deren Außenfläche halb»« kugelförmig oder mehr ausgebildet ist und in einer ebenfalls halbkugelförmig ausgebildeten.Verengung des Zylinderrauines gelagert ist,

   2c.) Umlaufkolbenmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ar— beitskolben aus einem innen und außen glattzylindrisch ausgebildeten relativ dünnwandigem Rohr stück besteht.

   3.) Umlauf kolbenmaschinen nach /uispruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ar- ~ beitskolben rohrförmig ausgebildet ist und an seinem dem Führungsteil zugekehrten Ende einen Bund eine die Innenbohrung erweiternde Ausnehmung aufweist.

   4«) Umlaufkölbenmaschinen nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daf der Arbeitskolben und die Pendelbüchse unter der Belastung von Druckfedern an ihren axialen Gleitflächen angedrückt werden*

   5c.) Umlaufkolbenmaschinen nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben mit seiner stirnaeitigen Gleitfläche auf einer zylindrischen kugeligen oder kegeligen Innenlaufbahn gleitet und die halbkugelförmige Lagerschale für die Pendelbüchse in einem zy^lindri sehen oder kegeligen Bing angeordnet ist, der, auf einen den Zylinderraum tragenden Körper auf geechoben Λ

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