DE1703528C3

DE1703528C3 - Steuereinrichtung für einen mehrstufigen Taumelscheiben-Axialkolben- und Taumelkolben-Maschinensatz

Info

Publication number: DE1703528C3
Application number: DE1703528A
Authority: DE
Inventors: Jean Lagny Hasquenoph; Marc Paris Pouliquin
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1967-06-07
Filing date: 1968-06-06
Publication date: 1974-05-02
Also published as: DE1703528B2; SE350307B; NL159477B; DE1997329U; FR1580807A; NL6807922A; GB1227009A; DE1703528A1; US3514221A; ES354776A1; CH524767A; BE716154A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für einen mehrstufigen Taumelscheiben-Axialkolben- und Taumelkolben-Maschinensatz, Ik dem die die Axialkolben betätigende Taumelscheibe gleichzeitig als Taumelkolben --virkt und das Arbeitsmittel über eine Auslaßöffnung der Taumclkolbenmaschine und Einlaßventile der Axialkolbenmaschine von der ersten zur zweiten Stufe geleitet wird.

Zum Stande der Technik gehören Axialkolben-,pumpen (deutsche Auslcgeschrif; 1 234 529, britische Patentschrift 588 606) und Taumelscheibenpumpe!! (deutsche Patentschrift 275 394, französische Patentschrift 1451950). Aus der USA.-Patcntschrift 2 385 990 ist eine Axialkolbenpumpe mit einer Taumelscheibe bekannt, bei der das zu pumpende Öl in die Kolbenpumpe über ein*¹ ze-:>alc hohle Achse eingefüliri wird und aus dieser durch Öffnungen in eine an der Taumelscheibe angeordnete Kreiselpumpe gedruckt, um einen leichten Überdruck im <td Gehäuse zu erzeugen, dem die Kolben die zu pumpende Flüssigkeil entnehmen. Die erste Stufe dieser bekannten Vorrichtung ist nicia als Vorstufe anzusehen.

Aus der deutschen Patentschrift 245 099, von der die Erfindung ausgeht, ist ein Kompressor oder Motor bekannt, bei dem eine Taumelscheibe gleichzeitig als Taumelkolben und als Taumeltrieb für axiale Seh ,bkolbcn dient, so daß ein zweistufiger Maschinensatz entsteh:.

Bei der bekannten Anordnung wird zur Verbindung der beiden Stufen ein sich drehender Schieber benutzt, um das Druckgas auf Hie Zylinder zu verteilen. Dies isi eine störanfällige Einrichtung, die einer Marken Abnutzung unterworfen ist, sich festklemmen kann und leicht undicht wird.

Außerdem ist der gesamte mittlere Raum durch die Steuereinrichtung ausgefüllt, so daß die Verbindungsmittel zwischen der Taumelscheibe und der Welle der Maschine ebenso wie die An- oder Ab- 6; Ifiebsorganc außerhalb dieses Raumes angeordnet ♦erden müssen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist darin zu sehen, daß sich die Stufe mit der Taumelscheibe auf der gleichen Seite befindet wie die Kolben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art das Auslaßventil der Taumelkolbenmaschine und die Einlaßventile der Axialkolbenmaschine einfach auszubilden und raumsparend und betriebssicher anzuordnen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Taumelscheibe zwischen dem Verdrängungsraum der Taumelkolbenmaschine und dem Triebraum der Axialkolbenmaschine eine Auslaßöffnung und in wenigstens einem Axialkolben zwischen dem Triebraun; und dem zugehörigen Verdrängungsraum der Axialkolbenmaschine je ein Einlaßventil vorgesehen sind.

Dadurch entfällt der bei dem bekannten Kompressor erforderliche drehbare Schieber zur Verbindung der beiden Stufen. Ebenfalls ist es nicht erforderlich, zwischen jeder Kolbenstange und einer Steuerbohrung Abdichtungen vorzusehen. Der gesamte mittlere Raum, der bei der bekannten Konstruktion durch den Steuerschieber für das vorverdichtete Gas besetzt ist, steht bei der Konstruktion gemäß der Erfindung bei verringertem Platzbedarf, z. B. für einen Elektromotor oder einen Stromverbraucher, im Inneren des durch die Zylinder gebildeten Raumes zur Verfügung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Verdichter mit einer Steuereinrichtung gemäß der Erfindung entsprechend der Linie I-I der F i g. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie ΙΙ-Π der Fig. 1 und

Fig. 3 Teile der Steuereinrichtung in vergrößerter Darstellung.

Die erste Stufe des Verdichteis besteht aus einem Gehäuse !. in dem das Gas über einen Einlaß 2 zu und über eine Auslaßöffnung3 abgeführt wird, wobei die Förderung mittels eines Schrägkurbelteils 4 einer Antriebswelle 5 erfolgt.

Das Gehäuse I hat eine Wand, die innen eine kugelartigc Fläche 7 mit dem Mittelpunkt 0 und der Achse AB aufweist und die sich symmetrisch zu beiden Seiten einer Querebene erstreckt sowie einen ii, π'.-rhalb der Fläche 7 angeordneten Teil mit einer auf einem KegcNiumpf mit der Achse Ali liegenden Fläche 9, die auf Punkt 0 zentriert ist.

In dem Gehäuse I ist eine Nabe 10, die fest mit der Welle 5 verbunden ist, mittels Rollenlagern Il gelagert, so daß sie sich um ihre Achse, die mit der Achse AB zusammenfällt, drehen kann.

Das Schrägkurbelteil 4 besteht aus einer Hülse 4,, die mittels Rollenlagern 12 auf tier Schrägkurbel 10, der Nabe 10 gelagert ist und sich um die Achse CD drehen kann, die geneigt zur Achse AB liegt und diese im Punkt 0 schneidet. Eine kegelstumpfförmigc Fläche 13 der Hülse 4, kann mit der Fläche 9 des Gehäuses 1 entlang einem Abschnitts in Berührung kommen. Eine außen durch eine Fläche IS begrenzte Wand in '"-irm eines bei 0 zentrierten kugelartigen Abschnittes mit der Achse CD kann sich dicht auf dem inneren Rand der Fläche 9 abwälzen.

Eine feste Trennwand 16 erstreckt sich in einer axialen E'oene zwischen 7wc^; Abschnitten der beiden Flächen 7 und 15 und durchquert die Auslaßöffnung 3, die in einem als Tauchkolben wirkenden Flansch der Hülse 4, ausgespart ist.

Der ringförmige Raum, der durch die beiden ku-

gelangen Flächen 7 und 15 und die beiden konischen Flüchen 9 und 13 begrenzt wird, ist durch die Trennwand 16 und durch die Verbinduni! der beiden konischen Flächen 9 und 13 entlang dem Segment .> in zwei Kammern unterteilt, und zwar den Arbeitsraum 17 und den Triebraum 50.

Die beiden Öffnungen 2 und 3 münden in diese Kammern auf beiden Seiten der Trennwand 16 !F ig. 3).

Ein I icgsamer Balg 20, insbesondere aus Metall. L-rbindet dicht einen Hakering 22 des Gehäuses ί, .ler um die Nabe 10 angeordnet ist, und einen Haltering 21 der Hülse 4_P der innerhalb der Fläche IS Mizt. Dieser Balg ist ausreichen;! drehfest, um die Drehungen des Teils 4 zu verhindern. :5

Ringförmige Dichtungen 29 und 30 stellen die Abdichtung zwischen den kugelartigcn Flächen? und 15 und den Flächen, mit denen sie zusammenwirken, •kher. Dynamische Auswuchtmassen 31, 32 haben uie Welle 5 und die Nabe 10. Der Stator 33 des An-,.iebsmotors ist in dem Gehäuse 1 befestigt, während der Rotor 34 fest an der Welle 5 angebracht ist.

An die erste Stufe ist wenigstens eine zweite Stufe angehängt, um die Taumelbewegung des Taumelkolbens der Hülse 4, auszunutzen, an dem die Pleuelstangen 35 der Kolben 36 angebracht sind, die in den Z\ lindern 37 gleiten, deren Achsen parallel zu der der Welle 5 verlaufen.

Jede Stange 35 ist mittels eines Kugelgelenkes mit dem Taumelkolben verbunden, das durch einen Dichtungsbalg 39 geschützt ist. Zwischen dem Kolben und dem Zylinder 37 ist eine Dichtung 47 angeordnet.

Den Arbeitsräumen der Zylinder 37 sind Saugventile 48 und Austriitsventile 49 zugeordnet, die automatisch durch die Hin- und Herbewegung der Axialkolben betätigt werden und so angeordne¹ sind, daß das in einem Raum angesaugte Gas dann aus dem Verdichter nach außen oder in einen anderen kleineren Arbeitsraum zur weiteren Verdichtung gedrückt wird. Diese letztgenannte Ausführungsform wird bei

dem auf der Zeichnung dargestellten Verdichter benutzt.

Bei diesem enthält das Gehäuse I fünf Zylinder 37, die regelmäßig um die Welle 5 verteilt sind. Das komprimierte Gas, das bei 3 aus der ersten Stufe austritt ,'Fig. 3), wird (vgl. die Pfeile 40 auf den F i g. 1 und 2) iifzwei der Zylinder 37 üher die Einlaßventile 41 eingelassen, die in dem Kolben 36 vorgesehen sind. Dann wird das in den Verdrängungsräumen 51 dei beiden Zylinder komprimierte Gas (vgl. die Pfeile 42) in einen dritten einzigen Zylinder mit gleichem Durchmesser wie die beiden vorhergehenden ausgestoßen und von dort nach und nach in einen vierten Zylinder mit kleinerem Durchmesser (\gl. die Pfeile 43) und einen fünften Zylinder mit einem noch kleineren Durchmesser (vgl. die Pfeile 44) gedrückt, von wo es >tark komprimiert bei 45 ausgelassen wird.

Das bei 2 angesaugte Gas unterliegt nacheinander vor seinem Austritt aus dem Verdichter bei 45 fünf Kompressionen:

Die erste Kompression wird in der ersten Stufe durch die Bewegung des Taumelkolbens <i, vorgenommen. Das leicht komprimierte Gas aus der ersten Kompressionsstufe gelangt in die Kammer zwischen dem Teil 4 und den Kolben 36 und wird von dort nacheinander in die vier anderen Stufen des Verdichters gesaugt, die durch die beiden ersten Zylinder, den dritten, den vierten und den fünften Zylinder gebildet werden.

Die Verdichtung kann in einer einzigen Stufe oder einer von vier verschiedenen Anzahl von Stufen erfolgen. Der Kolbenverdichter kann auch die erste Stufe (oder die ersten Stufen) eines Verdichters bilden, dessen letzte Stufe die bisherige erste Stufe ist. Die Maschine kann als Pumpe und nicht als Verdichter arbeiten; die Verlängerung 10, der Nabe 10 und die Hülse 4, können ersetzt werden, und zwar die Verlängerung durch ein Lager, das in der Nabe ausgespart ist, und die Hülse durch einen Zapfen, der sich in diesem Lager dreht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Steuereinrichtung für einen mehrstufigen Taumelscheiben-Axialkolben- und Taumelkolben-Maschinensatz, bei dem die die Axialkolben betätigende Taumelscheibe gleichzeitig als Taumelkolben wirkt und das Arbeitsmittel über eine Auslaßöffnung der Taumelkolbenmaschine und Einlaßventile der Axialkolbenmaschine von der ersten zur zueiten Stufe geleitet wird, gekennzeichnet durch eine Auslaßöffnung (3) in der Taumelscheibe (4) zwischen dem Verdrängungsraum (17) der Taumelkolbenmaschine und dem Triebraum (50) der Axialkolbenmaschine sowie je ein Einlaßventil (41) in wenigstens einem Axialkolben (36) zwischen dem Triebraum und dem zugehörigen Verdriingungsnium (51) der Axialkolbenmaschine.