DE1949311B2 - Axial mehrfachfachanordnung einer mittelachsigen umlaufkolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine axiale Mehrfachanordnung einer mittelachsigen Umlaufkolbenmaschine mit pro Maschineneinheit mindestens zwei Kolben, die jeweils in einem Ringzylinder der entsprechenden Maschineneinheit umlaufen und dort mit zwei zentrischen, scheibenförmigen Naben verbunden sind, die beide den von einem Mantel und von Seitenteilen umgebenen Raum im Ringzylinder radial innen begrenzen und wovon die eine Nabe mit einem Hohhvellenteil und die andere Nabe mit einem konzentrisch im Hohlwellenteil angeordneten, relativ zu diesem drehenden Kernwellenteil befestigt sind.

Eine derartige axiale Mehrfachanordnung einer

mitlelachsigen Umlaufkolbenmaschine ist aus der französischen Patentschrift 953 008 bekannt.

Bei dieser bekannten Anordnung ist ein baukastenmäßiges Zusammensetzen nicht ohne weiteres und zumindest nicht ohne einen relativ großen Aufwand möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Maschine obengenannter Art zu schaffen, die nach einem Baukastensystem zusammengebaut und beliebig vergrößert werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Nabe des Hohlwellenteils einen axialen Fortsatz in Form eines Mitnehmers aufweist, der sich radial berührungstrei durch eine Aussparung der Nabe des Kernwellenteils fortsetzt und in eine entsprechende Ausnehmung der Nabe des Hohlwellenteils der

5c nächstfolgenden Maschine formschlüssig eingreift, und daß die Stoßstellen der Kernwellenteile innerhalb der Hohlwellenteile liegen.

Bei Anwendung des Erfindungsgegenstandes kann man eine einfach und serienmäßig montierbare Maschine erstellen, die nach einem Baukastensystem beliebig vergrößert werden kann. Die Ausbildung der Hohl- und Kernwellenteile macht die baukastenmäßige, einfache !Icisteiiung von Mchrzylindcrmaschinen möglich.

Zweckmäßig ist vorgesehen, daß der Fortsatz in Form eines Mitnehmers in der Ausnehmung der nächstfolgenden Maschineneinheit mittels in Umfangsrichtung wirkender elastischer Elemente kraftschlüssig gehalten ist, wobei vorteilhaft die Anordnung so getroffen sein kann, daß der Fortsatz in Form eines Mitnehmers in Umfangsrichtung spielfrei in die Ausnehmung der nächstfolgenden Maschineneinheit paßt. Hierbei ist vorzugsweise Vorkehrung

getroffen, daß die Kernwellenteile mit einer von Nuten durchzogenen Bohrung versehen sind, durch die eine Außenkeilwelle gezogen ist die durch Verkeilung drehfest mit den Kernwellenieilen verbunden ist, wobei z. B. vorgesehen sein kann, daß die Kernwellenteile voll ausgeführt und stirnseitig über einen Mitnehmer und eine Mitnehmernut form- und kraftschlüssig zusammengesteckt sind, was an sich in anderem Zusammenhang aus der deutschen Offenlesungsschrift 1 451 812 bekanntgeworden ist.

Von Vorteil ist außerdem, daß die einander zugeordneten Naben der einzelnen Ringzylinder etwa nach Art von Gelenkkupplungen in axialer Richtung aneinanderkoppelbar sind. Dies ermöglicht eine spannungsfreie Montage. Außerdem kann jede Nabe im Betrieb in axialer Richtung frei spielen, wodurch eventuell Wärmedehnungen ausgeglichen werden. Die Maschine gemäß der Erfindung ist als Motor oder als Kompressor oder aber mit einigen Zylindern als Kompressor und mit den übrigen Zylindern trieb oenatnnt werden. Die Maschine 1 besitzt meh-Sre ώ Stung der zentralen Achsel hintereinander angeordnete Ringzylinder 4 5, 6imί dann zusammenarbeitenden Kolber 7, 8 bzw. 9, 10ι bzw·^ 11, 12 die jeweils baukastenmäßig aneinandergereiht ad. Hierbei sind die mit einer Nabe » ^- ¹⁴^ Ringzylinders 4 verbundenen Wellenparüen 19 bzw. 20 jeweils mit den zugeordneten WeUenparUen 21 bzw. 22 des benachbarten Ringzyhn ta5mUJ

dern p

:ils Motor verwendbar.

Die Anordnung kann z. B. mit Vorteilen für die Lagerung und Abdichtung so getroffen sein, daß soyn ohl in den von den Hohlwellenteilen und den Kernwellenteilen als auch in den von den Kemwelleni eilen und der Außenkeihvelle eingeschlossenen Ringräumen Büchsen vorgesehen sind, die tragende u:ul dichtende Funktion haben.

Zum Erzielen ebensolcher Vorteile sind vorzugsweise Dichtungen vorgesehen zwischen den einander .■'.gewandten axialen Stirnflächen der Naben sowie ν ischen den einander abgewandten axialen Stirn- : . chen der Naben und den jeweils gegenüberliegenden Seitenteilen.

Zweckmäßigerweise haben die Naben einer Majhincneinheit etwa gleichen Außendurchmesser. wobei die Breite der Kolben einer Maschineneinheit jtwa gleich der Gesamtbreite beider Naben ist.

Diese Maßnahme dient zur Vereinfachung der Konstruktion, was ebenso von Vorteil sein kann wie ilann. wenn z. B. die Mantel der Maschineneinheiten \on Bolzen zusammengehalten sein können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung sind an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine mittelachsige Umlaufkolbenmaschine in einem senkrechten Längsschnitt.

Fig. 2 die Maschine nach F i g. 1 in einem senkrechten Schnitt gemäß der Linie 11-11 in Fig. 1. und F i g. 3 eine Einzelheit der abgewandelten Ausführungsform einer Maschine in einer perspektivischen, auseinandergezogenen Darstellung.

In der Zeichnung in F i g. 1 ist eine Umlaufkolbenmaschine 1 mit in Ringzylindern zusammenarbeitenden Kolben gezeigt, deren scheibenförmige Naben aneinanderliegen und aneinander ablaufen und mit ihrer Umfangsfläche die innere Ringwandung des Ringzylinders bilden (Fig. 3). wobei die erste der aneinandeiiiegenden Naben mit einem zentralen Hohlwellenteil und die zweite mit einem zur Hohlwelle koaxialen, diese durchziehenden Kernwcllenteil verbunden ist, die über ein an einem Ende beider Wellen angreifendes Übertraeungsgetriebe /.. R. eine Kurbelschleife bzw., wie gezeichnet, einen Zweifach-Doppelkurbcltrieb, auf eine gemeinsame Achse A beider Weiten exzentrische Welle 3 mit der Wellenachse ß arbeiten. Der Kürze wegen soll dieser Zweifach-Doppelkurbeltrieb im folgenden Kurbelentspricht etwa der Breite beider

der Naben 13,14. Die Kolben des einen

ders4 siud gegenüber denjenigen des bei

Ringzylinders 5 um einen Winke! versetzt angeordnet, ao der sich aus dem Verhältnis von 360- zur Anzahl der Ringzylinder ergibt. Das ergibt bei drei Ringzylindern 4, 5, 6 einen Versatz von 120". Somit ist ein guter Massenausgleich erreicht. Jeder Ringzylinder 4. 5.6 enthält einen die Kolben umgebe iden. die äußere Rirgwandung des Ringzylinders 4, 5. 6 bildenden Mantel 25, 26, 27, dessen Breite etwa derjenigen der Kolben entspricht. Zwischen den einzelnen Ringzyiindern 4, 5. 6 sind diese voneinander trennende Seitenteile 28,29 und an den axialen Enden der Mehrfachanordnung stirnseitige Seitenteile 30, 31 vorgesehen, an denen die axial äußersten Kolben jeweils mit ihren axialen Stirnflächen anliegen. Die Mäntel 25. 26, 27. die Seitenteile 28, 29 und die Seitenteile 30. 31 sind mittels parallel zur zentrale ~ Achse A und im äußeren Bereich in radialem Abstand von den Ringzylindern 4. 5. 6 verlaufender Bolzen 30 α miteinander lösbar verbunden. Aus F i g. 1 oder auch aus F i g. 3 ist erkennbar, daß das mit der Nabe 17 bzw. 17' des Ringzylinders 6 verbundene. mit diesem z. B. einstückige Hohlwellenteil 23 bzw. 23' sich in axialer Richtung durch eine zentrale Bohrung 32 des benachbarten Seitenteils 29 hinliuicli etwa bis zu der mit dem Kernwellenteil bzw. 22' verbundenen Nabe 16 bzw. 16' des benach-45 harten Ring.-.ylinders 5 erstreckt und einen etwa zungenförmigen. über das stirnseitige Ende des Hohlwellenteils 23 vorstehenden und als Mitnehmer gedachten Fortsatz 33 bzw. 33' besitzt, der sich durch eine in entsprechendem radialen Abstand in dieser 50 Nabe 16 bzw. 16' des benachbarten Ringzylinders vorgesehene ringförmige Aussparung 34 bzw. 34' hindurch bis zu der zugeordneten, mit dem Hohlwellenteil 21 bzw. 21' versehenen Nabe 15, 15' dieses Ringzylinders 5 erstreckt und in eine in er

35 bzw. ί? rormsuniuisig ι,ι,,.ι,. » _.. .

Klauenverbindung eingreift. Diese Klauenverbindung

60 der Hohlwellenteile geht deutlich aus Fig. 3 hervor. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, wie sich der Fortsatz des Hohlwellenteils 21 durch die Aussparung 37 der Nabe 14 hindurch zum Hohlwellenteil 19 der Nabe 13 hin erstreckt und dort in die Ausnehmung

65 dieser Nabe 13 eingreift. Wie aus Fig. 3 weiterhin hervorgeht, steht das Hohlwellenteil 23' der Nabe 17' jedes Ringzylinders in axialer Richtung von der Stirnseite der Nabe vor. die mit der einen axialen

Stirnfläche des Kolbens 11 in einer Ebene liegt und an dessen anderen Stirnfläche der Kolben 11' in axialer Richtung vorspringt und dabei an der mit einem Kernwellenteil verbundenen Nabe 18 dieses Ringzylinders (Fig. 1). der wie die Nabe 16' ausgebildet ist, anliegt. Fig. 3 zeigt außerdem deutlich, daß die mit einem Hohlwellenteil 23' verbundene Nabe 17' jeweils am stirnseitigen freien Ende des Hohlwellenteils den etwa zungenförmig vorspringenden, als Mitnehmer dienenden, mit dem Hohlwellenteil ι. B. einstückig verbundenen und hierbei kreissegmentförmigen Fortsatz 33' besitzt. Die Nabe 17' enthält genau wie die Nabe 15' im Bereich der dem vorstehenden Hohlwellenteil gegenüberliegenden Nabenseite die Ausnehmung 35', die sich von der einen Stirnfläche der Nabe 15' aus durch diese axial hindurchgehend bis in das Hohlwellenteil 21' hinein erstreckt. Die mit dem Kernwellenteil 22' verbundene Nabe 16' enthält dabei jeweils die ringförmige, die Nabe durchsetzende Aussparung 34'. Diese Aussparung 34' ist in radialer Richtung etwas größer bemessen als der vorstehende Fortsatz 33' am Ende eines Hohlwellenteils, wobei die Erstreckung in Umfangsrichtung derart gewählt ist, daß die Umlaufbewegung der an den Naben festen, z. B. mit diesen einstückigen Kolben 11' bzw. 10' unbehindert ist. Diese Ausbildung ist auch deutlich aus Fig. 2 erkennbar, wo sich die Aussparung 37 etwa über zwei Drittel des Umfangswinkels der Nabe 14 erstreckt. Der über das Hohlwellenteil 23' der Nabe 17' in Fig. 3 vorstehende Fortsa:tz33' greift spielfrei in die Ausnehmung 35' in der zugeordneten Nabe 15' des benachbarten Ringzylindeirs ein. Zur spielfreien Einpassung können Paßeinlagen in Gestalt von Keilen od. dgL dienen. Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung ist der Fortsatz 36 in der Ausnehmung 38 mittels in Umfangsrichtung wirkender elastischer Elemente, z. B. mittels Federn und hierbei vorzugsweise mittels Tellerfedern kraftschlüssig gehalten, wobei die Vorspannung der elastischen Elemente 39 größer als das maximal auftretende Drehmoment gewählt ist.

Die Naben 15. 17 sind jeweils im Bereich ihrer, die zentrale Bohrung des Seitenteils 28.29 durchziehenden Hohlwellenteile 21, 23 mittels eines in der Bohrung des Seitenteils eingeordneten Lagers 40,41 drehbar gelagert. Bei dieser in F i g. 1 gezeigten Anordnung ist diese Lagerung nicht unbedingt erforderlich. Außerdem können diese Lager derart ausgebildet sein, daß sie zugleich als Dichtungsringe dienen. Das zum Übertragungsgetriebe 2 an einem Ende des Maschinengehäuses weisende Hohlwellenteil 19 der Nabe 13 besitzt ein im stirnseitigen Seitenteil 31 gehaltenes Lager 42, z. B. ein Wälzlager. Auf das im stirnseitigen Seitenteil 31 gelagerte Hohhvellenteil 19 ist eine Hülse 44 aufgeschoben, die ebenfalls mittels eines im Abschlußdeckel 31 gehaltenen Lagers 43, z. B. eines Wälzlagers drehbar gelagert ist und die mit dem Hohlwelleuteil 19 in Umfangsrichtung fest verbunden ist. An dem über das Seitenteil 31 vorstehenden Ende der Hülse 44 ist eine dem Übertragungsgetriebe 2 zugeordnete erste Kurbel 45 befestigt, die quer zur zentralen Längsachse A verläuft. Gemäß F i g. 1 erstreckt sich das Kernwellenteil 22 der Nabe 16 des Ringzylinders 5 mit einem über die Nabenstirnseite, die mit einer axialen Stirnseite des Kolbens 10 in einer Ebene liegt, vorstehenden Wellenabsatz 46 in das zugewandte, freie Ende des Hohlwellenteils 23 des sich anschließenden Ringzylinders 6 hinein und schließt dort an einen von der gegenüberliegenden Nabenstirnseite axial vorstehenden, in dem Hohlwellenteil 23 sich erstreckenden Wellenabsatz der Nabe 18 des benachbarten Ringzylinders an. Das die Nabe 16 tragende Kernwellenteil 22 enthält einen von der Nabenstirnseite, die mit einer axialen Stirnseite des Kolbens 10 in einer Ebene liegt, axial vorstehenden, mit der Nabe

ίο z. B. einstückigen, kurzen Wellenabsatz 46 und einen von der anderen Nabenstirnseite axial vorstehenden, mit der Nabe 16 z. B. einstückigen längeren Wellenabsat7 47. Die Kernwellenteile 20, 22, 24 der Naben 14.16,18 können z.B. gemäß Fig. 1 und 2 als Hohlwellen und hierbei z. B. als Tnnenkeilwellen ausgebildet sein. Die Maschine 1 weist dabei eine sich durch die aneinander anschließenden Innenkeilwellenteile etwa vom einen zum anderen Ende der Maschine axial durch die Bohrung 56 hindurch erstreckende Welle 48, z. B. eine Außenkeilwelle, auf. auf der die Naben 14, 16, 18 mit ihren Kernwellenteilen 20, 22, 24 aufgeschoben und in Umfangsrichtung formschlüssig gehalten sind. Die Außenkeilwelle 48 erstreckt sich bis zu der Getriebeübertragung 2 an

einem Ende des Maschinengehäuses, wobei auf dieses Ende der Außenkeilwelle 48 ein die Hülse 44 und das zugewandte Hohlwellenteil 19 des Rinsigehäuses 4 zum Teil durchziehendes Innenkeilwellenteil 49 aufgeschoben ist, das auf seinem, über ovs Seitenteil 31 vorstehenden Ende eine quer zur zentralen Längsachse A angeordnete, mit dem Innenkeilwell enteil 49 fest verbundene zweite Kurbel 50 trägt, die der Getriebeübertragung 2 zugeordnet und in Abstand von der ersten Kurbel 45 angeordnet ist.

In Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 1 und 2 können die Kernwellenteile 22'". die die seht benförmigen Naben 16' tragen, einen vollen Querschnitt gemäß Fig. 3 besitzen und mittels an den einander zugewandten stirnseitigen Enden angeord-

neter Mitnehmer 57 und Mitnehmernut 58 in axialer Richtung ineinandergesteckt und in Umfangsrichtunc damit formschlüssig verbunden sein. Zu diese:". Zweck weisen die Kemwellenteile 22' der Naben 16' jeweils an einer Stirnseite z. B. an der am kürzeren Wellenabsatz 46' liegenden Stirnseite einen von dieser axial vorstehenden, diagonal verlaufenden Mitnehmer 57 und an der anderen Stirnseite, z. B. an der am längeren Wellenabsatz 47' liegenden Stirnseite eine diagonal verlaufende Mitnehmernut 58 aut.

in die beim Zusammenschieben zweier Ringgehäu^ der Mitnehmer am Ende eines Kernwellenteils de^ sich anschließenden Ringgehäuses formschlüssig eingreift. Es versteht sich, daß hier auch andere Koppelmittel möglich sind. Aus Fig. 3 geht im übrigen

hervor, daß die Naben 15', 16' und die Kolben 9'. 10'. 11' jeweils hohl ausgebildet werden können. Auf diese Weise wird einerseits Gewicht gespart und den Naben und Kolben wird andererseits eine gewisse Elastizität verliehen. Die Drehrichtung des Antriebes

ist in F i g. 3 wie in F i g. 1 und 2 in Richtung des Pfeiles 59 angenommen. Sie kann jedoch auch entgegengesetzt sein. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn einer der drei Ringzylinder z.B. als Dampfverdichter und die übrigen beiden Ringzylinder als

Expansionszylinder arbeiten. Die Maschine gemäß der Erfindung kann ebenso auch als Verbrennungsmotor ausgebildet sein, wozu neben einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung zusätzlich eine

Zündvorrichtung vorgesehen sein muß. Die Einlaßöffnung 74 (Fig. 2), die Auslaßöffnung75 und gegebenenfalls die Zündungsvorrichtung sind jeweils in dem jedem Ringzylinder zugeordneten Außennng enthalten. Auch aus der Darstellung gemäß Fig. 3 sind in dem Ringzylinder 27' eine Einlaßöffnung 74' und zwei Auslaßöffnungen 75' und 75" ersichtlich. Die Einlaß- und Auslaßöfinungen der Maschine gemäß der Erfindung können jeweils über Schieber, Ventile od. dgl. gesteuert werden. Vorteilhaft jedoch werden die Einlaßöffnung 74 und die Auslaßöffnung 75 jeweils über die Kanten an beiden Enden der dem Zylinder zugeordneten Kolben 7 und 8 gesteuert. In den von den Hohlwellenteilen 19, 21, 21', 23, 23' und den Kernwellenteilen 20,22,22', 24 eingeschlossenen Ringräumen sind Büchsen 76 vorgesehen, in den von den Kernwellenteilen 20, 22, 22', 24 und der Außenkeilwelle 48 eingeschlossenen Ringräumen sind Büchsen 77 vorgesehen. Diese Büchsen 76 und ίο 77 haben tragende und dichtende Funktion.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (9)

Patentansprüche:

1. Axiale Mehrfachanordnung einer mittelachsigen Umlaufkolbenmaschine mit pro Maschineneinheit mindestens zwei Kolben, die jeweils in einem Ringzylinder der entsprechenden Maschineneinheit umlaufen und dort mit zwei zentrischen, scheibenförmigen Naben verbunden sind, die beide den von einem Mantel und von Seitenteilen umgebenen Raum im Ringzylinder radial innen begrenzen und wovon die eine Nabe mit einem Hohlwellenteil und die andere Nabe mit einer konzentrisch im Hohlwellenteil angeordneten, relativ zu diesem drehenden K^rnwellenteil befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (13, 15, 15', 17, 17') des Hohlwellenteils (19, 21, 21', 23, 23') einen axialen Fortsatz (33, 33', 36) in Form eines Mitnehmers aufweist, der sich radial berührungsfrei durch eine Aussparung (34. 34', 37) der Nabe des Kernwellenteils (2θΓ 22, 22', 24) fortsetzt und in eine entsprechende Ausnehmung (35, 35') der Nabe (13, 15, 15', 17, 17') des Hohlwellenteils (19, 21, 21', 23, 23') der nächstfolgenden Maschineneinheit formschlüssig eingreift, und daß die Stoßstellen der Kernwellenteile (20, 22. 22', 24) innerhalb der Hohlwellenteile (19, 21, 21', 23. 23') liegen.

2. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (36) in Form eines Mitnehmers in der Ausnehmung (35, 35') der nächstfolgenden Maschineneinheit mittels in Umfangsrichtung wirkender elastischer Elemente (39) kraftschlüssig gehalten ist.

3. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (36) in Form eines Mitnehmers in Umfangsrichtung spielfrei in die Ausnehmung (35. 35') der nächstfolgenden Maschineneinheit paßt.

4. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Kernwellenteile (20. 22. 22', 24) mit einer von Nuten durchzogenen Bohrung (56) versehen sind, durch die eine Außenkeilwelle (48) gezogen ist, die durch Verkeilung drehfest mit den Kernwellenteilen (20, 22, 22'. 24) verbunden ist.

5. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernwellenteile (20. 22. 22', 24) voll ausgeführt und stirnseitig über einen Mitnehmer (57) und eine Mitnehmernut (58) form- und kraftschlüssig zusammengesteckt sind.

6. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in den von den Hohlwellenteilen (19, 21, 21', 23, 23') und den Kernwellenteilen (20, 22, 22', 24) als auch in den von den Kernwellenteilen (20, 22. 22'. 24) und der Außenkeüwelle (48) eingeschlossenen Ringräumen Büchsen (76, 77) vorgesehen sind, die tragende und dichtende Funktion haben.

7. Umlaufkolbenmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtungen (54, 55) vorgesehen sind zwischen den einander zusewandten axialen Stirnflächen der Naben (13, 14. 15, 16, 17, 18) sowie zwischen den einander abgewandten axialen Stirnflächen der Naben (13,14,15,16.

17) und den jeweils gegenüberliegenden Seitenteilen (28, 29, 30, 31).

8. Umlaufkolbenmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Naben (13, 14, 15, Ib, 17) einer Maschineneinheit etwa gleichen Außendurchmesser haben und die Breite der Kolben (7, 8; 9, 10; 11, 12) einer Maschineneinheit etwa gleich der Gesamtbreite beider Naben (13, 14; 15, 16; 17,18) ist

9. Umlaufkolbenmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mäntel (25, 26, 27) der Maschineneinheiten von Bolzen (30 a) zusammengehalten sind.