DE1816777A1 - Schubkolbenpumpe oder -motor - Google Patents

Schubkolbenpumpe oder -motor

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DE1816777A1
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organ
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DE19681816777
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Alois Aregger
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/04Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving in which the valving is performed by pistons and cylinders coacting to open and close intake or outlet ports
    • F04B7/06Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving in which the valving is performed by pistons and cylinders coacting to open and close intake or outlet ports the pistons and cylinders being relatively reciprocated and rotated

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Description

  • Schubkolbenpumpe oder -motor Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubkolbenpumpe oder einen Schubkolbenmotor mit einem oder mehreren kolbenartigen Organen, die koaxial auf einer Welle angeordnet sind und von einem konzentrisch zu der Welle angeordneten, mit einer Innenwand an ihren Aussenwänden anliegenden Zylinder umgeben sind, und die bei einer Relativbewegung der Welle gegenüber dem Zylinder in azimutaler Richtung eine oszillierende Relativbewegung in axialer Richtung zwischen Jeweils zwei Begrenzungsorganen ausführen, wobei die Relativbewegung in axialer Richtung zwischen Jeweils einem kolbenartigen Organ und den zugeordneten Begrgnsungsorganen dadurch erreicht wird, dass das kolbenartige Organ mit einem und die zugeordneten Begrenzungsorgane mit dem anderen der beiden Teile welle und" Zylinder" drehiest gekoppelt sind und dass in den Bereichen, in denen das kolbenartige Organ und eines der Begrenzungsorgane aneinandergrenzen, mindestens eines der beiden Organe mit einer in azimutaler Richtung wellenförmig verlaufenden Fläche versehen ist, auf der das andere Organ mit einem oder mehreren Auflagepunkten aufliegt und auf der es bei einer azimutalen Relativbewegung der Welle gegenüber dem Zylinder unter Verursachung einer axialen Relativbewegung des einen Organe gegenüber dem anderen abläuft, und wobei ferner durch die azimutale Relativbewegung der Welle bzw. der mit dieser drehfest gekoppelten Organe gegenüber dem Zylinder bzw.
  • den mit diesem drehfest gekoppelten Organen und/oder durch die axiale Relativbewegung der kolbenartigen Organe gegenüber den Begrenzungsorganen gesteuerte Ventilanordnungen zum Ein-und Auslass des zu fördernden bzw. antreibenden Mediums während der Hin- bzw. Rucklaufphase der oszillierenden axialen Relativbewegung der kolbenartigen Organe vorgesehen sind.
  • Eine derartige Schubkolbenpumpe ist beispielsweise aus der britischen Patentsohrift 306.985 und ein solcher Schubkolbenmotor aus der US-Patentschrift 2.896.590 bekannt geworden.
  • Bei den bekannten Schubkolbenpumpen und -motoren der obengenannten Art besteht nun - insbesondere wenn diese als hydraulische Puppen verwendet werden, d.h. wenn das zu fördernde bzw. das antreibende Medium eine Plüssigkeit und damit praktisch inkompressibel ist - die Schwierigkeit, das bei einer Steurung der Ventilanordnung zum Ein- und Auslass des zu fördernden bzw. antreibenden Mediums durch die azimutale Relativbewegung der Welle bzw. der nit dieser drehfest gekoppelten Organe gegenüber den Zylinder bzw. den mit diesem drehfest gekoppelten Organe und/oder durch die axiale Relativbewegung der kolbenartigen Organe gegenüber den Begrenzungsorganen innerhalb eines Umlaufes der Welle gegenüber dem Zylinder Jeweils ein oder ihrer Winkelbereiche auftreten, in denen Ein- und Auslassventilo geschlossen sind und eine Volumenänderung des Kompressionsraumes der kolbenartigen Organe stattfindet. Wenn nun das su fördernde bzw. antreibende Medium eine Flüssigkeit ist, dann führt eine solche Volumenveränderung bei geschlossenen Ventilen im Falle, das der Kompressionsraum mit dem Medium gefüllt ist und die Volumenveränderung eine Volumen-Verminderung ist, zu einem ausserordentlich starken Ansteigen des Druckes des in dem Kompressionsraum befindlichen Mediums, und dieser Druckanetieg macht sich einerseits in einem Rückschlag auf den Pumpenantrieb bzw. auf den durch eine zweite Motorstufe bewirkten Antrieb bemerkbar und führt andererseits zu einer sehr starken Abnützung der genannten wellenförmigen Fläche, durch die die axiale Relativbewegung der kolbenartigen Organe erzielt wird. Ausserdem kann ein solcher Druckanstieg in besonders ungünstigen Fällen sogar zur Zerstörung der Schubkolbenpumpe bzw. des Schubkolbenmotore führen.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung war nun, eine Schubkolbenpumpe bzw. einen Schubkolbenmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der bzw. dem diese Mängel und Nachteile der bekannten Schubkolbenpumpen und -motoren vermieden sind.
  • Erfindungsgemäss wird das bei einer Schubkolbenpumpe oder einem Schubkolbenmotor der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass mindestens eines der Begrenzungsorgane in axialer Richtung verschiebbar gelagert iet und durch mindestens ein unter Vorspannung stehendes federndes Element in einer Normallage gehalten und aus dieser nur verschoben wird, wenn die auf das Begrenzungsorgan gegen die Federkraft des bzw. der federnden Elemente wirkenden Kräfte in ihrer Gesamtheit die Haltekraft überschreiten, die von dem bzw. den federnden Elementen aufgrund ihrer Vorspannung auf das Begrenzungsorgan in seiner Normallage ausgeübt wird, so dass der Druck des zu fördernden bzw. antreibenden Mediums im Kompressionsraum des dem verschiebbar gelagerten Begrenzungsorgan zugeordneten kolbonartigen Organes von dem Druckwert an, bei dem die von dem Druck des zu fördernden bzw. antreibenden Mediums verursachten Kräfte die genannte Haltekraft überschreiten, annähernd konstant gehalten bzw. nur noch im Masse der durch die Verschiebung des Begrenzungsorganes verursachten Erhöhung der Federkraft des bzw. der federnden Elemente ansteigt.
  • Vorteilhaft kann dabei die Vorspannung von mindestens einem federnden Element und damit die Haltekraft, die von diesem federnden Element aufgrund seiner Vorspannung auf das zugeordnete Begrenzungeorgan ausgeübt wird, veränderbar sein, so dass der genannte Druckwert, von dem an der Druck des zu fördernden bzw. antreibenden Mediums annähernd konstant gehalten wird bzw. nur noch im Masse der durch die Verschiebung des Begrenzungsorganes verursachten Erhöhung der Federkraft des bzw. der federnden Elemente aneteigt, veränderbar ist.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsforn der vorliegenden Schubkolbenpumpe können mindestens das bzw. die verschiebbar gelagerten Begrenzungsorgane einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt haben, dessen äußerer Durchmesser dem Innendurchmesser des Zylinders und dessen innerer Durchmesser dem Aussendurchmesser der Welle entspricht, und das bzw. die diesen verschiebbar gelagerten Begrenzungsorganen zugeordneten federnden Elemente können zweckmässig Spiralfedern oder Tellerfedern sein, die einerseits jeweils an derjenigen Längseeite des zugeordneten verschiebbaren Begrenzungeorganes, die von dem mit dem Begrenzungsorgan zusammenwirkenden kolbenartigen Organ abgewandt ist, und andererseits jeweils an einem mit dem zugeordneten verschiebbaren Begrenzungsorgan drehfest gekoppelten Teil der Pumpe abgestützt sind.
  • Dabei können mit besonderem Vorteil das bzw. die Begrenzungsorgane mit dem Zylinder drehfest gekoppelt sein, uod das bzw.
  • die verschiebbar gelagerten Begreneungsorgane können hierfür zweckmässig mit Nuten in ihren an der Zylinderinnenwand anliegenden Aussenwänden versehen sein, in die fest mit dem Zylinder verbundene Teile eingreifen, die gleichzeitig mit den Nutenquerwänden zusammenwirkende Anschläge bilden, um die verschiebbar gelagerten jeweils mit der Haltekraft des bzw.
  • der zugeordneten federnden Elemente beaufschlagten Begrenzungsorgane in ihrer Normallage zu halten, solange die gegen die Federkraft des bzw. der zugeordneten federnden Elemente wirkenden Kräfte die Haltekraft nicht überschreiten.
  • Die durch das verschiebbar gelagerte Begrenzungsorgan erzielt Verhinderung eines wesentlichen Druckanstieges des im Kompressionsraum befindlichen zu fördernden bzw. antrnibenden Mediums bei geschlossenen Ventilen über einen betimmten Druckwert hinaus kann durch eine zweckmässige, aug die Relativbewegung der kolbenartigen Organe in axialer Richtung abgestimmte Ausbildung der Ventilanordnungen in der Weise, dass sich bei geschlossenen Ventilen das Volumen des Kompres sionsraumes nur sehr geringfügig ändert, noch unterstützt werden. Zu diesem Zweck kann die vorliegende Schubkolbenpumpe bzw. der vorliegende Schubkolbenmotor vorteilhaft weiter so ausgebildet sein, dass die in azimutaler Richtung wellenförmig verlaufenden Flächen vom höchsten Punkt eines Wellenberges aus über 360 Winkelgrade bis wieder zu dem gleichen Punkt zwei volle Kosinuswellen durchlaufen, und dass die Ventilanordnungen zum Ein- und Auslass des zu fördernden bzw. antreibenden Mediums erstens für jedes kolbenartige Organ Je eine in dem feststehenden der beiden relativ zueinander bewegten Teile Welle und Zylinder" angeordnete und in den von dem kolbenartigen Organ überdeckten Bereich dieses feststehenden Teiles mündende Eingangs- und Ausgangsleitung und zweitens für jeden an ein kolbenartiges Organ angrenzenden Kompressionsraum je zwei von dem Kompressionsraum ausgehende und an dem feststehenden Teil bis in den Bereich der Mündung der Eingangs- und Ausgangsleitung entlanglaufende Steuernuten in dem kolbenartigen Organ umfassen, wobei die Mitten Aer MUndungen der Eingangs- und Ausgangsleitung gegeneinander um 900 und die Mitten der Steuernuten gegeneinander um 1800 in azimutaler Richtung versetzt sind und die Summe aus dem von der Breite der Steuernuten in azimutaler Richtung überdeckten Winkelbereich und dem von der Oeffnungsweite der Mündungen in azimutaler Richtung überdeckten Winkelbereich kleiner als gO° ist, und dass für jeden an ein kolbenartiges Organ angrenzenden Kompressronsraum die dem Kompressionsraum zugeordneten Steuernuten, die den kolbenartigen Organen zugeordneten Mündungen von Eingangs- und Ausgangsleitung, die wellenförmig verlaufende Pläche an mindestens einem der beiden dem Kompressionsraum zugeordneten Organe "Begrenzungsorgan und kolbenartiges Organ" und die Auflagepunkte des anderen Organes auf dieser wellenförmig verlaufenden Fläche relativ zueinander so angeordnet sind, dass erstens die Auflagepunkte auf den beiden höchsten Punkten der Wellenberge der wellenförmig verlaufenden Pläche aufliegen, wenn die beiden Winkelhalbierenden zwischen zwei auf die Mitten der beiden Mündungen weisenden, von einem Wellenachsenpunkt ausgehenden Radiusvektoren mit den beiden Winkelhalbierenden zwischen zwei auf die Mitten der beiden Steuernuten weisenden, vom gleichen Wellenachsenpunkt ausgehenden Radiusvektoren zusammenfallen, und dass zweitens diese zusammenfallenden Winkelhalbierenden in die gleichen Richtungen weißen wie zwei von der Wellenachse ausgehende, auf die mit den beiden höchsten Punkten der Wellenberge zusammenfallenden Auflagepunkte gerichtete Radiusvektoren.
  • Dabei können sowohl die kolbenartigen Organe wie auch die zugeordneten Begrenzungsorgane in den Bereichen, in denen sie aneinandergrenzen, mit wellenförmig verlaufenden, auf 360° zwei volle Kosinuswellen durchlaufenden Flächen versehen sein, und die Breite dieser Fläohen in radialer Richtung kann zweckmässig gleich der Differenz zwischen dem Radius der Zylinderinnenwand und dem Wellenradius sein, wobei dann Jeweils zwischen den beiden dem gleichen Kompressionsraum tugeordneten Steuernuten ein durch das die Steuernuten tragende kolbenartige Organ hindurchführender Verbindungakanal vorgesehen ist.
  • Es kann aber auch von den kolbenartigen Organen und den zugeordneten Begrenzungsorganen in den Bereichen, in denen eie aneinandergrenzen, jeweils ein Organ mit einer wellenförmig verlaufenden0 auf 3600 zwei volle Kosinuswellen durchlaufenden Fläche und das andere Organ mit zwei die Auflagepunkte dieses Organes auf der wellenförmig verlaufenden Fläche bildenden drehbar gelagerten Rollen versehen sein, deren Drehachsen mit vom gleichen Punkt der Wellenachse ausgehenden gegeneinander um 1800 versetzten Radiusvektoren zusammenfallen.
  • Mit besonderem Vorteil können ferner die kolbenartigen Organe zwischen jeweils zwei Begrenzungsorganen angeordnet sein und je vier Steuernuten aufweisen, deren Mitten um jeweils 90° gegeneinander versetzt sind und von denen zwei gegenüberliegende von dem Kompressionsraum auf der einen Seite des kolbenartigen Organes und die anderen beiden gegenüberliegenden von dem Kompressionsraum auf der anderen Seite des kolbenartigen Organes ausgehen, wobei die jeweils dem gleichen kolbenartigen Organ zugeordneten beiden Begrenzungsorgane derart angeordnet sind, dass eine Verbindungslinie zwischen den beiden am weitesten in Richtung auf das kolbenartige Organ vorstehenden Punkten des einen Begrenzungsorganes parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden am weitesten in Richtung auf das kolbenartige Organ vorstehenden Punkten des anderen Begrenzungsorganes verläuft, und wobei ferner die kolbenartigen Organe derart ausgebildet sind, dass eine Verbindungslinie zwischen den beiden am weitesten vorstehenden Punkten auf ihrer einen Seite senkrecht zu einer VerbindungBlinie zwischen den beiden am weitesten vorStehenden Punkten auf ihrer anderen Seite verläuft, Anhand der nachstehenden Pig.uren ist die Erfindung im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel sowie einer Variante desselben näher erläutert, Es zeigen Fig. 1 einen Längs schnitt einer Schubkolbenpumpe nach der Erfindung Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Schubkolbenpumpe in der Ebene I - I; Fig. 3 einen teilweisen Längeschnitt einer Variante der in Fig. 1 gezeigten Schubkolbenpumpe.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Schubkolbenpumpe hat zwei kolbenartige Organe 1 und 2, die koaxial auf der Welle 3 angeordnet sind und von dem konzentrisch zu der Welle 3 angeordneten, mit seiner Innenwand an ihren Aussenwänden anliegenden Zylinder 4 umgeben sind. Die kolbenartigen Organe 1 und 2 bewegen sich bei einer Drehung der Welle 3 zwischen den beiden Begrenzungsorganen 5 und 6 bzw. zwischen den beiden Begrenzung. Organen 6 und 7 in axialer Richtung hin und her. Diese Hin- und Herbewegung der kolbenartigen Organ 1 und 2 wird dadurch erreicht, dass die kolbenartigen Organ duroh die in halbzylindriecht Nuten 8 und 9 in der Welle 3 einerseits und den kolbenartigen Organen 1 und 2 andererseits eingreifenden Kugeln 10 drehfest mit der Welle 3 gekoppelt sind und die Begrenzungs-Organ. 5, 6 und 7 zumindest hinsichtlich ihrer Winkellage mittels der Fixierstifte 11, 12 und 13 an den feststehenden Zylinder 4 fixiert sind , und dass die Begrenzungsorgane 5, 6 und 7 und die kolbenartigen Organe 1 und 2 an ihren einander zugewandten Seiten mit in azimutaler Richtung wellenförmig verlaufenden Flächen versehen sind, die vom höchsten Punkt eines Wellenberges aus über 360 Winkelgrade bis wieder tu den gleichen Punkt zwei volle Kosinuswellen durchlaufen. Die jeweil. dem gleichen kolbenartigen Organ, zum Beispiel dem kolbenartigen Organ 1, zugeordneten Begrenzungsorgane, zum Beispiel 5 und 6, sind dabei relativ zueinander so angeordnet, dass eine Verbindungslinie zwischen den beiden höchsten Punkten an den zwei Wellenbergen des einen Begrenzungsorganes 5 parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden hbohsten Punkten an den zwei Wellenbergen des anderen Begrentungoorgane. 6 (auf dessen den kolbenartigen Organ 1 zugewandter Seite) verläuft, und die kolbenartigen Organe, zum Beispiel 1, sind so ausgebildet, dass eine Verbindungslinie zwischen den beiden höchsten Punkten an den zwei Wellenbergen suf der einen Seite des kolbenartigen Organes 1 senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden höchsten Punkten an den zwei Wellenbergen auf der anderen Seite des kolbenartigen Organe 1 verläuft. Bei einer derartigen Ausbildung und Anordnung der kolbenartigen Organe und der zugeordneten Begrenzungsorgane ergibt sich bei Drehung der Welle 9 eine zwangsläufige Hin- und Herbewegung der kolbenartigen Organe zwischen den zugeordneten Begrenzungsorganen, wobei sich die kolbenartigen Organe bei jeder Umdrehung der Welle 3 zweimal hin und her bewegen. Dabei wird das Volumen des zwischen einem kolbenartigen Organ, zum Beispiel 1, einerseits und einem zugeordneten Begrenzungsorgan, zum Beispiel 5, andererseits gebildeten Kompressionsraumes 14a, 14b abwechselnd vergrössert und verkleinert, und zwar bei der in Fig. 1 gezeigten Ausbildung vom Volumen Null (vergleiche Kompressionsraum zwischen dem kolbenartigen Organ 1 und dem Begrenzungsorgan 6 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung der beiden Organe zueinander) bis etwa zum Volumen a#(ra² - ri²), (vergleiche Kompressionsraum 14a, 14b zwischen dem kolbenartigen Organ 1 und dem Begrenzung.-organ 5 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung der beiden Organe relativ zueinander), wenn mit a der Kolbenhub bzw. der Niveau-Unterschied zwischen dem höchsten Punkt eines Wellenbergen und dem tiefsten Punkt eines Wellentales der wellenförmig verlaufenden Flächen, mit ra der halbe Innendurchmeser des Zylinders 4 und mit ri der halbe Durchmesser der Welle 3 bezeichnet wird. Der Kompressionsraum 14a, 14b wird über eine der beiden von diesem ausgehenden und bis in den Bereich der Mündungen l6a und 17a der (in Fig. 1 nicht gezeigten) Eingangs- und Ausgangsleitung reichenden Steuernuten 15a und 15b in dem kolbenartigen Organ 1 an die Eingangs- oder Ausgangs.
  • leitung 16 bzw. 17 angeschlossen, und zwar jeweils beim Saughub des kolbenartigen Organes 1 an die Eingangsleitung und beim Druckhub an die Ausgangsleitung. Welche von den beiden in Fig. 2 gezeigten Leitungen 16 und 17 die Eingangsleitung und welche die Ausgangsleitung bildet, hängt von der Drehrichtung der Welle 3 ab. Wenn sich die Welle 3 in Fig. 2 im Uhrzeigersinn dreht, bildet die Leitung 16 die Ausgangsleitung und die Leitung 17 die Eingangsleitung. Die Mitten der Mdndungen der Eingangs- und-Auagangaleitung 16 und 17 sind gegeneinander - wie in Fig. 2 ersichtlich - um 900 und die Mitten der jeweils dem gleichen Kompressionsraum (zum Beispiel 14a,14b) zugeordneten beiden Steuernuten 15a und 15b gegeneinander -wie in den Fig. 1 und 2 ersichtlich - um 1800 in azimutaler Richtung versetzt, und die Summe aus dem von der Breite der Steuernuten in azimutaler Richtung überdeckten Winkelbereich a und dem von der Oeffnungsbreite der Mündungen der Ein- und Ausgangsleitung überdeckten Winkelbereich ß ist kleiner als 90°.
  • Es ist in diesem Zusammenhang zu bemerken, dass die Steuernuten 15a und 15b gemeinsam dem Kompressionsraum 14a, 14b zugeordnet sind, und daes die FUllung des gesamten Kompressioneraumes und auch die Entleerung desselben jeweils über eine der beiden Steuernuten erfolgt. Diese Bemerkung erscheint insofern wichtig, als die Fig. 1 den Eindruck erwecken könnte, als ob die Steuernute 15a nur dem Teil 14a und die steuernut 15b nur dem Teil 14b des Kompressionsraumes 14a und 14b zugeordnet sei. Tatsächlich stehen aber dieee beiden Teile 14a und 14b des Kompressionsraumes 14a,14b miteinander in Verbindung, zumindest dann, wenn die Breite der wellenförmig verlaufenden Fläche an dem Begrenzungsorgan 5 einerseits und dem kolbenartigen Organ 1 andererseits geringer als die Differenz c zwischen dem Radius der Zylinderinnenwand und dem Wellenradius ist. Ist allerdings die Breite dieser wellenförmigen Flächen in radialer Richtung gleich dieser Differenz o, dann sind die beiden Teile 14a und 14b des Kompressionsraumes 14a,14b voneinander getrennt, und in diesem Fall ist es erforderlich, entweder zwischen den beiden dem gleichen Kompressionsraum 14a,14b zugeordneten Steuernuten 15a und 15b einen durch das kolbenartige Organ 1 hindurchfffhrenden Verbindungskanal 18 vorzusehen, oder aber anstatt Jeweils einer Eingangsleitung und einer Ausgangsleitung für jedes kolbenartige Organ je zwei Eingangsleitungen und zwei Ausgangsleitungen für jedes kolbenartige Organ vorzusehen, wobei die zusätzlichen beiden Leitungen in Fig. 2 so anzuordnen wären, dass anstatt der dargestellten zwei Leitungen vier jeweils um 900 gegeneinander versetzte Leitungen vorhanden wären.
  • Verbindungskanäle (z.B. 18) zwischen den beiden von den gleichen Kompressionsraum (z.B. 14a,14b) ausgehenden Steuernuten (z.B. 15a und 15b) können natürlich auch dann vorgesehen werden, wenn die genannte Breite der wellenförmig verlaufenden Flächen kleiner als die genannte Differenz c ist. Wenn sie auch in diesem Fall nicht unbedingt erforderlich sind, so sind sie doch für eine Erhöhung der Füllgeschwindigkeit des Kompressionsraumes beim Saughub von wesentlichem Vorteil und solche Füllgeschwindigkeitserhöhungen sind insbesondere bei der Förderung von relativ zähen Flüssigkeiten und such bei hohen Drehzahlen bzw. hohen Pumpgeschwindigkeiten wünschenswert.
  • Die Mitten der von dem Kompressionsraum 19 zwischen dem Begrenzunge organ 6 und dem kolbenartigen Organ 1 ausgehenden beiden Steuernuten 20 und 21 sind (ebenso wie die Mitten der beiden Steuernuten 15a und 15b) gegeneinander um 180° und gegen die Mitten der beiden Steuernuten 15a und 15b um jeweils 90° in atimutaler Richtung versetzt, und die Steuernuten 20 und 21 reichen (ebenso wie die Steuernuten 15a und 15b) bis in den Bereich der Mündungen 16a und 17a der Eingangs- und Ausgangsleitung 16 und 17. ferner sind die Steuernuten 20 und 21 (ebenso wie die Steuernuten 15a und 15b durch den Verbindungekanal 18) durch einen Verbindungskanal 22 miteinander verbunden.
  • Im Zusammenhang damit dass die beiden Kompressionsräume 19 und 14a, 14b über die gleiche Eingangsleitung versorgt werden und das zu fördernde Medium aus diesem Kompressionsraum über die gleiche Ausgangsleitung abfliesst, ist zu bemerken, dass die beiden Kompressionsräume 19 und 14a,14b nicht miteinander in Verbindung stehen, denn die von den beiden Kompressionsräumen ausgehenden Steuernuten sind relativ zueinander so angeordnet, dass jeweils der eine Kompressionsraum mit der Eingangsleitung verbunden ist, während der andere Kompressionsraum mit der Ausgangsleitung verbunden ist, und umgekehrt.
  • Die beiden Kompressionsräume 19 und 14a,14b bilden daher zwei voneinander unabhängige, mit einer Phasenverschiebung von 1800 gegeneinander arbeitende Pumpräume.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist zusätzlich zu dem sich zwischen den Begrenzungsorganen 5 und 6 (linke Seite) hin und her bewegenden kolbenartigen Organ 1 noch ein weitere. kolbenartiges Organ 2 vorgesehen, das sich zwischen den Begrenzungsorganen 6 (rechte Seite) und 7 hin und her bewegt.
  • Das Zusammenwirken des kolbenartigen Organes 2 mit den beiden zugeordneten Begrenzungsorganen 6 (rechte Seite) und 7 vollzieht sich in gleicher Weise wie das oben beschriebene Zusammenwirken des kolbenartigen Organes 1 mit den beiden zugeordneten Begrenzungsorganen 5 und 6 (linke Seite). Unterschiedlich ist lediglich die Phasenlage der 5aug- und Druckhube der kolbenartigen Organe 1 und 2, weil die gesamte aus dem kolbenartigen Organ 2 und den beiden zugeordneten Begrenzungsorganen 6 (rechte Seite) und 7 bestehende Anordnung gegenüber der aus dem kolbenartigen Organ 1 und den beiden zugeordneten Begrenzungsorganen 5 und 6 (linke Seite) bestehenden Anordnung um 450 versetzt angeordnet ist. Durch diese Versetzung der genannten beiden Anordnungen gegeneinander wird erreicht, dass die Belastung der Welle 3 gleichmässiger verteilt wird und damit ein stossfreierer Lauf der Welle ermöglicht wird. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, das ein Schnitt in der Ebene II - II in der dargestellten Stellung das gleiche Schnittbild wie in Fig. 2 dargestellt liefert, wobei man eich Jedoch die ganze Fig. 2 um 450 im Gegenuhrzeigersinn gedreht vorzustellen ha.
  • Anstatt der in Fig. 1 gezeigten Ausbildung der kolbenartigen Organe 1 und 2 können diese auch wie in Fig. 3 dargestellt au.gebildet sein. Die Lage der am weitesten vorstehenden Punkte der Rollen 23 und 24 entspricht dabei der Lage der Scheitelpunkte der Wellenberge der wellenförmig verlaufenden Flächen auf den beiden Seiten z.B. des kolbenartigen Organes 1. D.s in Fig. 3 gezeigte kolbenartige Organ 25 ist im übrigen in gleicher Weise wie die kolbenartigen Organe 1 und 2 mit Je vier Steuernuten versehen, deren Mitten um Jeweils 900 gegoneinander versetzt sind und von denen zwei gegenüberliegende von dem Kompressionsraum 26 auf der einen Seite des kolbenartigen Organes 25 und die anderen beiden gegenüberliegenden von dem Kompressionsraum 27 auf der anderen Seite des kolbenartigen Organes 25 ausgehen.
  • Verbindungskanäle zwischen den gegenüberliegenden Steuernuten wie die Verbindungekanäle 18 und 22 bei den in Fig. 1 dargestellten kolbenartigen Organen 1 und 2 sind bei einer Ausbildung der kolbenartigen Organe wie in Fig. 3 nicht erforderlich. Sie können auch die Strd.mungsgeschwindigkeit beim Ein- und Ausfluss des zu fördernden Mediums nicht wesentlich erhöhen. Die Begrenzungeorgane 5 und 6 sind dabei vollständig gleich ausgebildet wie in Fig. 1. Anstatt die kolbenartigen Organe mit Rollen 23 und 24 zu versehen und in gleicher Weise wie in Fig. 1 ausgebildete Begrenzungsorgano 5 und 6 zu verwenden, kann man auch die Begrenzungsorgane mit Rollen versehen und kolbenartige Organe verwenden, die in gleicher Weise wie in Fig. 1 ausgebildet sind. In diesem letzteren Fall wären die Rollen so anzuordnen, dass ihre am weitesten in Richtung auf das kolbenartige Organ vorstehenden Punkte die gleiche Xage haben wie die Scheitelpunkte der Wellenberge der wellenförmig verlaufenden Flächen an den Begrenzungsorganen.
  • Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist nun das Begrenzungsorgan 5 in axialer Richtung verschiebbar gelagert und wird durch die unter Vorspannung stehende Feder 28 in seiner in Fig. 1 gezeigten Normallage gehalten. Aus dieser Normallage wird das Begrenzungsorgan 5 nur verschoben, wenn die auf das Begrenzungsorgan 5 gegen die Federkraft der Feder 28 wirkenden Kräfte in ihrer Gesamtheit die Haltekraft überschreiten, die von der vorgespannten Feder 28 auf das Begrenzungsorgan 5 in seiner Normallage ausgeübt wird. Der Druck des zu fördernden Mediums im Kompressionsraum 14a,14b des dem verschiebbar gelagerten Begrenzungsorgan 5 zugeordneten kolbenartigen Organes 1 wird dabei von dem Druckwert an, bei dem die von dem Druck des zu fördernden Mediums verursachten, auf das verschiebbar gelagert Begrenzung. organ 5 wirkenden Kräfte die Haltekraft der Weder 28 überschreiten, annähernd konstant gehalten, genauer gesagt steigt dieser Druck des zu fdrdernden Mediums im Kompressionsraum von dem genannten Druckwert an nur noch im Masse der durch die VorschiebunE des Begrenzungsorganes 5 verursachten Erhöhung der Federkraft der Feder 28 an.
  • Nun ist die Vorspannung der Feder 28 und damit die Haltekraft, die von dieser auf das Begrenzungsorgan 5 ausgeübt wird, mittels der Stellschraube 29 veränderbar, und dementsprechend ist auch der genannte Druckwert veränderbar, von dem an der Druck des zu fördernden Mediums annähernd konstant gehalten wird bzw. nur noch im Masse der durch die Verschiebung des Begrenzungsorganes 5 verursachten Erhöhung der Federkraft der Peder 28 ansteigt.
  • Damit das Begrenzungsorgan 5 einerseits in axialer Richtung verschiebbar ist, andererseits aber in seiner Winkellage relativ zu dem feststehenden Zylinder 4 fixiert ist, ist in seiner an der Zylinderinnenwand anliegenden Aussenwand die sich in axialer Richtung erstreckende Längsnute 30 vorgesehen, in die der fest mit dem zylinder 4 verbundene Fixierstift 11 eingreift. Der Fixierstift 11 fixiert die Winkellage des Begrenzungsorganes 5 relativ zu dem feststehenden Zylinder 4 und bildet gleichzeitig einen mit der Nutenquerwand 30a zugammenwirkenden Anschlag, um das verschiebbar gelagerte, mit der Haltekraft der Feder 28 beaufschlate Begrenzungsorgan 5 in seiner Normallage zu halten, solange die gegen die Federkraft der Feder 28 wirkenden Kräfte dies Haltekraft nicht überschreiten.
  • Wenn nun beispiesiweise das zu fördernde Medium eine Flüssigkeit ist, so wird sich im Falle, dass der Druck der im Kompressionsraum 14a, 14b befindlichen Flüssigkeit über den genannten Druckwert ansteigt, von dem an der Druck des zu fördernden Mediums annähernd konstant gehalten wird, zunächst eine geringfügige Verschiebung des Begrenzungsorganes 5 gegen die Feder 28 (in Fig. 1 nach links) ergeben. Dadurch kann sich die Flüssigkeit im Kompressionsraum 14a, 14b in entsprechenden Masse ausdehnen, und wegen der Inkompressibilität von Flüssig keiten wird mit dieser Ausdehnung ein starker Druckabfall innerhalb der Flüssigkeit verbunden eein, so dass der Flüs.igkeitedruck wieder bis auf etwa den genannten Druckwert absinkt.
  • Ebenso wie das Begrenzungsorgan 5 können natürlich auch die Begreneungaorgane 6 und 7 in axialer Richtung verschiebbar gelagert sein und durch eine unter Vorspannung stehende Feder in ihrer Normallage gehalten werden, das Begrenzungaorgan 7 beispielsweise dadurch, dass an der Rückseite desselben ebenso wie bei dem Begrenzungsorgan 5 eine Spiralfeder angeordnet wird und anstatt des für den Fixierstift 13 vorgesehenen Loches im Begrenzungsorgan 7 eine Längenute angebracht wird, und das Begrenzungsorgan b dadurch, dass es in der Mitte aufgeteilt wird und zwischen den Enden an der Aufteilungsstelle eine Spiralfeder angeordnet wird und ferner beide Teile des aufgeteilten Begrenzungsorganes 6 mit je einer iaängsnute und Je einem in dieselbe eingreifenden Fixierstift versehen werden.
  • Bei der obigen Darstellung der Funktionsweise des verschiebbar gelagerten Begrenzung. organes 5 im Palle einer Flüssigkeit als zu fflrdernden Medium war zunächst stillschweigend zur Vereinfachung der Erklärung eine stationäre Betrachtungoweiee angewandt worden, d.h. es war stillschweigend vorausgesetzt worden, dass sich das Volumen des Kompressionsraumes 14a, 14b während der Verschiebung des Begrenzungsorganes 5, abgesehen von der durch dies Verschiebung verursachten Volumenänderung, nicht verändert. Eine zweite stillschweigend gemachte Voraussetzung war die, das die Flüssigkeit ii Konpressioneraum keine andere Möglichkeit hat, ihr in dem Kompressionsraum befindliches Flüssigkeitsvolumen zu verändern, als eben die durch die Verschiebung des Begrenzungsorganes 5 bewirkte Volumenausdehnung.
  • Nun ist die genannte stationäre Betrachtungsweise in dr Pruis Jedoch nicht anwendbar, weil sich das Volumen des Kompressionsraumes 14a, 14b mit der Drehung des kolbenartigen Organe. 1 ständig ändert, und die genannt. zweite Voraussetzung ist nur dann erfüllt, wenn sowohl das den Zufluss zu dem Kompressionsraum 14a, 14b steuernde Einlassventil (durch das ein Rückfluss der im Kompressionsraum 14a, 14b befindlichen Flüssigkeit möglich wäre) als auch du den Abfluss aus den Kompressionsraum 14a, 14b steuernde Auslassventil geschlossen ist, also beispielsweise in der in Fig. 2 dargestellten Stellung des kolbenartigen Organes 1 relativ zu den Zylinder 4 bzw.
  • der Steuernuten 15a und 15b relativ zu den Mündungen 16a und 17a der Eingangsleitung 16,17.
  • Wenn man nun annehmen würde, dass sich das Volumen des Kompressionsraumes 14a, 14b während der durch einen Druckanstieg der Flüssigkeit in Kompressionsraum verursachten Verschiebung des Begrenzungsorganes 5 infolge des gleichzeitigen Weiterdrehens des kolbenartigen Organes 1 wesentlich vorringern würde, so würde durch das Zusammenwirken dieser Volumenverringerung mit dem gegen eine Federkraft erfolgenden Rücklauf des Begrenzungsorganos 5 eine Druckschwingung in der in Kompressionsraum befindlichen Flüssigkeit angeregt werden, deren Druckmaxima weit über dem genannten Druckwert liegen könnten, bei dem das Begrenzungsorgan 5 anspricht. Eine solche Ausbildung einer Druokschvingung mit weit über den genannten Druckwert liegenden Druckmaxima ist Jedoch höchst unerwünscht, weil sie einer seits in ungünstigen Fällen zu einer Zerstörung der Pumpe führen kann, zumindest aber zu einen erhöhten Verschleiss der Pumpe und zu unerwünschten Rückwirkungen auf den Antrieb der Welle 3 führt.
  • Eine solch die vorteilhafte Wirkung des bzw. der verschiebbar gelagerten, von vorgespannten Federn bis su einen bestimmten Ansprechdruckwert in ihrer Normallage gehaltenen und oberhalb dieses Ansprechdruckwertes als Druckbegrenzer wirkenden Begrenzungsorgane unter Umständen in Frage stellende Druckschwingung kann nun durch eine zweckmässige, auf die Relativbewegung der kolbenartigen Organe in axialer Richtung, abgestimmte Ausbildung der Ventilanordnungen in der Weise, dass sich bei geschlossenen Ventilen das Volumen des kolbenartigen Organes nur sehr geringfügig ändert, praktisch nahezu vollständig verhindert werden. Eine nur sehr geringfügige Aenderung des Volumens des Kompressionsraumes bei geschlossenen Ventilen kann nun dadurch erreicht werden, dass wie bei dem Ausführungsbeispiel die kolbenartigen Organe am Wellenberg einer Kosinuswelle bzw. einer entsprechend wellenförmig verlaufenden Fläche vorbeigeführt werden, wenn Ein- und Auslassventile geschlossen sind. In den Figuren 1 und 2 ist dies beim Ausführungsbeispiel deutlich ersichtlich: das kolbenartige Organ 1 wird, wie ig.l zeigt, am Wellenberg der Kosinuswelle bzw der entsprechend wellenförmig verlaufenden Fläche an Begrenzung. organ 5 vorbeigeführt, wenn Einlasc- und Auslassventil, wis Pig. 2 zeigt, geschlossen sind, bzw. wenn weder die Steuernute 15a noch die Steuernute 15b mit der Mündung 16a bzw. 17a der Eingangs- oder Ausgangsleitung in Verbindung steht.
  • Allgemein sind zur Erzielung einer möglichst geringfügigen Volumenänderung des Kompressionsraumes in dem Bereich, in dem die dem Kompressionsraum zugeordneten Ventile geschlossen sind, die dem Ko.pressionsraum ugeordneten be um 1800 gogeneinander versetzten Steuernuten, die um 90° gegeneinander vorsetzten Mündungen von Ein- und Auslassleitung, die wellenförmig verlaufende, insgesamt zwei volle Kosinuswellen durchlaufende Fläche an mindestens einem der beiden dem Kompressionsraum zugeordneten Organe "Begrenzungsorgan und kolbenartiges Organ" und die Auflagepunkte des anderen Organe. auf dieser wellenförmig verlaufenden Fläche relativ zueinander so anzuordnen, dass erstens die Auflagepunkte auf den beiden höchsten Punkten der Wellenberge der wellenförmig verlaufenden Fläche aufliegen, wenn die beiden Winkelhalbierenden zwischen zwei auf die Mitten der beiden Mündungen weisenden, von einem Wellenachsenpunkt ausgehenden Radiusvektoren mit % den beiden Wil'kelhalbierenden zwischen zwei auf die Mitten der beiden Steuernuten weisenden, vom gleichen Wellenachsenpunkt ausgehenden Radiusvektoren zusammenfallen, und dass zweitens diese zusammenfallenden Winkelhalbierenden in die gleiche Richtung weisen wie- zwei von der Wellenachse ausgehende, auf die damit den beiden höchstern Punkten der Wellenberge zusammenfallenden Auflagepunkte gerichtete Radiusvektoren.
  • Die beiden Mündungen 16a und 17a der Eingangs- und Ausgangsleitung und damit Einlass- und Auslassventil bleiben nun, wie sich aus Fig. 2 ableiten läss, über einen Drehwinkel des kolbenartigen Organe. 1 von 900 - a - ß geschlossen, wenn mit a der von der Breite der Steuernut in azimutaler Richtung überdeckte Winkelbereich und nit ß der von der Oeffnungsweite der Mündungen 16a und 17a in azimutaler Richtung überdeckte Winkelbereich bezeichnet wird, Damit nun innerhalb dieses Schliessungsbereiches die Volumenänderung des Kompressionsraumes tatsächlich sehr geringfügig bleibt, darf der Schliessungsbereich nicht zu große werden. Wenn beispielsweise die Volumenänderung des Kompressionsraumes unter 1 % gehalten werden rollt darf der Schliessungsbereich höchstens 110 202 sein, und bei einer maximal zulässigen Volumenänderung von 0,5 % höchstens 8°, d.h. die Summe der Winkel a un£ fl muss bei einer zulässigen Volumenänderung von höchstens 1 % grösser als 780 40' und bei einer zulässigen Volumenänderung von höchstens 0,5 % grösser als 82° sein. Es ist daher zweckmässig, die Breite der Steuernuten 15a, 5b, 20 und 21 und die Oeffnungsweite der Mündungen 16a und 17a so zu wählen, dass α + ß im Bereich zwischen 80 und 900 liegt.
  • Die vorliegende Schubkolbenpumpe hat gegenüber den bekannten Schubkolbenpumpen der eingangs erwähnten Art den wesentlichen Vorteil, dass ihr Lauf wesentlich ruhiger und stossfreier vor sich geht und praktisch keine Rückschläge auf die angetriebene Welle zu verzeichnen sind, dass ausserdem ihr Verschleiss aufgrund dieses ruhigen Laufes und der Verhinderung von hohen Druckstössen und Druoksohwingungen wesentlich geringer als bei den bekannten Schubkolbenpumpen der eingangs genannten Art ist, dass ferner trotz dieses ruhigen Laufe.
  • und das geringen Verschleisses ihr Aufbau im Vergleich zu dem Aufbau der bekannten Schubkolbenpumpen der eingangs genannten Art, insbesondere auch hinsichtlich der Steuerventile, wesentlich einfacher ist, und dass schliesslich bei der vorliegenden Schubkolbenpumpe eine Sicherung gegen Ueberschreitung höchst zulässiger Druckwerte vorhanden ist. In diesem Zusammenhang ist su erwähnen, dais die vorliegende Schubkolbenpumpe sehr vorteilhaft als Hochdruckpumpe für flüssige Medien eingesetzt werden n kann, wobei bei einer mehrstufigen Anordnung, wie beispielsweise bei den in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel die einzelnen Pumpstufen hintereinander geschaltet werden n können. Dz verschiebbare Begrenzungsorgan kann in diesen Fall auch als Ausgangsdruckregler verwendet werden, wobei dann der Ausgangsdruck durch Veränderung der Vorspannung des den verschiebbaren Begrenzungsorgan zugeordneten federnden Elementes verändert werden kann.
  • Die als Ausführungsbeispiel beschriebene Schubkolbenpumpe kann natürlich auch als Schubkolbenmotor verwendet werden, ohne dass hierfür eine technische Aenderung der Schubkolbenpumpe selbst notwendig wärs. In diesen Falle bildet dann die Welle den Sntrieb des Schubkolbenmotors, der von dem unter Druck stehenden, der Eingangsleitung sugeführten Medium angetrieben wird.
  • Ueberhaupt ist die Fflge, ob die beschriebene Schubkolbenpumpe als Pumpe oder als Motor arbeitet, nur davon abhängig, ob der Druck des abfliessenden Mediums innerhalb der mit der Ausgangsleitung verbundenen Kompressionsräume jeweils grösser oder kleiner als der Druck des zufliessenden Mediums innerhalb der mit der Eingangsleitung verbundenen Kompressionsräume ist. Ist der Druck des zufliessenden Mediums Jeweils grösser als der des abfliessenden Mediums, dann arbeitet die Schubkolbenpumpe als Ilotor, und ißt der Druck des zufliessenden Mediums kleiner als der des abfliessenden Mediums, dann arbeitet die Schubkolbenpumpe als Pumpe. Dies gilt allgemein für alle Schubkolbenpumpen bzw. -motoren der vorliegenden Art, und aus diesem Grunde wurde auch als Bezeichnung der beschriebenen und beanspruchten Maschinen der Begriff "Schubkolbenpumpe oder -motor" verwendet.

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Schubkolbenpumpe oder -motor mit einem oder mehreren kolbenartigen Organen, die koaxial auf einer Welle angeordnet sind und von einem konzentrisch zu der Welle angeordneten, mit seiner Innenwand sn ihren Aussenwänden anliegenden Zylinder umgeben sind, und die bei einer Relativbewegung der Welle gegenüber dem Zylinder in azimutaler Richtung eine oszillierende Relativbewegung in axialer Richtung zwischen jeweils zwei Begrenzungsorganen ausführen, wobei die Relativbewegung in axialer Richtung zwischen jeweils einem kolbenartigen Organ und den zugeordneten Begrenzungsorganen dadurch erreicht wird, dass das kolbenartige Organ mit einem und die zugeordneten Begrenzungsorgane mit dem anderen der beiden Teile Welle und Zylinder" drehfest gekoppelt sind und dass in den Bereichen, in denen das kolbenartige Organ und eines der Begrenzungsorgane aneinandergrenzon3 mindestens eines der beiden Organe mit einer in azimutaler Richtung wellenförmig verlaufenden Fläche versehen ist, auf der das andere Organ mit einem oder mehreren Auflagepunkten aufliegt und auf der es bei einer azimutalen Relativbewegung der Welle gegenilber dem Zylinder unter Verursachung einer axialen Relativbewegung des einen Organes gegenüber dem anderen abläuft, und wobei werner durch die aZimutale Relativbewegung der Welle bzw. der mit dieser drehfest gekoppalten Organe gegenüber dem Zylinder bzw. den mit diesem drehfest gekoppelten Organen und/oder durch die axiale Relativbewegung der kollaenartigan Organe gegener den Begrenzungsorganen gesteuerte Ventilanordnungen zum Ein- und Auslass des zu fördernden bzw. antreibenden Mediunis während der Hin- und Rücklaufphase der ossillierenden axialen Relativbewegung der kolbenartigen Organe vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines (5) der Begrenzungsorgane (5, 6, 7) in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist und durch mindestens ein unter Vorspannung stehendes federndes Element (28) in seiner Normallage gehalten und aus dieser nur verschoben wird, wenn die auf das Begrenzungsorgan (5) gegen die Federkraft des bzw.
    der federnden Elemente (28) wirkenden Kräfte in ihrer Gesamtheit die Haltekraft überschreiten, die von dem bzw. den federnden Elementen (28) aufgrund ihrer Vorspannung auf das Begrenzungsorgan (5) in seiner Normallage ausgeübt wird, eo dass der Druck des zu fördernden bzw. antreibenden Mediums im Kompressionsraum (14a, 14b) des dem verschiebbar gelagerten 3egrenzungsorgan (5) zugeordneten kolbenartigen Organes (1) von dem Druckwert an, bei dem die von dem Druck des zu fördernden bzw. antreibenden Mediums verursachten, auf das verschiebbar gelagerte Begrenzungsorgan (5) wirkenden Kräfte die genannte Haltekraft überschreiten, annähernd konstant gehalten wird bzw. nur noch im Nasse der durch die Verschiebung des Begrenzungsorganes (5) verursachten Erhöhung der Federkraft des bzw. der federnden Elemente (28) ansteigt.
    Z. Schubkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorepannung von mindestens einem federnden Element (28) und damit die Haltekraft, die von diesem federnden Element aufgrund seiner Vorspannung auf das zugeordnete Begrenzungsorgan (5) ausgeübt wird, veränderbar ist, so dass der genannte Druckwert, von dem an der Druck des zu fördernden bzw. antreibendon Mediums annähernd konstant gehalten wird bzw. nur noch im Masse der durch die Verschiebung des Begrenzungsorganes (5) verursachten Erhöhung der Federkraft des bzw. der federnden Elemente (28) ansteigt, veränderbar ist.
    3. Schubkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das bzw. die verschiebbar gelagerten Begrenzungsorgane (5) einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt haben, dessen äusserer Durchmesser dem Innendurchmesser des Zylinders (4) und dessen innerer Durchmesser dem Aussendurchmesser der Welle (3) entspricht, und dass das bzw. die diesem verschiebbar gelagerten Begrenzungsorgan (5) zugeordneten federnden Elemente Spiralfedern (28) oder Tellerfedern sind, die einerseits jeweils an derjenigen Längsseite des zugeordneten verschiebbaren Begrenzungsorganes (5), die von dem mit dem Begrenzungsorgan (5) susammonwirkenden kolbenartigen Organ (1) abgewandt ist, und anderorseits jeweils an einem mit dem zugeordneten verschiebbaren Begrenzungsorgan (5) drehfest gekoppelten Teil (4) der Pumpe abgestützt sind.
    § Schubkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. die Begrenzungsorgane (5, 6, 7) mit dem Zylinder (4) drehfest gekoppelt sind und dass das bzw. die verschiebbar gelagerton Begrenzungsorgane (5) hierfür nit Nuten (30) in ihren an der Zylinderinnenwand anliegenden Aussenwänden versehen sind, in die fest mit dem Zylinder (4) verbundene Teile (11) eingreifen, die gleichzeitig mit den Nutenquerwänden (30a) zusammenwirkende Anschläge bilden, um die verschiebbar gelagerten jeweils mit der Haltekraft des bzw. der zugeordneten federnden Elemente (28) beaufschlagten Begrenzungsorgane (5) in ihrer Noramlage zu halten, solange die gegen die Federkraft des bzw. der zugeordneten federnden Elemente (28) wirkenden Kräfte die Haltekraft nicht überschreiten.
    5. Schubkolbenpumpe oder -motor mit einem oder mehreren kolbenartigen Organen, die koaxial auf einer Welle angeordnet sind und von oinem konzentrisch zu der Welle angeordneten, mit seiner Innenwand an ihren Aussenwänden anliegenden Zylinder umgeben sind, und die bei einer Relativbewegung der Welle gegenüber dem Zylinder in azimutaler Richtung eine oszillierende Relativbewegung in axialer Richtung zwischen jeweils zwei Begreneungsorganen ausführen, wobei die Relativbewegung in axialer Richtung zwischen jeweils einem kolbenartigen Organ und den zugeordneten Begrenzung.organen dadurch erreicht wird, dass das kolbenartige Organ mit einem und die zugeordneten Begrenzungsorgane mit dem anderen der beiden Teile "Welle und Zylinder" drehfest gekoppelt sind und dass in den Bereichen, in denen das kolbenartige Organ und eines der Begreneungsorgane aneinandergrenzen, mindestens eines der beiden Organe mit einer in azimutaler Richtung wellenförmig verlaufenden Fläche versehen ist, auf der das andere Organ mit einem oder mehreren Auflagepunkten aufliegt und auf der es bei einer azimutalen Relativbewegung der Welle gegenüber dem Zylinder unter Verursachung einer axialen Relativbewegung des einen Organe. gegenüber dem anderen abläuft, und wobei ferner durch die azimutale Relativbewegung der Welle bzw. der mit dieser drehfest gekoppelten Organe gegenüber dem Zylinder bzw. den mit diesem drehfest gekoppelten Organen und/oder durch die axiale Relativbewegung der kolbenartigen Organe gegenüber den Begrenzungsorganen gesteuerte Ventilanordnungen zum Ein- und Auslass des zu fördernden bzw. antreibenden Medium. während der Hin- bzw. Rücklaufphase der oszillierenden axialen Relativbewegung der kolbenartigen Organe vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die in azimutaler Richtung wellenförmig verlaufenden Flächen vom höchsten Punkt eines Wellenberges aus über 360 Winkelgrade bis wieder zu dem gleichen Punkt zwei volle Kosinuswellen durchlaufen, und dass die Ventilanordnungen zum Ein- und Auslass des zu fördernden bzw.
    antreibenden Mediums erstens für jedes kolbenartige Organ (1, 2) je eine in dem feststehenden (4) der beiden relativ zueinander bewegten Teile "Welle und Zylinder" (3, 4) angeordnete und in den von dem kolbenartigen Organ (1) überdeckten Bereich dieses feststehenden Teiles (4) mündende Eingangs- und Ausgangsleitung (16, 17) und zweitens für jeden an ein kolbenartiges Organ (1) angrenzenden Eompressionsraum (14a, 14b; 19) je zwei von dem Kompressionsraum ausgehende und an dem feststehenden Teil (4) bis in den Bereich der endungen (16a, 17a) der Eingangs- und Auagangsleitung (16, 17) entlanglaufende Steuernuten (15a, 15b; 20, 21) in dem kolbenartigen Organ (1) umfassen, wobei die Mitten der Mündungen (16a, 17a) der Eingangs- und Ausgangsleitung (16, 17) gegeneinander um 90° und die Mitten der Steuernuten (15a, 15b) gegeneinander um 180° in azimutaler Richtung versetzt sind und die Summe aus dem von der Breite der Steuernuten (15a, 15b; 20, 21) in azimutaler Richtung überdeckten Winkelbereich (a) und dem von der Oeffnungsweite der MUndungen (16a, 17a) in azimutaler Richtung überdeckten Winkelbereich (ß) kleiner als 900 ist, und dass für jeden an ein kolbenartiges Organ (1) angrenzenden Kompressionsraum (14a, 14b; 19) die dem Kompressionsraum (14a, 14b) zugeordneten Steuernuten (15a, 15b), die den kolbenartigen Organen (1) zugeordneten Mündungen (16a, 17a) von Eingangs- und Ausgangsleitung (16, 17), die wellenförmig verlaufende Fläche an mindestens ein98 der beiden dem Kompre..ionsraum (14s, 14b) zugeordneten Organ "Begrenzungsorgan und kolbenartiges Organ" (5, 1) und die Auflagepunkte des anderen Organes auf dieser wellenförmig verlaufenden Fläche relativ zueinander so angeordnet sind, dass erstens die Auflagepunkte auf den beiden höchsten Punkten der Wellenberge der wellenförmig verlaufenden Fläche aufliegen, wenn die beiden Winkelhalbierenden zwischen zwei auf die Mitten der beiden Mündungen (16a, 17a) weisenden, von einem Wellenachsenpunkt ausgehenden Radiusvektoren mit den beiden Winkelhalbierenden zwischen zwei auf die Mitten der beiden Steuernuten (15a, 15b) weisenden, vom gleichen Wellenachsenpunkt ausgehenden Radiusvektoren zusammenfallen, und dass zweitens diese zusammenfallenden Winkelhalbierenden in die gleichen Richtungen weisen wie zwei von der Wellenachse ausgehende, auf die mit den beiden höchsten Punkten der Wellenberge zusammenfallenden Auflagepunkte gerichtete Radiuavektoren.
    6. Schubkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die kolbenartigen Organe (1, 2) wie auch die zugeordneten Begrenzungsorgane (5, 6, 7) in den Bereichen, in denen sie aneinandergrenzen, mit wellenförmig verlaufenden, auf 360° zwei volle Kosinuswellen durchlaufenden Flächen versehen sind und die Breite dieser Flächen in radialer Richtung gleich der Differenz (c) zwischen dem Radius der Zylinderinnenwand und dem Wellenradius ist, und dass jeweils zwischen den beiden dem gleichen Kompressionsraum (14a, 14b) zugeordneten Steuernuten (15a, 15b) ein durch das die Steuernuten tragende kolbenartige Organ (1) hindurchführender Verbindungskanal (18) vorgesehen ist.
    7. Schubkolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das von den kolbenartigen Organen und den zugeordneten Begrenzungsorganen in den Bereichen, in denen sie aneinandergrenzen, Jeweils ein Organ (5, 6) mit einer wellenförmig verlaufenden, auf 3600 zwei volle Kosinuswellen durchlaufenden Fläche und das andere Organ (25) nit zwei die Auflagepunkte dieses Organ (25) auf der wellenförmig verlaufenden Fläche bildenden drehbar gelagerten Rollen (23, 24) versehen ist, deren drehachsen mit von gleichen Punkt der Wellenachse ausgehenden gegeneinander um 180° versetzten Radiusvektoren zusammenfallen.
    8. Schubkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kolbenartigen Organe (1, 2) zwischen jeweils zwei Begrenzungsorganen (5, 6,G,7) angeordnet sind und je vier Steuernuten (15a, 15b; 20,21) aufweisen, deren Mitten um jeweils 900 gegeneinander versetzt sind und von denen zwei gegenilberliegende (15a, 15b) von dem Kompressionsraum (14a, 14b) auf der einen Seite des kolbenartigen Organes (1) und die anderen beiden gegenüberliegenden (20,21) von dem Kompressionsraum (19) auf der anderen Seite des kolbenartigen Organes (1) ausgehen, und dass die Jeweils dem gleichen kolbenartigen Organ (1) zugeordneten beiden Begrenzungsorgane (5, 6) derart angeordnet sind, dass eine Verbindungslinie zwischen den beiden am weitesten in Richtung auf das kolbenartige Organ (1) vorstehenden Punkten des einen Begrenzungsorganes (5) parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden am weitesten in Richtung auf das kolbenartige Organ (1) vorstehenden Punkten des anderen Begrenzungsorganes (6) verläuft, und dass ferner die kolbenartigen Organe (1, 2) derart ausgebildet sind, dass eine Verbindungslinie zwienher den beiden am weitesten vorstehenden Punkten auf ihrer einen Seite senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen den beiden am weitesten voretehenden Punkten auf ihrer anderen Seite verläuft, L e e r s e i t e
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2476763A1 (fr) * 1980-02-23 1981-08-28 Pierburg Gmbh & Co Kg Pompe a piston
WO2003044372A1 (de) * 2001-11-20 2003-05-30 Peter Schnabl Drehkolbenpumpe

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