DE2160073B2 - Rotationskolbenmaschine mit Hubeingriff und Schlupfeingriff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine mit Hubeingriff und Schlupfeingriff, bestehend aus einem Gehäuse und einem innerhalb des Gehäuses exzentrisch gelagerten hohlen Rotor, der in miteinander fluchtenden Radialschlitzen federbeaufschlagte Kolbenschieber-Paare in dichtender Anlage an der Gehäusemantel-Innenwandung aufweist, deren beide Kolbenschieber jeweils über Führungsstifte miteinander verbunden sind, von einer sich zwischen der Kolbenschiebern befindlichen Schraubenfeder umgeben sind

Bei einer solchen, aus der US-PS 23 67 326 bekannten Rotationskolbenmaschine ist der als Hohlkörper ausgebildete Rotor in Radialrichtung von Stäben durchgriffen, die in den Radialebenen der Rotorschlitze liegen und die Kolbenschieber führend aufnehmen, wobei sie durch die Aufnahmeschlitze des Rotors radial nach außen vorstehen. Dabei trägt jeder Führungsstab eine Schraubendruckfeder, die mit ihren Enden jeweils zwischen beiden Kolbenschiebern eines Kolbenschieber-Paares anliegt und diese paarweise gegensinnig nach auswärts belastet Bei der so ausgebildeten Rotationskolbenmaschine müssen die Kolbenschieber noch mit einem verhältnismäßig langen Bereich innerhalb des Rotors verbleiben, um eine sichere Führung zu gewährleisten, da sonst bei den hohen Belastungen in Ümfangsrichtung mit einem Festklemmen oder Hängenbleiben gerechnet werden muß, durch die die gesamte Maschine schnell reparaturbedürftig würde. Darüber hinaus ist die bekannte Rotationskolbenmaschine auf die Verwendung als Druckmittelmotor oder Druckmittelpumpe beschränkt und für eine Verwendung als Brennkraftmaschine nicht geeignet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer

Rotationskolbenmaschine der eingangs genannten Art, insbesondere bei Verwendung als Brennkraftmaschine, ejn Festklemmen oder Hängenbleiben der Kolbenschieber selbst bei hohen Druckbelastungen und estrem weiter Ausfahrstellung zu verhindern,

, Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolbenschieber-Paare ausschließlich in der Mantelwandung des einen zusammenhängenden Hohlraum aufweisenden Rotors geführt sind ur,.j die Führungsstifte jeweils in einem Kolbenschieber des jeweiligen Kolbenschieber-Paares starr befestigt ist und in den anderen Kolbenschieber des Kolbenschieber-Paares gleitverschiebbar eingreift, wobei sich die Schraubenfeder unmittelbar gegen beide Kolbenschieber abstützt

Dieser Aufbau der Rotationskolbenmaschine erlaubt ein einwandfreies Aus- und Einfahren der Kolbenschieber entsprechend dem Verlauf der Gehäuseinnenwand bei sehr hohen Druckbelasturigen und verhindert ein Verklemmen der Kolbenschieber in den Führungen auch dann, wenn bei weitestmöglicher Ausfahrstellung diese Druckbelastüngen ungünstig angreifen. Diese guten Führungseigenschaften für die Kolbenschieber bleiben auch erhalten, wenn die Rotationskolbenmaschine als Brennkraftmaschine ausgelegt wird und nur begrenzte Möglichkeiten zur Zuführung von Schmiermittel bestehen. Duro^die verbesserte Gleitführung des Kolbenschiebers wird eine Abdichtung der einzelnen Arbeitsräume der Rotationskolbenmaschine gegeneinander beträchtlich verbessert und die Leistungsfähigkeit der Rotationskolbenmaschine auf diese Weise beachtlich verbessert Zudem kann durch die angegebene Gestaltung das Gewicht der bewegten Teile vermindert werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Rotationskolbenmaschine ist einem Kolbenschieber-Paar jeweils ein Paar von Führungsstiften zugeordnet wodurch eine optimale Radialführung der Kolbenschieber bei kleinstmöglichem Aufwanp erreicht werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt einer Rotationskolbenmaschine und

Fig.2 einen Längsschnitt gemäß der Linie 2-2 der

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine 24 als

so Flügelzellenpumpe ausgebildet dargestellt Die Rotationskolbenmaschine 24 weist ein Gehäuse 26 auf, an dem mittels Bolzen 25 Endwandungen 28 und 30 befestigt sind Dieses Gehäuse 26 kann eine Anzahl von Kühlrippen 31 aufweisen, damit Wärme aus der

Maschine abgeleitet und somit die Betriebstemperatur herabgesetzt werden kann. Endabschnitte 32 und 34 erstrecken sich durch die Endwandungen 20 und 30. Es ist zu erkennen, daß die Kammer 23 durch die Enddeckel 28 und 30 und durch die innere Umfangswandung 27 des Gehäuses 26 begrenzt wird.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Umfangswandung 27 einen zylindrischen Querschnitt auf. Es können auch andere Formen verwendet werden. Die beiden Endabschnitte 32 und 34 sind in den Endwandungen 30 und 28 beispielsweise mittels Buchsen 36 und 38 drehbar gelagert, so daß sich diese Endabschnitte gegenüber den Endwandungen 28 und 30 drehen können. Die Rotationskolbenmaschine 24 kann

dadurch angetrieben werden, daß ein Antrieb mechanisch mit einem der Teile 40 der Endabschnitte 32 und 34 verbunden wirdr Pie Endabschnitte 3? und 34 weisen ringförmig sich erstreckende Rippen 42 und 44 auf, die in das Innere eines hohlen zylindrischen Rotors 46 eingesetzt sind, um den Rotor an diesen Rippen zu befestigen, Einlaß- und Auslaßöffnungen 29 und 33, die entsprechende Formen haben, können in jeder Endwandung oder in beiden Endwandungen 28 und 30 vorgesehen sein,

Der Rotor 46 ist mit einer Anzahl von Kolbenschiebern ausgerüstet, die sich durch öffnungen S3 des Rotors 4€ hindurch erstrecken. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind vjcsr Kolbenschieber 48,49,50 und 51 zu diametral gegenüberliegenden Paaren montiert und im gleichen Abstand voneinander um den Rotor 46 herum angeordnet Es können auch andere Kolbensclijeberzahlen verwendet werden.

Die Kolbenschieber sind mit Dichtungen 47 an den äußeren Oberflächen ausgerüstet, um in Dichtungseingriff an „der Umfangswandung 27 zu gleiten. Die Kolbenschieber haben eine derartige Größe vhd eine derartige Form, daß sie dichtend gegen die Endwandungen 28 und 30 an den Oberflächen 62 und 64 anliegen.

Zwei Führungsstifte 52 und 54 sind zwischen jedem Paar von gegenüberliegenden Kolbenschiebern angeordnet, um diese Kolbenschieber radial in ihrer Lage zu halten und um den Verdrehungskräften zu widerstehen, die auf die Kolbenschieber ausgeübt werden, und zwar durch den Druckunterschied in den benachbarten Arbeitskammern und durch die Reibung zwischen den Kolbenschiebern und der Umfangswandung 27. Die Durchmesser und das Material dieser Führungsstifte werden durch die mechanischen Spannungen bestimmt, denen sie während des Betriebes der Vorrichtung ausgesetzt sind.

Es sei nunmehr insbesondere auf Fig.2 Bezug genommen. Es ist zu erkennen, daß der obere Kolbenschieber 50 teilweise im Schnitt dargestellt ist, um eine Bohrung 56 zu zeigen, in der der Führungsstift 52 axial gleitet Dieser Führungsstift 52 ist am Kolbenschieber 48 befestigt, der in der unteren Stellung gezeigt ist Der Führungsstift 54 ist am Kolbenschieber 50 befestigt und gleitet in einer nicht dargestellten Bohrung im Kolbenschieber 48, die ähnlich ausgebildet ist, wie die Bohrung 56. Durch eine Verbindung der Kolbenschieber in dieser Weise wird jeder Kolbenschieber von einem Führungsstift getragen und kann am anderen Führungsstift, der vom gegenüberliegenden Kolbenschieber getrageft wird, gleiten, wodarch es möglich ist, daß sich die Kolbenschieber radial zueinander und radial zum Rotor während des Betriebes bewegen. Wenn auch beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Führungsstifte bei jedem Kolbenschieber-Paar verwendet werden, so ist doch auch eine andere Anzahl von Führungsstiften möglich.

Schraubenfedern 58 können über die Führungsstifte 52 und 54 geschoben werden, um auf die Kolbenschieber eine Kraft auszuüben, durch die diese in einer Richtung zur ausgefahrenen Stellung hin gedrückt werden. Diese Federn sind sehr nützlich während des Andrehens und während des Betriebes mit geringen Drehzahlen, da durch sie die Kolbenschieber in ausgefahrener Stellung gehalten werden, wenn die Zentrifugalkraft am geringsten ist. Die Führungsstifte 52 und 54 für jedes Kolbenschieber-Paar können versetzt angeordnet sein, wie es in F i g. 2 gezeigt ist, wobei die Führungsstifte eines Kolbenschieber-Paares auf der Außenseite der Führungsstifte für das andere KoJbenschjeber-Paar liegen. Die Ffthrungsstifte für ein Kolbenschieber-Paar können auch gegenüber den Fflhrungsstiften für das andere Kolbenschieber-Paar versetzt sein.

Die Merkmale und Vorteile dieser Kolbenschieberanordnung werden durch eine Betrachtung der Betriebsweise der Rotationskolbenmaschine 24 deutlich, die unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben werden soli. Die Kolbenschieber 48, 49, 50 und 51 unterteilen die Kammer in eine Anzahl von in Umfangsn'ehtung im Abstand voneinander angeordneten Arbeitskammern, deren Volumen sich ändert, wenn der Rotor 46 in Richtung des Pfeiles 66 gedreht wird. Während dieser Drehung bewegen sich die Kolbenschieber in einem Gleitkontakt mit der Umfangswandung 27 der Kammer. Durch die exzentrische Montage des Rotors 46 bewegen sich die Kolbenschieber radial gegenüber dem Rotor um die Dichtungsläge an der Wandung 27 aufrechtzuerhalten. Da die Kolbenschieber 48, 49,50 und 51 in Form von diam^al gegenüberliegenden Paaren angeordnet sind und von fen Führungsstiften 52 und 54 getragen werden, ist die relative Bewegung zwischen gegenüberliegenden Kolbenschiebern geringer als die relative Bewegung zwischen jedem Kolbenschieber und dem Rotor. Durch eine Verwendung eines derartigen Aufbaues wird die Lebensdauer der Federn 58 erhöht und zwar wegen der Herabsetzung der Kompressionshublänge dieser Federn während eines jeden Arbeitstaktes des Rotor*.

Der Rotor 24 ist hohl ausgebildet und muß lediglich eine Abdichtung gegen die Kolbenschieber und eine Übertragung von Drehkräften auf die Kolbenschieber-Paare oder umgekehrt ermöglichen. Dieser Aufbau ermöglicht ferner, daß sich die Kolbenschieber gegenüber dem Rotor so weit bewegen können, wie es für den Kolbenschieber 50 in Fig. 1 gezeigt ist Eine derartige Verschiebung eines Kolbenschiebers ist bei der klassischen Montage von Kolbenschiebern in Roii»rnuten nicht möglich, weil nämlich dann der Kolbenschieber die Neigung hätte, sich in der Nute festzuklemmen. Da int wesentlichen die gesamte Kolbenschieberabmessting ausgefahren werden kann, kann das Verhältnis zwischen Rotordurchmesser und Gehäusedürrhmesser vermindert werden, wodurch sich die Kapazität der Maschine erhöht Der Rotor 24 kann aus einem dünnwandigen Material hergestellt sein, so daß dieser eine sehr geringe Masse hat und für die Beschleunigung auch eine geringe Leistung benötigt Obwohl hier die Torsionskräfte zur Drehung der Kolbenschieber auf die Kolbenschieber über den Rotor übertragen werden, ist es möglich, diese Drehkraft direkt auf die Führungsstifte 52 und 54 zu übertragen, so daß der Rotor lediglich als Abdici. ti<ng der Arbeitskammern dient.

Wenn sich im Betrieb der Rotor in Richtung des Pfeiles 66 dreht, wird das Medium, das cfrrch die Kammer 29 eintritt, zwischen den benachbarten Kolbenschiebern eingefangen und in Richtung des Uhrzeigersinnes zur Auslaßöffnung 33 hin gefördert Auf diese Weise arbeitet die Rotationskolbenmaschine 24, um Medium von der Einlaßöffnung 29 zur Auslaßöffnung 33 zu fördern. Es ist gleichermaßen aber auch möglich, die Rotationskolbenmaschine als Antriebsmaschine zu verwenden, und zwar sowohl als druckmittelbetriebene Maschine als auch als Brennkraftmaschine.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1, Rotationskolbenmaschine mit Hubeingriff und Schlupfeingriff, bestehend aus einem Gehäuse und einem innerhajb des Gehäuses exzentrisch gelagerten hqhJeh Rotor, der in miteinander fluchtenden Radialschlitzen federbeaufschlagte Kolbenschieber-Paare in dichtender Anlage an der Gehäusemantel_p Innenwandung aufweist,-deren beide Kolbenschieber jeweils über Führungsstifte miteinander verbunden sind, die von einer sich zwischen den Kolbenschiebern befindlichen Schraubenfeder umgeben sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   a) die Kolbenschieber-Paare (48, 49, 50, 51) sind ausschließlich in der Mantelwandung des einen zusammenhängenden Hohlraum aufweisenden Rotors (46) geführt, und

   b) die Führcngsstifte (52,54) sind jeweils in einem Kolbenschieber (48, 49, 50, 5J) des jeweiligen Kolbenschieber-Paares starr befestigt und greifen in den anderen Kolbenschieber des Kolbenschieber-Paares gleitverschiebbar ein, wobei sich die Schraubenfeder (58) unmittelbar gegen beide Kolbenschieber (48,50 bzw. 49,51) abstützt

   Z Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem Kolbenschieber-Paar (48, 49, 50, 51) jeweils ein Paar von Führungsstiften (52,54) zugeordnet ist