DE2141052A1

DE2141052A1 - Rotationsverdraengermaschine

Info

Publication number: DE2141052A1
Application number: DE19712141052
Authority: DE
Inventors: Richard Joseph Ifield
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1971-08-17
Filing date: 1971-08-17
Publication date: 1973-02-22

Description

Rotationsverdrängermaschine Die Erfindung betrifft eine Rotationsverdrängermaschine.
Eine Rotationsverdrängermaschine gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Gehäuse, eine in ihn um eine Achse herum drehbar gelagerte Welle, einer Kammer in dem Gehäuse, die teilweise durch eineinnere Kurvenführung beschrieben ist, deren radialer Abstand von der Achse unterschiedlich ist, ferner durch eine äußere Kurvenführung, eine Anzahl Kolben in der Kammer mit zylindrischen oder teilzylindrischen Flächen, die ständig im Linienkontakt mit der inneren und der äußeren Kurvenführung bleiben, wenn die Kolben um die Kammer herum wandern, Treibmittel an der Welle, die in die Kammer zwischen den Kolben zum Treiben der Kolben um die Kammer herum vorstehen und eine radiale Bewegung der Kolben ermöglichen, und Öffnungen im Gehäuse, die in die Kammer öffnen und durch die Medium in Räume in der Kammer hinein und aus diesen Räumen heraus fließen kann, wobei diese Räume durch die innere und die äußere Kurvenführung zwischen den Kolben gebildet sind.
Die Erfindung ist nachfolgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind: Fig. 1 ein Schnitt durch eine Pumpe oder einen Motor an der Linie 1-1 der Fif. 2, Fig. 2 eine Einzelheit im Schnitt an der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 und 4 Einzelheiten im Schnitt entsprechend Fig. 2, wobei Jedoch zwei Alternativausführungen der Erfindung gezeigt sind, Fig. 5 ein Schnitt durch eine Pumpe oder einen Motor in einem weiteren Ausführungsbeipiel der Erfindung an der Linie 5-5 der Fig. 7, Fig. 6 eine Einzelheit im Schnitt an der Linie 6-6 der Fig. 5, Fig. 7 eine Einzelheit im Schnitt an der Linie 7-7 der Fig. 5, Fig. 8 ein Halbschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 9 eine Einzelheit im Schnitt an der Linie 9-9 der Fig. 8, Fig. 10 ein Schnitt entsprechend Fig. 5, wobei ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist, und Fig. 11 eine Einzelheit im Schnitt an der Linie 11-11 der Fig. 10.
Zunäschst auf das in Fig. 1 und 2 gezeigt Ausführungsbeispiel der Erfindung bezugnehmend, ist zu sehen, das die Pumpe oder der Motor ein Gehäuse 10 hat, das in drei Teilen 11, 12 und 13 gebildet ist. Das Teil 12 hat die Form einer Abstandsplatte, die zwischen den Teilen 11 und 13 eingeschlossen ist, die in der Form von Präzisionsgußstücklen vorgesehen sein können. Das Gehäuse weist Lager 14 und 15 auf, die eine rotierende Welle 16 lagern. Die beiden Gehäuseteilen 11 und 13 haben jeweils eine Ringnut 17 rechteckigen Querschnitts, die exzentrisch zur Achse der Welle 16 angeordnet ist. Die beiden Nuten 17 bilden also zusammen eine Kammer, die teilweise durch eine inneree zylindrische Kurvenführung 18 und durch eine äußere zylindrische Kurvenführung 19 beschrieben ist, deren Achsen beide im Abstand parallel zur Achse der Welle 16 liegen.
Eine Scheibe 20 in einer Dicke die nur etwas geringer als dicke der Platte 12 ist, hat eine mit Kerbzähnen versehenes Mittelloch, das auf einer mit Kerbzähnen versehenen Partie 16a der Welle 16 sitzt. Sie Scheibe 20 trägt eine Anzahl querliegender Bolzen 21, die von beiden Seiten der Scheibe 2Q in die beiden Nuten 17 vorstehen. Diese Bolzen 21 haben gegenseitig schrägliegende Abflachungen 22, derart, daß nebeneinanderliegende Abflachungen 22 a nebeneinanderseitzenden Bolzen 21 parallel liegen und in einen Abstand voneinander entfernt sind, der gleich der Differenz in den radien der inneren und der äußeren Kurvenführung 18 und 19 ist. Eine gedachte Linie 23 in der Mitte zwischen zwei nebeneinanderliegenden Abflachungen 22 parallel dazu geht durch die Achse der Welle 16.
Eine Anzahl Kolben in der Form von Rollen 24 sitzen zwischen den Bolzen 21 in der jeweiligen Nut 17. Die Rollen 24 haben einen Durchmesser, der gleich der Differenz in den Radien der inneren und der äußeren Kurvenfährung 18 und 19 iat. Wenn die Welle 16a also den Gehäuse gegenüber gedreht wird, bewirken die Bolzen 21 eine Verlagerung der Kolben 24 um die Ringnuten 17 herum. Die abflachungen 22 gestattet nur eine radiale Bewegung der Rollen 24 der Welle gegenüber. Diese radiale Bewegung ist wegen der Exzentrizität der Ringnuten 17 erforderlich. Jedes nebeneinandersitzende Paar Rollen 24 bildet zusammen mit dem Bolzen 21, der zwischen ihnen liegt, und zusammen mit der inneren und der äußeren Kurvenführung 18 und 19 zwei Pumpräume 31 und 32 innerhalb der Nuten 17. In Anbetracht der Exzentrizität der Ringnuten 17 nehmen diese Pumpräume im Volumen während einer halben Umdrehung jeweils zu, und sie nehmen in Volumen während der anderen halben Umdrehung jeweils ab.
Das Gehäuse ist mit Öffnungen versehen, die in die Nuten 17 öffnen. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist das Teil 13 des Gehäuses mit einem Mediumeinalß 25 und einem Mediumauslaß 26 versehen. Das Teil 13 hat ferner zwei nierenförmige Öffnungen 27 und 28, die mit dem Einlaß 25 bzw. mit dem Auslaß 26 in Verbindung stehen. Darüber hinaus stehen der Einlaß 25 und der Auslaß 26 im Teil 13 über Öffnngen 29 und 30 in der Platte 12 mit entsprechenden Öffnugen 27a und 28a im Teil 11 in Verbindung.
Wenn sich die Welle 16 also gemäß der Darstellung in Fig. 2 nach rechts dreht, nehmen die Pumpräume 21 im Volumen zu, während die Pumpräume 32 sich in ihren Volumen verkleinern. Da die Winkelbewegungen der räume 31 und 32 gleicch sind und da der mittlere Radius der Räume 31 größer als der der räume 32 ist, ist eine ehöhung im Gesamtvolumen der Räume 31 und 32 vorhanden, während die letzteren die Öffnung 27 pasieren. Entsprechend verringert sich das Gesamtvolumen mit dem Passieren der Pumpräume an der Öffnung 28 vorbei. Medium wird also durch den Einlaß 25 angesaugt und durch den Auslaß 26 herausgedrückt.
Gemäß der Darstellung in Fig. 3, in der die gleichen Bezugszahlen, um 100 erhöht, verwendet werden, unterscheidet sich die dargestellte Pupe bzw. der dargestellte Notor davon dadurch, daß die Nuten 117, anstatt ringförmig zu sein, etwa elliptisch sind, so daß die innere Kurvenführung 118 und die äußere Kurvenführung 119 beide Prtien eines kleineren Radius in einem größeren Abstand von der Achse der Welle 116 haben, als ihre Partien größeren Radius. In diesen Fall sind vier Öffnungen vorhanden, da das Volumen der jeweiligen Pumpkammer sich während jeder Umdrehung zweimal erhöht und verringert. Eine Öffnung 127 ist gezeigt, nd die anderen Öffnungen befinden sich an entsprechenden n Stellen in den anderen drei Quadraten der Ellipse.
In der in Fig. 4 gezeigte Maschine handelt es sich bei den Kolben 224 nicht um Rollen, vielmehr um flache Lamellen mit teilzylindrischen Enden, die an der inneren Kurvenführung 218 und an der äußeren Kurvenführung 219 angreifen. Gemäß der Darstellung weist die innere Kurvenführung 218 slrei diametral gegenüberliegende Partien 218a konstanten Radius auf, deren Nittelpukte in der Achse der Welle 216 liegen, ferner zwei diametral gegenüberliegende Partien 218b, die einen geringen Radius haben, dessen Mittelpunkt in der Achse der Welle 216 liegt, und sTier Zwischenpartien 218o, die an ihren den in die größeren und kleineren Radien der Partien 218a und 218 übergehen. Die äußere Kurvenführung 219 ist entsprechend ausgebildet, so daß die radiale Entfernung von der inneren Kurvenfü#hrung zur äußeren Kurvenführung konstant bleibt, derart, daß die zylindrischen Partien der Kolben 224 immer in Kontakt mit beiden Kurvenführungen bleiben.
In allen drei Ausführungsbeispielen, wie sie bisher beschrieben worden sind, haben die Öffnungen eine ausreichende radiale Tiefe, um in die Böden der Nuten 17, 1117 und 217 zu beiden Seiten der Bolzen 21, 121 und 221 su öffnen. Es versteht sich, daß kein dichtender Kontakt zwischen den Kolben und den Bolzen vorhanden sein muß. Darüber hinaus sind keine direkten Mediumdruckbeaufschlagungen der Kolben vorhanden, die sie in Kontakt Hit der inneren oder äußeren Kurvenführung drücken. In dem in Fig. 5 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Konstruktion, die im wesentlichen der in Fig. 4 gezeigten gleich ist, außer daß die Einlaßöffnungen 327 und 327a in die Nuten 317 durch die innere Kurvenführung 318 öffnen und daß die Auslaßöffnungen 328 und 328a in die Nuten durch die äußere Kurvenführung 319 öffnen. Das in die Pumpräume über den Einlaß 325 und die Einlaßöffnungen 327 und 327a gelagende Medium muß also von der inneren zone der Pumpräume zur radial außenliegenden Zone der Pumpräume wandern, ehe es über die Öffnungen 328 und 328a und den Auslaß 326 abfließen kann. Um sicherzustellen, daß die Bolzen 321 diesen radialen Fluß des Mediums nicht hindern, ist der jeweiligen Bolzen an seinen flachen Seiten und an seinen Ende mit radialen Nuten 321a, 321b und 321c versehen. Die Nuten 321a und 321b bilden zusammen mit radialen Nuten 324a in den Seiten des Kolbens 324 Fließwege für den radialen Fluß in erheblicher Größe.
Vi. aus Fig. 5 in ersehen ist, ist die Welle 316 in diesem Fall hohl, und ihr Inneres steht mit dem Einlaß 325 in Verbindung. Eine Reihe von Querbohrungen 316a stellt eine Verbindung zwischen dem Einlaß 325 und den Öffnungen 327a her.
In dem in Fig. 8 und gezeigten Beispiel, bei dem es sich um eine Konstruktion für einen Druckluftmeter handelt, öffnen alle Öffnugen in der äußeren Kurvenführung 419 der Nuten 417. Da es in diesen Anwendungsfall wünschenswert ist, das nicht bestrichene Volumen des jeweiligen Pumpraums so klein wie möglich n machen, indem die innere re Kurvenführung 418 so klein wie möglich gemacht wird, weisen in diesem Fall die Kolben 424 nur radiale Nuten 424a inihren Seiten auf, um eine ordnungsgemäße Verbindung zwischen den Teilen der Pumpräume herzustellen, die innerhalb der Bolzen 421 liegen, und jenen Teilen der Räume, die außerhalb der Bolzen 421 liegen.
Bei dem in Fig. 10 und 11 gezeigten Ausführungsbeispiel schließlich handelt es sich um eine Konstruktion, die sich insofern von der in Fig. 4 gezeigten unterscheidet, als die jeweilige Öffnung 527 nd eine entsprechende Ringöffnung (nicht dargestellt) gegabelt sind, so daß im Endeffekt zwei nierenförmige Öffnungen im Boden der jeweiligen Nut für jede Hauptöffnung verhanden sind. Diese Öffnngen stehen jeweils mit den Räumen innerhalb und außerhalb der Bolzen 521 in Verbindung.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche ) Rotationsverdrängermaschine, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, eine in ihm um eine Achse heran drehbar gelagerte Welle, eine Kammer in dem Gehäuse, die teilweise durch eine innere Kurvenführung beschrieben ist, deren radialer Abstand von der Achse unterschiedlich ist, ferner durch eine äußere Kurvenführung, ein Anzahl Kolben in der Kammer mit zylindrischen oder teilzylindrischen Flächen, die ständig ii Linienkontakt mit der inneren und der äußeren Kurvenführung bleiben, wenn die Kolben um die Kammer herum wandern, Treibmittel an der Welle, die in die Kamner zwischen den Kolben zum Treiben der Kolben um die Kammer heran vorstehen und eine radiale Bewegung der Kolben ermöglichen, und Öffnunegen im Gehäuse, die in die Kammer öffnen und durch die Medium in Räume in der Kammer hinein und aus diesen Räumen heraus fließen kann, wobei diese Räume durch die innere und äußere Kurvenführung zwischen den Kolben gebildet sind0 2. Rotationsverdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibmittel eine Anzahl vom Führungsteilen aufweisen, die um die Welle herum angeordnet sind und sich im wesentlichen parallel dazu erstrecken, wobei die Kolben zwischen den Führungsteilen verschiebbar sind.

3. Rotationsverdrängermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeiochnet, daß die Führungsteile mit flachen Flächen versehen sind, wobei nebeneinanderliegende flache Flächen an nebeneinanderliegenden Führungsteilen im wesentlichen parallel zueinander liegen.

4. Rotationsverdrängermaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ß die Treibmittel ein. Scheibe aufweisen, mit der die Welle im Eingriff steht, und daß die Führungsteile durch Bolzen gebildet sind, die sich quer zur Ebene der Scheibe erstrecken.

5. Rotationsverdrängermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sieh die Beizen durch die Scheibe erstrecken.

6. Rotationsverdrängermaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben in Paaren verschieber zwischen nebeneinanderliegenden Seiten nebeneinanderliegenden Bolzen auf gegenüberliegenden Seiten der Scheibe angeordnet sind.

7. Rotationsverdrängermaschine nach einen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die KUrvebführungen zylindrisch sind.

8. Rotationsverdrängermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Kurvenführngen im Querschnitt elliptisch sind.

9. Rotationsverdrängermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Kurvenführung zwei diametral gegenüberliegende Bogenpartien mit einem ersten Radius, dessen Mittelpunkt in der Achse der Welle liegt, zwei diametral gegenüberliegende Bogenpartien mit einem zweiten größeren Radius, dessen Mittelpunkt in der Achse der Welle liegt, und vier Zwischenpartien aufweist die in angrenzende Enden der diametral gegenüberliegenden partien übergehen, und daß die äußere Kurvenführng einen konstanten radialen Abstand von der inneren Kurvenführung hat.

10. Rotationsverdrängermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben zylindrisch sind.

11. Rotationsverdrängermaschine nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben durch flache Lamellen gebildet sind, die teilzylindrische Enden haben, welche sich Jeweils an der inneren und an der äußeren Kurvenführen anlegen.

12. Rotationsverdrängermaschine nach einem der Anspruche 1 bis 11, ds, durch gekennzeichnet, daB die jeweilige Öffnung in die Kammer an beiden Endflächen derselben öffnet.

13. Rotationsverdrängermaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in die Kammer an der inneren bzw. an der äußeren Kurvenführung öffnen.

14. Rotationsverdrängermaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben Kanäle haben, durch die Teile der Räume miteinander in Verbindung stehen, die Jeweils an der inneren und an der äußeren Eurvenführung liegen.

15. Rotationsverdrängermaschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibmittel Kanäle aufweisen, durch die die Teile der Räume jeweils miteinander in Verbindung stehen, die jeweils an der inneren und an der äußeren Kurvenführung liegen.

16. Rotationsverdrängermaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in die Kammer au der äußeren Kurvenführung derselben öffenen.

17. Rotationsverdrängermaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben Kanäle haben, durch die die Teile der Räume miteinander in Verbindung stehen, die Jeweils an der inneren und der äußeren Kurvenführung liegen.

18. Rotationsverdrängermaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Jeweilige Öffnung an den Endflächen an zwei Stellen öffnet, die jeweils an der inneren bzw. an der äußeren Kurvenführung liegen.

19. Rotationsverdrängermaschine nach einen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Einlaßöffnungen und eine Anzahl AuslaB-öffnungen vorhanden sind, die in die Ker er in Winkelabständen um die Achse der Welle herum öffnen.

L e e r s e i t e