DE2163423C3 - Rotationskolben-Verdrängungsmaschine - Google Patents

Description

,. ajj _auch in baulicher Hinsicht erhebliche Unterrede zu dem Gegenstand der vorliegenden Erfin-

"n weiterer Ausgestaltung vorliegender Erfindung irnnen j_ie Verstellkörper bei Anordnung des drehba-

η Lagerteils innerhalb des stationären Ringes nach !•adial m^nen verschiebbar sein. Hierdurch ergibt sich ^ einfache Ausführungsmöglichkeit der Verstellung. "■ In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Verstellkörper bei Anordnung des drehbaren La^erteils innerhalb und außerhalb des stationären Ringes •eweils nach »adial außen und/oder nach radial innen Verschiebbar. Es können bei dieser Ausgestaltung also oaarweise einander gegenüberliegende Leistungsteile vorhanden sein, weiche über einen gemeinsamen Rotor miteinander in Verbindung stehen.

Nach einem anderen Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung sind die Verstellkörper bei Anordnung des drehbaren Lagerteils stirnseitig des stationären Ringes ieweils achsparallel verschiebbar.

Eine weitere Ausführungsform besteht dann, daß die Verstellkörper bei T-profilförmiger Ausbildung des stationären Ringes radial und achsparallel verschiebbar

^Sm _Di_e drehschwingbeweglichen Leistungsteile können nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorteilhafterweise zur Druckentlastung an der den Verstellkörnern abgewandten Seite jeweils eine mit der entsprechenden Arbeitskammer verbundene Aussparung aufweisen

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es weiterhin möglich, daß ein die Verschiebung der Verstellkörper bewirkendes Element als kurvenförmiger Körner mit Gleitbahn oder Gleitnut ausgebildet ist, wodurch sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem die Verstellung bewirkenden Element und dem Stator ergibt.

Die Übergangsfläche der stetigen Verbindung zwischen den Trennbereichen und dem Verstellkörper kann konvex ausgebildet und diagonal oder kreuzweise durchbrochen sein, wodurch der Verschleiß durch die Leistungsteile gering gehalten wird und sich gleichmaßie verteilt Es tritt also keine unerwünschte Rillenbildung auf Hierdurch ergibt sich auch bei Verstellung des Arbeitsvolumens der Arbeitskammer eine stetige Anpassung auch im Bereich der Übergangsflächen.

In bevorzugter Weiterbildung können die Verstellkörper jeweils bei Trennung der Arbeitskammer von Ein- und Auslaßöffnungen verschoben werden.

Weiterhin ist es nach einem anderen ausgestaltenden Merkmal der Erfindung möglich, daß zwischen dem Verstellkörper und dem Kurvenelement bewegliche, beiden angepaßte Zwischenstücke angeordnet sind wodurch die Verstellbarkeit wesentlich erleichtert wird.

Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung ze.gt

Fig 1 einen Teil einer schematischen Schnittansicht der Rotationskolben-Verdrängungsmaschine und

Fiε 2 3 4 5 6 und 7 verschiedene Ausführungs-60 möglichkeiten der Rotationskolben-Verdrängungsmaschine wobei lediglich ein Leistungsteil bzw. zwei Leistungsteile und ein begrenzter Ringbereich mit

STii^tÄtdi. Rotationskolben-Verdrängungsmaschine aus radial angeordneten, achsparalle en Leistungsteilen I.' welche im als Rotor ausgebildeten l verteil 3 drehschwingbeweglich angeordnet sind.

Die Leistungsteile 1, deren Arbeitsfläche 7 an den Enden mit Abrundungen 8 bzw. 9 versehen ist, können hierbei je nach Drehrichtung des Rotors 3 in Pfeilnchtung 2 schwingen. Wenn sich der Rotor 3 beispielsweise in Pfeilrichtung 4 bewegt, so bewegen sich die Leistungsteile 1 innerhalb ihrer Lagerungen ebenfalls :m Uhrzeigersinn. .

Innerhalb des umlaufenden Rotors ist ein als Ring ausgebildeter feststehender Stator angeordnet, welcher aus Trennbereichen 6 und verschiebbaren Verstellkorpern 10 besteht. Die verschiebbaren Verstellkörpern sind innerhalb des Stators so angeordnet, daß sie radial 11 verschoben werden können.

Zwischen dem Innenumfang der rotierenden Kolbennabe, d. h. des Rotors 3 und der äußeren Fläc des Verstellkörpers 10, ist jeweils die Arbeitskammer 5 der Maschine angeordnet. Sie steht über Auflaufbahnen 15 und Ablaufbahnen 16, welche jeweils in den Trennbereichen 6 vorhanden sind, mit dem äußeren Umfang l? des Stators in Verbindung. Der Kurvenverlauf ist hierbei stetig. „ ,

Im Bereich der Auflaufbahnen 15 und der Ablaufbahnen 16 sind jeweils Einlasse 18 und Auslässe 19 angeordnet. Diese Öffnungen befinden sich jeweils in den Trennbereichen 6. Sie durchdringen die jeweiligen Bahnen 15 und 16. Damit trotzdem ein einwandfreier Kurvenverlauf gewährleistet ist, sind diese Bahnen 15 una 16 diagonal oder kreuzweise durchbrochen, so daß die Leistungsteile 1 mit ihrer Arbeitsfläche 7 einwandfrei über die Laufflächen des feststehenden Stators bzw. des Verstellkörpers 10 gleiten können, wobei kerne Abnutzung dieser Laufflächen auftritt.

Zwischen zwei Trennbereichen 6 ist jeweils ein Verstellkörper 10 angeordnet, welcher be.spielswe.se durch ein drehbares Kurvenelement 12 und gegebenenfalls ein Zwischenstück 20 radial nach außen bzw. nach innen verschoben werden kann. Durch d.ese Verschiebung wird das Volumen der Arbeitskammer 5 verändert Um eine einwandfreie Verschiebung zu gewahr leisten, kann der Verstellkörper 10 nicht nur seitlich in den Trennbereichen 6 geführt sein, sondern es können auch andere Profilführungen vorgesehen sein, so dab ein einwandfreies Gleiten gegeben ist.

Die Verkleinerung des Arbeitskammervolumens geschieht durch Verschiebung der Arbeitskammerlaufbahn wobei durch Verdrehung 13 des Kurvenelements 12 der Verstellkörper 10 damit verschoben wird.

Wie in F i g. 1 bei einem an der rechten Seite angeordneten Leistungsteil schematisch dargestellt, kann die Arbeitsfläche 7 des Leistungsteil 1 mit einer Durchbrechung 22 versehen sein, welche au der g -genüberliegenden Fläche mit einer Aussparung^23 ι η Verbindung steht. Hierdurch wird d.e Reibung des Leistungsteils 1 innerhalb seiner Lagerung gering gehalten und es ist jeweils ein guter Druckausgleich gegebe«.

Die Rotalionskolben-Verdrängungsmaschine arbe.-tet beispielsweise als Pumpe folgendermaßen:

Zunächst liegt der Leistungsteil ' ™*™^η"*^ fläche 7 plan auf dem äußeren Umfang des Trennbere ches 6 auf Im Weiterbewegen des Rotors 3 über su-echt der Leistungsteil I' die Ablaufbahn 15 und erfahrt hierbei eine geringe Drehung im Gegenuhrzeige ■ s.nn mit Hilfe einer nicht näher dargestellten em teilbaren Feder oder durch andere mechanische odte hy draulische Teile. Hierdurch wird in der «he eine Saugwirkung gegenüber dem Einlaß 18 erzielt, wodurch ein Medium angesaugt w.rd.

Zusätzlich wird dieser Saugvorgang durch den noch

davor liegenden Leistungsteil unterstützt, da die Abdichtung noch nicht voll gegeben ist. Erst im Weiterverlauf der Bewegung drückt das innerhalb der Arbeitskammer 5 befindliche Medium 21 so gegen den Leistungsteil, daß eine ganz geringe Bewegung im Gegenuhrzeigersinn bewirkt wird, wodurch die Feder eine Entlastung erfährt und gleichzeitig eine sichere Abdichtung gegeben ist.

Im Weiterverlauf saugt nun der Leistungsteil mit seiner Rückseite das Medium aus der Einlaßöffnung. Beim Weiterdrehen des Rotors 3 wird nun das innerhalb der Arbeitskammer liegende Medium in den Auslaß 19 gedrückt, welcher im Bereich der Ablaufbahn 16 liegt. Hierdurch erfolgt auf einfache Weise eine einwandfreie Förde-ung des Mediums. '5

Es ist auch möglich, ohne konstruktive Veränderung die Maschine als Motor laufen zu lassen. Hierbei braucht lediglich der Rotor in eine andere Drehrichtung, d. h. im Gegenuhrzeigersinn, gedreht zu werden, wobei nunmehr der als Einlaß dienende Auslaß 19 unter Druck gesetzt wird, so daß das Medium über den Auslaß die Arbeitsfläche des Leistungsteils beaufschlagt und diesen weiterdreht. Die Drehung wird so lange durchgeführt, bis der Leistungsteil den nunmehr als Auslaß dienenden Einlaß 18 überstreicht, womit diese Bewegung abgeschlossen ist. Mit Hilfe der Abrundungen 8 und 9 wird eine einwandfreie Abdichtung im Bereich der Arbeitskammern erzielt, so daß auch hier die Federn, welche den jeweiligen Leistungsteilen ein geringes Drehmoment verleihen, nur kurzfristig belastet werden.

Die Laufflächen am Außenumfang des Stators können jeweils aus elastischem Material bestehen, um damit gute Laufeigenschaften gegenüber dem Leistungsteil zu erzielen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, gemäß F i g. 3 die Leistungsteile innerhalb des stationären Rings anzuordnen, wobei die Arbeitskammern dann a'.n Innenumfang des als Ring ausgebildeten Stators 6 liegen. Wiederum kann mit Hilfe des Verstellkörpers 10 der Rauminhalt der Arbeitskammer verstellt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können z. B. in F i g. 4 als Kombination nach F i g. 2 und 3 jeweils innen und außen am Stator 6 Leistungsteile 1 angeordnet sein, wobei der Verstellkörper 10 aus einem oder mehreren gleichzeitig oder getrennt verschiebbaren Teilen bestehen kann.

Nach F i g. 5,6 und 7 besteht auch die Möglichkeit, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung den Rotor als Scheibe oder profilförmig auszubilden, wobei jeweils an den Stirnflächen des feststehenden Stators die Leistungsteile 1 umlaufen. An den entsprechenden Flächen sind dann am Stator 6 die Arbeitskammern vorgesehen, welche gleichzeitig mit ihrer am Stator 6 liegenden Fläche die Lauffläche für den Leistungsteil 1 darstellen.

Die Verdrehung bzw. die Verschiebung des Kurvenstückes 12 und des Verstellkörpers 10 kann in einer nahezu belastungslosen Phase des Umlaufs des Rotors 3 erfolgen.

Dieser Zustand wird erreicht, indem die Anzahl der am Umfang des Rotors 3 befindlichen Leistungsteile mit der Arbeitskammerlänge (in Umlaufrichtung) so aufeinander abgestimmt sind, daß z. B. mehrere Leistungsteile die Laufbahnen der zu verstellenden Arbeitskammern gleichzeitig überfahren, wobei der Leistungsteil 1 die Arbeitskammern jeweils zumindest nach einer Seite abschließen, so daß für den Moment des Überfahrens dieser Stellen ein belastungsloser Zustand herrscht, ohne daß im Drückbereich der Maschine der Druck abfällt. Dieser, jeweils nur einen kurzen Moment dauernde Zustand wird nun für eine ganze oder vornehmlich teilweise Volumenänderung der Arbeitskammern 5 genützt.

Die besondere Anordnung der Leistungsteile ergibt in Verbindung mit der Verstelleinrichtung der Arbeitskammerlaufbahnen eine Rotationskolben-Verdrängungsmaschine, welche bei hoher Drehzahl höchste Drücke oder wahlweise bei niederer Drehzahl bei höchsten Drücken eine einwandfreie Arbeit gewährleisten.

Die Maschine ist damit beispielsweise zur Übertragung von hohen Drehmomenten im Schiffsbau, im Getriebebau, als Drehmomentwandler, als Bremsvorrichtung, zum Antrieb von Straßenwalzen, Kettenfahrzeugen aller Art, Kranfahrzeugen, Krananlagen bei gleichzeitiger Erzeugung von notwendigem Förderstrom zum Antrieb von Dreh- und Schwenkvorrichtungen denkbar.

Weiterhin kann die Maschine im Automobilbau verwendet werden, beispielsweise als Pumpe in Koppelung mit dem Kraftfahrzeugmotor oder als Motor mit Zweirad-, Vierrad- oder Allrad-Antrieb. Hierbei können das Getriebe, Differential, die Differentialsperre und die Kardanwelle entfallen, da alle Funktionen dieser Geräte von der Maschine übernommen werden können.

Die Erfindung ist auch anwendbar im Flugzeugbau, z. B. als Steuerelementantrieb, zur Leistungsübertragung ohne starre Welle von Kompressoren, Ladern. Propellern, Hubschraubern, Hilfsmotoren u. dgl, ebenso wie zum Antrieb und zum Abbremsen von Bug- und Heckrädern und als Druckmittelerzeuger für hydrau lisch bewegte Teile.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche: (12) bewegliche, beiden angepaßte Zwischenstücke (20) angeordnet sind.

1. Rotationskolben-Verdrängungsmaschine mit in einem drehbaren Lagerteil drehbeweglich angeordnelen Leistungsteilen, welche zugleich als Absperrleile in dichtendem Eingriff mit einer Laufbahn eines stationären Ringes stehen, welcher mit dem Lagerteil in Berührung stehende, jeweils mit Ein- und Auslässen versehene Trennbereiche zwischen Arbeitskammern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsteile (1) drehschwingbeweglich gelagert sind und daß zwischen den Trennhiereichen (6) während des Betriebs radial oder achsparallel verschiebbare Verstellkörper (10) angeordnet sind und die Enden der Trennbereiche (6) stetig mit den Verstellkörpern (10) verbunden sind.

2. Rotationskolben-Verdrängungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver-Stellkörper (10) bei Anordnung des drehbaren Lagerteils (3) innerhalb des stationären Ringes (6, 10) nach radial innen verschiebbar sind (F i g. 3).

3. Rotationskolben-Verdrängungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver-Stellkörper (10) bei Anordnung des drehbaren Lagerteils (3) innerhalb und außerhalb des stationären Ringes (6, 10) jeweils nach radial außen und/oder nach radial innen verschiebbar sind (F ig. 4).

4. Rotationskolben-Verdrängungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellkörper (10) bei Anordnung des drehbaren Lagerteils (3) stirnseitig des stationären Ringes (6, 10) jeweils achsparallel verschiebbar sind (F i g. 5 und 6).

5. Rotationskolben-Verdrängungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellkörper (10) bei T-profilförmiger Ausbildung des stationären Ringes radial und achsparallel verschiebbar sind (F i g. 7).

6. Rotationskolben-Verdrängungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckentlastung die drehschwingbeweglichen Leistungsteile (1) an der den Verstellkörpern (10) abgewandten Seite jeweils eine mit der entsprechenden Arbeitskammer (5) verbundene Aussparung (23) aufweisen.

7. Rotationskolben-Verdrängungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Verschiebung der Verstellkörper (10) bewirkendes Element als kurvenförmiger Körper (12) mit Gleitbahn oder Gleitnut ausgebildet ist.

8. Rotationskolben-Verdrängungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsfläche der stetigen Verbindung zwischen den Trennbereichen (6) und dem Verstellkörper (10) konvex ausgebildet und diagonal oder kreuzweise durchbrochen ist.

9. Rotationskolben-Verdrängungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellkörper (10) jeweils bei Trennung der Arbeitskammer (5) von Ein- und Auslaßöffnung (18,19) verschoben werden.

10. Rotationskolben-Verdrängungsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verstellkörper (10) und dem Kurvenelement Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotat.onskolben-Verdrängungsmaschine mit in einem drehbaren Lagerteil drehbeweglich angeordneten Le.stungste.lenwelche zugleich als Absperrteile in d.chtendem Eingriff mit einer Laufbahn eines stationären Ringes stehen, welcher mit dem Lagerteil in Berührung stehende jeweils mit Ein- und Auslassen versehene Trennbere.che zwischen Arbeitskammern aufweist

Als Stand der Technik ist bereits eine derartige Maschine bekannt (OE-PS 2 10 233), bei welcher die Leistungsteile als Wälzkörper ausgebildet sind, welche über Zahnkränze ihre Bewegung erhalten und die Trennbereiche mit Hilfe von Aussparungen überrollen. Diese Konstruktion ist relativ kompliziert aufgebaut und bezüglich ihrer möglichen Drehzahl infolge der Verzahnung beschränkt. Weiterhin ist es hierbei nicht möglich das Volumen der Arbeitsräume zu verstellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rotaüonskolben-Verdrängungsmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfacher Ausgestaltung und einfacher Regelung d.e Möglichkeit zuläßt, daß das Volumen der Arbeitsräume während des Betriebes verändert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Leistungsteile drehschwingbeweglich gelagert sind und daß zwischen den Trennbereichen wahrend des Betriebs radial oder achsparallel verschiebbare Ve-Stellkörper angeordnet sind und die Enden der Trennbereiche stetig mit den Verstellkörpern verbunden sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines sehr einfachen Aufbaus der Rotationskolben-Verdrängungsmaschine, da der vollständige Umlauf der Leistungstei-Ie vermieden wird. Die Drehrichtung des Rotors laßt sich verändern, so daß diese Rotationskolben-Verdrängungsmaschine sowohl als Pumpe als auch als hydraulischer Motor arbeiten kann. Durch die Veränderung des Volumens der Arbeitskammer läßt sich weiterhin vorteilhafterweise das Fördervolumen der Rotationskolben-Verdrängungsmaschine ändern, und zwar sowohl im Stillstand als auch während des Betriebes. Hierdurch, wird das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Maschine erheblich erweitert.

Zum Stand der Technik (DT-OS 19 58 536) bezuglich der erfindungsgemäßen Rotationskolben-Verdrangungsmaschine zählt noch eine Drehkolben-Arbeitsmaschine, welche als Brennkraftmaschine arbeitet. Hierbei ist der Stator mit drehschwingbeweglichen Absperrteilen versehen, während der Rotor die Trennwände und die Arbeitskammern aufweist. Jeweils zwei einander gegenüberliegende Arbeitskammern sind hierbei identisch. Diese bekannte Maschine ist dabei so aufgebaut, daß sie nur als Brennkraftmaschine arbeiten kann, wodurch ihr Anwendungsbereich erheblich eingeschränkt

ist .

Zum Stand der Technik zählt weiterhin eine Maschine mit in einer kreisenden Trommel radial beweglichen Schiebern (OE-PS 66 237). Hierbei ist es möglich, den Inhalt der Arbeitsräume und damit die Leistung der Maschine mit Hilfe von Drehspindeln zu verändern. Bei dieser Maschine sind die Leistungsteile jedoch als Schieber ausgebildet und es sind nur zwei Arbeitsräume vorhanden. Damit ergeben sich sowohl in konstruk-