DE2062007A1 - Drehkolbengerät - Google Patents

Description

• Drehkolbengerät Die Erfindung betrifft ein Drehkolbengerät, welches sich zur Förderung/Verdichtung von flüssigen und gasförmigen Medien, also als Pumpe, Gebläse oder Kompressor eignet. Des weiteren ist dieses Drehkolbengerätals Motor verwendbar, indem flüssige oder gasförmige Medien erhöhten Druckes durch Entspannen ihre gespeicherte Energie als Rotationsenergie abgeben, z. B. als Wasser-, Druckluft- oder Kraftstoffmotor.
• Es sind eine große Anzahl von Geräten zur Sörderung/Verdichtung von Medien bzw. als Motoren bekannt. Sie arbeiten zumeist mit Flügelrädern oder Ilubkolben.
• Bei Verwendung von Flügelrädern besteht der Nachteil darin, daß nur eine verhältnismäßig geringe Drucksteigerung je Stufe erzielt werden kann. Bei Verwendung von Hubkolben ist die umständliche Umwandlung von geradliniger in eine Rotationsbewegung über ein Schubgetriebe notwendig.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu finden, welche diese Nachteile vermeidet.
• Diese Aufgabe konnte gelöst werden durch die Erfindung eines Drehkolbengerätes, welches sich durch die besondere Form von zwei gegenläufigen, mit Zahnrädern verbundene Drehkolben auszeichnet. Die beiden Drehkolben sind von einem Gehäuse umschlossen, welches eine Einlaß- und Auslaßöffnung für die bewegten medien besitzt.
• Drehkolbengeräte dieser Art weisen eine vorteilhafte kompakte Bauweise auf, ein Schubgetriebe zur Erzielung einer Rotationsbewegung ist nicht erforderlich. Der Verdichtungsraum vor dem tibergangsventil kann auf den Wert Null gebracht werden.
• Abb. 1 zeigt beispielsweise in den Figuren a. bis e. skizzenhaft zwei um eine Achse sich drehende, halb-S-förmige Drehkolben in unterschiedlicher Stellung zueinander.
• Die Form und Anordnung der Drehkolben ist so beschaffen, daß sie um eine Achse frei rotieren können und bei Umschließung durch ein Gehäuse zwei abschließende Räume bilden. Die Stellung der Drehkolben zueinander ist durch verbindende Zahnräder festgelegt. Die beiden Drehkolben können die gleiche oder in Grenzen ungleiche Form besitzen.
• Durch Rotation der Drehkolben ändern sich bei der Arbeitsmaschine die Ansaug- und Kompressionsräume bzw. der Kraftmaschine die Expansions- und Ausstoßräume zueinander. Infolge Größenänderung dieser Räume, welche voneinander durch berührungsfreie oder Schleifdichtungen abgeschlossen sind, kommt das Ansaugen und Verdichten bzw. das Expandieren und Ausstoßen zustande.
• Die in Lagern geführten Drehkolben können zur Drehachse hin eine geradlinige, schräge oder gewundene Form aufweisen, wie in Abb. 2, Figuren a., b. und c., skizziert ist.
• Abb. 3 zeigt im Schnittbild die mögliche Form eines 7stufigen Verdichters/Kompressors.
• Abb. 3 und die Schnitte A-A, Abb. 4, und B-B, Abb. 5, verdeutlichen, wie die Drehkolben (5 und 6 in Abb. 3 bzw. 1 in Abb. 4) in einem Gehäuse (7 in Abb. 3 und 4 in Abb. 4) eingefaßt werden können und wie die Drehkolben durch die Welle (1 in Abb. 9) angetrieben, mit Zahnrädern (3 in Abb. 3) verbunden, mit Schwungausgleichsmassen (2 in Abb. 3 und 2 in Abb. 5), Lagern t4 in Abb. 3), Ventilen (9 in Abb. 3, 2 und 5 in Abb. 4) und Dichtungen auagestattet sind.
• Abb. 6 zeigt ein Schnittbild, bei welchem sich die Ausstoßöffnung (3) direkt gegenüber der Ansaugöffnung (6) befindet und deren hohle Drehkolben (1 und 4), umschlossen von einem Gehäuse (5), jeweils an einer Seite mit Schwermetalleinsätzen (2 und 7) zum Schwungmassenausgleich versehen sind. Diese Anordnung kommt inabesondere für Pumpen in Betracht.
• Daß die Drehkolben keineswegs die gleiche Form aufweisen müssen, um zwei voneinander getrennte Räume zu bilden und als Arbeits- oder Kraftmaschine einsetzbar zu sein, ist in Abb. 7 skizzenhaft dargestellt.
• Abb. 8 zeigt einen 3stufigen Verdichter. Die zweite Stufe (4) bezieht vorverdichtetes Medium von der ersten Stufe (6), und die dritte Stufe (2) solches von der zweiten Stufe. Die Stufen sind durch Ventile (1, 3 und 5) miteinander verbunden, welche sich Je nach Stellung der Drehkolben bzw. unter dem Druck des anstehenden mediums öffnen oder schließen.
• In Abb. 9 ist eine Kombination von Arbeits- und Kraftmaschine ersichtlich. Die Drehkolben der Eraft- (5) und Arbeitsseite (1) sind miteinander direkt verbunden. Beide Räume sind nur durch eine Zwischenwand (3) getrennt, Der Stoff, welcher im Arbeitsraum eine Druckerhöhung erfahren hat, kann dabei direkt in den Kraf traum eingebracht werden, und zwar zunächst in die Brennkammer durch einen je nach Drehkolbenstellung sich öffnenden Durchgang (4) und dann von der Brennksmmer in den Kran raum durch eine weitere Öffnung. Der Gastransport kann mit Hilfe von Eederdruckventilen auch durch den Drehkolben selbst erfolgen. Abb. 10 und Abb. 11 stellen die Schnitte A-A und B-B der Abb. 9 dar. Durch teilweises Aushöhlen und spiegelbildliches Anordnen der Drehkolben (1 und 2 in Abb. 10) gegenüber den Drehkolben der Ansaugseite wird ein Schwungmassenausgleich elJ: zielt. Abb. 11 zeigt die ringförmige Brennkammer (3), Zündeinrichtung (4) und Kraftstoffeinspritzpumpe (2). Einspritzen und Zünden erfolgen in Abhängigkeit der Stellung der Nockenwelle (tl bzw. der Drehkolben.
• An Stelle der bisher angeführten Drehkolbenform in halbförmiger S-Gestalt ist auch eine Porm in voller S-Gestalt, bzw. dem Spiegelbild davon, möglich, wie sie Abb. 12 in denFigurena.
• bis d. skizzenhaft verdeutlicht. In diesem Fall laufen ebenfalls zwei Drehkolben in entgegengesetzter Drehrichtung miteinander, und es lassen sich auch durch diese Gestaltung Ansaug- und Verdichtungsvorgänge bzw. Expansions- und kusstoßvorgänge durchführen.
• Abb. 13 weist das Schnittbild eines rotors auf, bei welchem wie in Abb. 9 Eraft- (2) und Arbeitsraum (3) getrennte Kammern besitzen. Schnitte A-A und B-B von Abb. 13 sind in Abb. 14 und Abb. 15 gezeigt. Durch Rotieren der Drehkolben (1 und 5 in Abb. 15) wird im Arbeitsraum auf der einen Seite (4 in Abb. 15) z. B ein Luftkraftstoffgemisch angesaugt und auf der anderen Seite (2 in Abb. 15) komprimiert. Das durch Ventile (3 in Abb. 15) in das Innere des Drehkolbens (3 in Abb. 14) gedrückte Gemisch zündet man durch eine Zündkerze (4 in Abb. 13). Das jetzt unter erhöhtem Druck vorliegende Gas gelangt durch eine Öffnung in den Kraftraum (2 in Abb. 14) und drückt die b-eiden Drehkolben (1 und 5 in Abb. 143 auseinander, welche zwangaweise eine Rotationsbewegung ausführen. Die Rotationsenergie wird auf die Abtriebswelle übertragen und dort zu Arbeitszwecken abgenommen. Das Ausstoßen der verbrannten Gase auf der Kraftseite (4 in Abb. 14) wird durch die Drehkolben bewerketelligt. Kühlmedien können sowohl durch die Drehkolben als auch durch das umschließende Gehäuse (1) geführt werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche

   J)'rehkolbengerät, zur Förderung/Verdichtung von flüssigen bzw. gasförmigen Medien oder als Motor, gekennzeichnet durch die besondere Gestalt von zwei gegenläufigen, mit Zahnrädern verbundene Drehkolben in halber S-Form (Abb. 1 bis Abb. 8).
2. 2. Drehkolbengerät, zur Börderung/Verdichtung von flüssigen bzw. gasförmigen Medien oder als Motor, gekennzeichnet durch die besondere Gestalt von zwei gegenläufigen, mit Zahnrädern verbundene Drehkolben in ganzer S-Form oder dem Spiegelbild davon(Abb. 12).
3. 3. Drehkolbengerät, nach Anspruch 1 und Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verbindung von Kraft- und Arbeitsmaschine, also Ansaug- bzw. Kompressionsseite mit Expansions- bzw. Ausstoßseite, als eine Einheit (Abb. 9 bis Abb. 1t und Abb. 13 bis Abb. 15), Leerseite