DE2054827B2 - Arbeitsmittelsteuerung für eine parallel- und innenachsige Rotationskolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsmittelsteuerung der im Oberbegriff des Anspruches I genannten Art.

Eine solche Steuerung ist aus der US-PS 33 16 814 bekannt. Die bekannte Ventileinrichtung weist einen exzentrisch umlaufenden Ring zur Steuerung der Arbeitsmitlelzu- und -abflußöffnungen der Arbeitskammern auf. Bei dieser Konstruktion sind bei hohen Arbeitsdrücken, große Leckverluste zu erwarten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Arbeitsmittelsteuerung der eingangs genannten Art zu schaffen, die geringere Leckverluste aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruchs 1 gelöst. Diese Konstruktion zeichnet sich durch geringere Leckverluste aus und bietet ferner eine relativ einfache Möglichkeit zur Verstellung der Arbeitsmittel-Steuerung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigt

ίο Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kraftmaschine odereine Pumpe nach Linie 1-1 in Fig. 3,

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in F i g. 1 in etwas verkleinertem Maßstab,

F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in F i g. 1,

!5 F i g. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 in F i g. 1,

F i g. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 in F i g. 4,

F i g. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 in F i g. 1,

F i g. 7 einen Schnitt nach Linie 7-7 in F i g. t,

F i g. 8 einen Schnitt n^ch Linie 8-8 in F i g. 1,

F i g. 9 eine Stirnansicht des Exzenternockens,

Fig. 10 einen Schnitt durch eine Ventilplatte mit durch einen sternförmigen Nocken gesteuerten Steuerkolben,

Fig. 11 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Ventilsteuerung mit achsparalleler Steuerkolbenanordnung nach Linie 11 -11 in F i g. 12,
Fig. 12 einen Schnitt nach Linie 12-12 in F i g. 11,
Fig. 13 eine weitere Ausführungsform eines Nockens zur Steuerung achsparalleler Steuerkolben,
jo Die auch als Pumpe verwendbare, im folgenden als Kraftmaschine beschriebene Rotationskolbenmaschine 20 gemäß F i g. 1 weist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 21 auf, das mit einem Befestigungsflansch 21a und einem Innenflansch 216 versehen und mit einer Verschlußplatte 23 und einem Deckel 24 verschlossen ist.

Eine Rotationskolbeneinheit 30 besteht im wesentlichen aus einem innenverzahnten Hohlrad 31 und einem außenverzahnten Ritzel 32 (siehe F i g. 1 und 2). Das Ritzel 32 weist eine Anzahl Vorsprünge auf, die um eins kleiner ist als die Zahl der nach innen ragenden Vorsprür.ge des Hohlrades 31, um in der üblichen Weise eine Reihe von Kammern 33 zu bilden. Das Ritzel bewegt sich im Hohlrad 31 auf einer Kreisbahn und dreht sich, wodurch die Kammern 33 vergrößert und verkleinert werden.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist eine Maschinenwelle 40,

die die Abtriebswelle der Maschine 20 bildet, in deren Längsachse in Kugellagern 41 gelagert. Eine Gelenkwelle 45 kämmt mittels einer Verzahnung 45a mit einer Innenverzahnung 40a der Maschinenwelle 40 und an ihrem anderen Ende mittels einer Verzahnung 45f> mit einer Innenverzahnung 32a des Ritzels 32. Demzufolge wird nur die Drehbewegung des Ritzels, nicht aber dessen Kreisbahnbewegung auf die Maschinenwelle 40 übertragen.

Die so weit im wesentlichen beschriebene Maschinenkonstruktion ist bekannt. Erfindungsgemäß ist diese Maschine mit einer Ventileinrichtung versehen, die zunächst anhand einer ersten Ausführungsform gemäß den F i g. 1 bis 9 beschrieben wird.

Steuerkolben 60 sind radial zur Längsachse des Gehäuses in einer Ventilplatte 61 angeordnet. Sie sind mit einer Längsbohrung 60a versehen, die teilweise zur b5 Aufnahme einer Feder 62 erweitert ist. Der Teil kleineren Durchmessers dieser Bohrung läßt Flüssigkeit von einem Ende des Steuerkolbens 60 zum anderen durchtreten. Außerdem weisen die Steuerkolben 60 eine

hinschnürung 606 auf, die einen beweglichen Flüssigkeitsdurchlaß 63 bildet und den Durchtritt von Flüssigkeit von der einen Seite des Steuerkolbens 60 auf die andere ermöglicht.

Wie insbesondere F i g. 3 zeigt, sind die Steuerkolben 60 in radialen Bohrungen 61a der Vcntilplatte 61 verschiebbar gelagert. Die Ventilplatte 61 ist zum Deckel 24 hin mit Zuflußöfl nungen in Form von Einlaßschlitzen 61 6 und Abflußöffnungen in Form von Auslaßschlitzen 61c versehen, wobei jeder Bohrung 61a ein Einlaß- und ein Auslaßschlitz zugeordnet ist.

Auf der anderen Seite ist die Ventilplatte 61, wie die Fig. 1 und 3 zeigen, mit sieben je in eine Bohrung 61a mündenden Durchlaßbohrungen 6Id versehen, die je nach der Stellung der Steuerkolben 60 in den Bohrungen 61a für den Flüssigkeitszulauf oder für den Flüssigkeitsablau; aus den Kammern der Kreiskolbeneinheit dienen. Jede Durchlaßbohrung 61c/ ist also entweder mit dem Einlaßschlitz 616 oder dem Auslaßschlitz 61c verbunden, je nach der Stellung des Kolbenschiebers 60 und seiner Einschnürung 606.

Eine Verschleißscheibe 65 ist, wie Fig.8 zeigt, zwischen der Ventilplatte 61 und der Rotationskolbeneinheit 30 angeordnet. Si» weist ebenfalls sieben Durchlaßbohrungen 65a auf, die je eine Durchlaßbohrung 61c/ mit einer Kammer 33 der Kreiskolbeneinheit verbinden (siehe F i g. 1 und 2).

Wie aus den F i g. 4 und 5 ersichtlich, ist der Deckel 24 mit einer radialen Anschlußbohrung 24a /ur Zi ^rührung der Flüssigkeit und einer weiteren radialen A; schluß- jo bohrung 24Z) zur Ableitung der Flüssigkeit versehen. Die Anschlußbohrung 24a ist mit einem Ringkanal 24cdurch ein Verbindungsloch 24c/verbunden. Die Anschlußbohrung 246 ist mit einem Ringkanal 24c für die austretende Flüssigkeit durch ein Verbindungsloch 24f verbunden. Zur Abdichtung beider Ringkaniile gegeneinander dient ein Dichtungsring 25, der in einer Ringrille 24^gehalten ist.

Aus F i g. I ist ersichtlich, daß der Ringkanal 24c mit jedem der sieben Einlaßschlitzc 616 der Ventilplatte 61 und der Ringkanal 24c mit jedem der sieben Auslaßschlitzc 61c- in Verbindung steht. Bei richtiger Stellung jedes Steuerkolbens 60 strömt Flüssigkeil von der Anschlußbohrung 24a durch das Verbindungsloch 24c/in den Ringkanal 24c, durch drei der Einlaßschlitze 610, die Einschnürung 60i> des Steuerkolbens 60, durch drei Durchlaßbohrungen 61c/ der Ventilplatte 61 und durch drei Durchlaßöffnungen 65a der Verschleißscheibe 65 in die drei sich vergrößernden Kammern 33 der Rotationskolbeneinheit 30. Aus den drei sich verkleinernden Kammern 33 strömt die Flüssigkeit durch Durchlaßöffnungen 65a und Durchlaßöffnungen 61c/, um die Einschnürung 606 des Steuerkolbens 60, durch Auslaßschlitze 6Ic₁ durch den Ringkanal 24e und durch das Verbindungsloch 2Af in die Anschlußbohrung 246 ab. Einer der Steuerkolben wechselt jeweils seine Stellung aus der Lage, in der er den Abfluß freigibt, in diejenige Lage, in der er den Zufluß freigibt, und läßt daher keine Flüssigkeit durchtreten.

Die Steuerkolben 60 werden durch einen Exzenter- w) nocken 70 gesteuert, der auf einer Seite mit einem Lagerzapfen 70a in der Verschleißscheibe 65 und auf der anderen Seite mit einem Zapfen 70c/in einem Lager 71 des Deckels 24 gelagert ist. Mit einem zu seiner Drehachse konzentrischen Bund 706 ist der Nocken in b5 der Ventilplatte 61 gelagert. An seiner zylindrischen exzentrischen Steuerfläche 70c liegen die inneren Enden der Steuerkolben 60 an.

Die Exzentrizität der exzentrischen Steuerfläche 70c ist aus Fig.9 ersichtlich. Eine lotrechte Achse A-A und eine waagerechte C-C sind die Hauptachsen. Der zylindrische Lagerzapfen 70a, der Bund 706 und der Lagerzapfen 70c/des Exzenternockens 70 sind konzentrisch zum Schnittpunkt der Hauptachsen A-A und C-C angeordnet. Der Schlitz 7Oe ist auf der lotrechten Achse A-A um einen Betrag nach oben versetzt, der größer ist als der Kreisbahndurchmesser des Ritzels 32. Die exzentrische zylindrische Steuerfläche 7^c liegt konzentrisch zu dem Schnittpunkt einer lotrechten Achse B-B mit der Hauptachse C-C. Die lotrechte Achse B-B ist gegenüber der Hauptachse A-A um die Exzentrizität des Exzenternockens versetzt. Der Winkelabstand von 90° zwischen der Exzentrizität des Schlitzes 7Oe gegenüber der Exzentrizität der exzentrischen Steuerfläche 70c verursacht die richtige Ventilsteuerung gegenüber den sich vergrößernden und verkleinernden Kammern 33 der Rotationskolbeneinheit 30. Wie aus den Fig. 3 und 6 ersichtlich, entspricht der Hub des Steuerkolbens 60 der Exzentrizität der exzentrischen Steuerfläche 70c.

Der Exzenternocken 70 wird durch einen am Ende der Gelenkwelle 45 vorgesehenen Kugelzapfen 45c. der in den Schlitz 70e hineinragt, angetrieben, wenn das Ritzel 32 seine Kreisbahnbewegung ausführt, wobei der Kugelzapfen 45c-als Kurbelzapfen wirkt. Jedem Umlauf des Ritzels 32 entspricht dann eine Drehung des Exzenternockens 70. Die Drehbewegung des Rotors 32, die neben seiner Umlaufbewegung erfolgt, hat keinen Einfluß auf den Exzenternocken 70.

Ein Motor gemäß den Fig. 1 bis 9 hat vorteilhaft eine geringe Drehzahl von maximal 500 U/min und ein hohes Drehmoment bis zu etwa 250 Nm. Die Druckflüssigkeit steht unter einem Druck von 14 bis 105 bar. Der Verbrauch an Druckflüssigkeit beträgt etwa 60 l/min.

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. 1 bis 9 ist es möglich, die Ventilsteuerung 7ii verstellen. Dies wird durch Drehen der Ventilpbttc 61 gegenüber der Verschieißscheibe 65 und der Rotationskolbeneinheit 30 erreicht. Die Verstellbarkeit ist dadurch begrenzt, daß die Durchlaßbohrungen 61c/der Ventilplatte 61 und die Durchlaßöffnungen 65a der Verschleißscheibe 65 miteinander in Verbindung bleiben müssen. Ai'f jeden Fall ist aber eine begrenzte Verstellung in einfacher Weise möglich.

Die in Fig. 10 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen gemäß den Fig. 1 bis 9 dadurch, daß der Exzenternocken 70 durch einen sternförmigen Nocken 80 ersetzt ist, durch den die Steuerkolben 81 verstellt werden. Der sternförmige Nocken 80 ist mit der Maschinenwelle 40 gemäß F i g. 1 fest verbunden, so daß er sich mit dieser dreht. Demzufolge wird er im Gegensatz zum Exzenternocken 70 nicht von der Kreisbahnbewegung, sondern von der Drehbewegung des Ritzels angetrieben. Er dreht sich mit Uj der Geschwindigkeit dieses Exzen'.ernockens. Der sternförmige Nocken 80 betätigt aber die Steuerkolben 81 mit derselben Geschwindigkeit wieder Exzenternocken 70 die Steuerkolben 60, da jede Spitze des Sternes einen txzenternocken bildet.

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. 11 und 12 sind sieben Steuerkolben 90 auf zur Mittelachse des Gehäuses parallelen Achsen in Bohrungen 91 des Gehäuses 92 verschiebbar angeordnet. Sie weiten je eine Qiierbohrung 90a und eine Längsbohrung 906 auf. Letztere dient als Sitz für eine Feder 93.

Das Gehäuse 92 ist mit einer radialen Anschlußboh-

rung 92a für die zuzuführende Flüssigkeit und einer radialen Anschlußbohrung 926 für die abfließende Flüssigkeit versehen.

Die erstere Anschlußbohrung 92a steht in Verbindung mit einem Ringkanal 92c und die letztere Anschlußbohrung 926 mit einem Ringkanal 92d

Die Verschiebung der Steuerkolben 90 erfolgt durch Rollen 95, die auf radial zur Längsachse einer Welle 96 in dieser befestigten Achsen drehbar gelagert sind. Dreht sich die Welle 96, so drehen sich die Rollen 95 und verschieben die an ihnen anliegenden Sleuerkolben 90, so daß die Querbohrungen 90a der Steuerkolben 90 entweder mit dem mit Druckflüssigkeit beaufschlagten Ringkanal 92c oder mit dem Ringkanal 92c/ für die abströmende Flüssigkeit durch die Längsbohrung 906 der Steuerkolben und ein Teil der Durchlässe 92e in die sich vergrößernden Kammern der Rotationskolbeneinheit 97 geleitet oder auf dem gleichen Wege umgekehrt aus den sich verkleinernden Kammern der Rotationskolbeneinheit Flüssigkeit in den Ringkanal 92c/und die daran angeschlossene radiale Anschlußbohrung 926 herausgedrückt. Eine kurze Welle 98 dient in üblicher Weise dazu, die Welle 96 vom Rotor der Rotationskolbeneinheit 97 her anzutreiben.

Statt durch die Rollen 95 können die Steuerkolben 9C gemäß Fig. 13 durch einen Nocken 100 mit gewellter Nockenfläche 100a gesteuert werden. Der Nocken IOC hat die Form eines Ringes, der durch eine Feder 102 aul der Welle 101 befestigt ist. Die gewellte Steuerfläche 100a ist auf der einen Seitenfläche des Ringes vorgesehen. An dieser gewellten Steuerfläche ΙΟΟί

lu liegen die Steuerkolben 90 gemäß F" i g. 11 unter Federdruck an und werden demzufolge bei Drehung der Welle 101 axial verschoben.

Im Rahmen der Erfindung können auch noch weitere Änderungen vorgesehen werden. Beispielsweise kön nen die Steuerkolben statt durch die Federn 62 und 93 durch Flüssigkeitsdruck an die Nocken angepreßi werden. Außerdem lassen sich die Flüssigkeitszulauf· und -ablaufverbindungen umkehren. Die im Vorstehenden als Kraftmaschine beschriebene Konstruktion kann auch als Pumpe oder Mcßvorrichtung betrieben werden. Anstelle von Flüssigkeit kann als Druckmediuni auch Gas verwendet werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Arbeitsmittelsteuerung für eine parallel- und innenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem stationären innenverzahnten Hohlrad und einem mittels einer Gelenkwelle an eine Maschinenwelle angeschlossenen, exzentrisch umlaufenden außenverzahnten Ritzel, das mit d«m Hohlrad Arbeitskammern bildet, deren Arbeitsmittelzu- und -abfluß über eine axial angeordnete scheibenförmige Ventileinrichtung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Venlileinrichtung aus jeweils einer Kammer (33) zugeordneten, radial oder parallel zur Maschinenwelle (40) ausgerichteten und konzentrisch zu dieser angeordneten Steuerkolben (60, 81 oder 90) besteht, die die Zu- und Abflußöffnungen (61 b, 61c oder 92c, 92d) übersteuern und von einer konzentrisch :tur Maschinenwelle gelagerten, radial oder axii.1 wirkenden Nockenanordnungen (70, 80 oder 95, 1(30) betätigt werden.

2. Arbeitsmittelsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei radialer Anordnung der Steuerkolben (60, 81) die Nockenanordnung einen zylindrischen Exzenternocken (70) aufweist, der von der Gelenkwelle (45) mit der Umlaufgeschwindigkeit des Ritzels (32) getrieben wird.

3. Arbeitsmittelsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei radialer Anordnung der Steuerkolben (60, 81) die Nockenano-dnung einen sternförmigen Nocken (80) aufweist, der mit der Drehzahl der Maschinenwelle (40) getrieben wird und dessen Steuerspitzenzahl um eins kleiner ist als die Steuerkolbenzahl.

4. Arbeitsmittelsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei achsparalleler Anordnung der Steuerkolben (90) dieselben von einer axial wirkenden Nockenanordnung (95, 100) angetrieben sind, die eine Anzahl Nocken (95, iOQa) aufweist, die um eins kleiner ist als die Steuerkolbinzahl, und von der Maschinenwelle (40) getrieben wird.

5. Arbeitsmittelsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken als Rollen (95) ausgebildet sind, die auf radial angeordneten, um die Achse der Nockenanordnung umlaufenden Achse gelagert sind.

6. Arbeitsmittelsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken in einer gewellten seitlichen Nockenfläche (100a) der Nokkenanordnung (100) ausgebildet sind.