DE2213413A1

DE2213413A1 - Anpreß Anordnung in axialbestromtem Doppelkammer Gruppenaggregat

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Publication number: DE2213413A1
Application number: DE19722213413
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-04-07
Filing date: 1972-03-20
Publication date: 1972-10-12
Also published as: US3862589A; JPS5435248B1; AT325422B

Description

DIPL-ING. GttÄMKOW DR. MÜLLER-BORE 2213413

DIPL-PHYS. DR. MANITZ DlPL-CHEM. DR. DEL) FEL DIPL-ING. Fl N STERWALD

PATENTANWÄLTE .

Seelberrstraße 23/25 7STUTTGARTSO(BADCANNSTATt) MfiBXiacfiÄSSKX YJ^ März 1972

Gr/Rö 2/5

E 76

Anmelder;
Karl Eiekmann, 2420 Isshiki-Hayama-machi, Kanagawa-ken/Japan

"Anpreß-Anordnung in axialbeströmtem Doppelkammer-Gruppenaggregat"

Die Erfindung betrifft eine Anpreßanordnung in axialbe strömten Doppelgruppen-Aggregaten, wie z.B. hydraulischen oder pneumatischen Pumpen, Kompressoren, Motoren, Getrieben od.dgl., mit fluiddurchströmten, axial beaufschlagten, ihr Volumen beim Rotorumlauf periodisch erweiternden und verengenden, in mehreren Arbeitskammergruppen angeordneten Arbeitskammern.

Axialbeströmte Doppelkammer-Gruppenaggregate sind bereits bekannt und haben sich gut bewährt. Eine Ausführung dieser Art ist z.B. in dem USA-Patent 3 898 698 des Erfinders beschrieben. Die bereits bekannten Doppelkammer-Gruppenaggregate mit axialer Fluidbeaufschlagung haben jedoch den Nachteil, daß sie noch nicht

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Dipl -Ing GRAMKOW Dr. MANITZ. Dr. DEUFEL. Dipl.-Ing. FINSTERWALD Dr. MÖLLER-BORE

Stuttgart 50 (Bad Cennstatt). Mwhtalrafe-3 8 München 22. Rabert-Koch-Straße 1 33 Braunschweig. Am Bürgerpark

Telefon (07 ti) 567261 Telefon (0811) 225110/227508. Telex 5-22050mbpat Telefon (053t) 28487

die größtmögliche Leistungsfähigkeit auf kleinstmöglichem Raum bei billigster Herstellung und noch nicht die höchstmöglichen Wirkungsgrade erreicht haben.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist deshalb, die beschriebenen bekannten Ausführungsarten zu verbessern und ein axialbeströmtes Doppelkammer-Gruppenaggregat zu schaffen, das größtmöglichen Wirkungsgrad und größtmöglichste Leistungsfähigkeit auf geringem Raum mit geringem Herstellungsaufwand, Einfachheit und Zuverlässigkeit im Betrieb verbindet.

Dementsprechend besteht die Erfindung in einem axialbeströmten Doppelgruppen-Aggregat, in dem mindestens zwei relativ zueinander in axialer Richtung in begrenztem Umfang bewegliche, mit mindestens je einer axialen Endfläche versehene Körper angeordnet sind, deren einer mehrere von Fluid durchströmte Arbeitskammer η enthält, die, in voneinander getrennte Arbeitskammergruppen unterteilt, mit Verdrängerelementen versehen und mit mindestens einem in einer Axialrichtung durch den Körper und dessen eine axiale Endfläche sich erstreckenden Fluidkanal verbunden ist/wcbä ferner einem der genannten Körper Mittel zum Andrücken der Endfläche des einen Körpers an die Endfläche des anderen Körpers zugeordnet sind, der andere der Körper Steuermündungen für die Zuführung und Abführung des Fluids zu den genannten Fluidkanälen des genannten einen

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Körpers enthält und die genannten Pluidkanäle der mehreren Arbeitskammergruppen in dem genannten einen der Körper, etwa in gleichem radialen Abstand von der Mittelachse des Aggregates und auf die genannten Steuermündungen des anderen der genannten Körper mündend, angeordnet sind.

Der Körper, der die genannten Arbeitskammern enthält, kann als ein in entsprechenden Lagern im Gehäuse des Aggregates umlauffähig gelagerter Rotor ausgebildet sein. Er kann ferner nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung an seinem einen Ende in axialer Richtung unnachgiebig, z.B. auf einem Wälz- oder Fluidlager, gelagert sein, während an seinem anderen Ende ein Anpreßkörper angeordnet ist, der mit seiner exzentrischen Schulter versehen und in Fluiddruckkammern in einem Verschlußteil des Aggregates eingreifend angeordnet ist, wodurch er mit seiner Endfläche gegen die Endfläche des genannten Rotors gedrückt wird und daher das Aggregat betriebssicher und verlustarm arbeitet.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Endteil des Aggregates mit den Steuermündungen und einer Steuerfläche versehen, während der Rotor des Aggregates mit seiner Endfläche gegen diese Steuerfläche gedrückt wird und zwecks Andrückens des Rotors an die Steuerfläche zum Rotor axial gerichtete Kammern zugeordnet sind, derart, daß der Rotor durch den Fluiddruck in diesen Kammern gegen die genannte Steuerfläche gedrückt wird.

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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird ein axialbeströmtes Doppelgruppen-Aggregat einfachster Ausführung geschaffen, das hohen Wirkungsgrad und große Leistung hat und durch besondere Betriebssicherheit über lange Zeiten gekennzeichnet ist.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der

Erfindung und
Fig. 2 ein Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Rotor 1 mittels entsprechender Lager, z.B. 16 und 15, im Gehäuse des Aggregates umlauffähig gelagert. Im Rotor 1 befinden sich je mehrere Arbeitskammern 3 und 4, die jeweils Arbeitskammergruppen (3 und 4) bilden, die räumlich voneinander getrennt sind. Den entsprechenden Arbeitskammern 3 und 4 sind die Verdrängerelemente, z.B. Kolben, Flügel od. dgl. 5, zugeordnet. Erfindungsgemäß ist der Rotor 1 mit den in axialer Richtung bis zu einem Rotorende durch den Rotor 1 hindurch sich erstreckenden Rotorkanälen 13 und 14 versehen, und zwar derart, daß die Rotorkanäle 13 den Arbeitskammern 3 und die Rotorkanäle 13 den Arbeitskammern 4 zugeordnet sind. Die erfindungsgemäße Besonderheit besteht darin, daß sowohl die Rotorkanäle 13 der einen Arbeitskammergruppe 3 als auch die Rotorkanäle 14 der anderen Arbeitskammergruppe 4 in der gleichen Axialrichtung von den

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betreffenden Arbeitskammer η aus sich durch den Rotor 1 und dessen Endfläche 31 hindurch erstrecken. Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß die Rotorkanäle 13 und 14 genau oder in
etwa im gleichen radialen Abstand von der Mittelachse des Rotors 1
entfernt angeordnet sind und auf die in entsprechendem Abstand angeordneten Steuermündungen 16 und 17 der Steuerfläche 32 münden.

Die Verlagerung des Rotors 1 in axialer Richtung nach dem wellenseitigen Ende hin ist durch das Axiallager 15 verhindert, auf dem der Rotor umlaufen kann. Am Ende des Aggregates befindet sich das Verse hlußteil 2, in dem die Fluid enthaltenden Kammern 8 und 9 angeordnet sind. Diese Kammern 8 und 9 sind radial und axial relativ zueinander versetzt. In sie greifen entsprechende Teile des Anpreßkörpers ein bzw. werden sie von solchen Teilen begrenzt. Der Anpreßkörper 6 ist mit einer Schulter 44 versehen, die exzentrisch ausgebildet ist und in die Fluidkammer 8 des Verschlußteiles 2 eingreift bzw. diese begrenzt. Den genannten Fluiddruckkammern 8 und 9 und anderen Kammern im Gehäuseverschlußteil 2 sind entsprechende zylindrische Dichtflächen und 43 sowie eine exzentrische, aber zylindrische Dichtfläche 42 zugeordnet, und der Anpreßkörper 6 hat in diese Dichtflächen passende entsprechende Dichtflächen.

Die Fluid enthaltende oder Anpreßkammer 8 und die Fluid enthaltende oder Anpreßkammer 9 sind relativ zueinander in axialer Richtung und auch in radialer Richtung versetzt. Zwischen den beiden befindet sich

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die exzentrische Dichtfläche 42. Die Fluid enthaltende Anpreßkammer ist zwischen der Dichtfläche 41 und der exzentrischen Dichtfläche 42, die Fluid enthaltende Anpreßkammer 9 zwischen der zentrischen Dichtfläche 43 und der exzentrischen Dichtfläche 42 ausgebildet. Im Anpreßkörper 6 befinden sich außerdem die Fluidkanäle 12 und 7, sowie die Steuermündungen 16 und 17. Im Gehäuseverschlußteil 2 des Aggregates befinden sich die Anschlüsse 10 und 11. Die Fluidleitung 12 führt vom Anschluß 10 durch den Anpreßkörper 6 hindurch zur Steuermündung 16 und die Fluidleitung 17 vom Anschluß 11 durch den Anpreßkörper 6 hindurch zur Steuermündung 17.

Der Anpreßkörper 6 ist in den genannten, Fluid enthaltenden Kammern und dem Verschlußteil 2 in begrenztem Umfange in axialer Richtung beweglich. Sobald Fluid höheren Druckes in einer der Fluid enthaltenden Kammern 8 oder 9 vorhanden ist, wird von dieser Kammer aus ein entsprechender Fluiddruck auf den Anpreßkörper 6 ausgeübt und dieser mit seiner Endfläche 32 gegen die Endfläche 31 des Rotors gedrückt, so daß zwischen dem AnpreßkBrper 6 und dem Rotor 1 eine wirksame Abdichtung erzielt wird und ein Steuerspiegel zwischen den genannten Flächen 31 und 32 gebildet ist. Fluid strömt bei der Arbeit der Maschine vom Anschluß 10 durch den Fluidkanal 12 und die Mündung 16 sowie durch die Rotorkanäle 13 und 14 in die Arbeitskammern der Arbeitskammergruppen 3 und 4 hinein und aus ihnen heraus durch die entsprechenden Rotorkanäle 13 und 15 zur Steuermündung

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und durch diese und die Fluidleitung 7 hindurch zum Anschluß 11 und von diesem aus dem Aggregat heraus, oder die Stromrichtung des Fluidums ist umgekehrt. Wie erwähnt, besteht die Besonderheit der Erfindung darin, daß die Rotorkanäle 13 und 14 beider Arbeitskammergruppen 3 und 4 in radialer Richtung etwa in gleichem Abstand von der Mittelachse des Rotors 1 und in dem gleichen Abstand auch die Steuermündungen 16 und 17 im Anpreßkörper 6 angeordnet sind, so daß die genannten Kanäle und Mündungen miteinander fluchten. Dadurch wird erreicht, daß ein Doppelkammergruppen-Aggregat mit den verschiedenen Arbeitskammergruppen 3 und 4 genauso einfach mittels des Anpreßkörpers 6 wie ein Eingruppen-Aggregat gesteuert werden kann.

Die Exzentrizität der Dichtfläche 42 sowie deren Durchmesser und die Durchmesser der Dichtflächen 41 und 43 müssen so bemessen sein, daß der Anpreßdruck aus der Fluid enthaltenden Anpreßkammer oder 9 den Anpreßkörper 6 gerade mit der notwendigen, aber nicht zu starken Anpreßkraft gegen die rotierende Steuerfläche 31 des Rotors 1 drückt. Durch die Anordnung der Rotorkanäle 13 und 14 in gleichem radialem Abstand von der Mittelachse des Rotors 1 ist es möglich, in Doppelkammer-Aggregaten nach der Erfindung Anpreßkörper 6 in Fluiddruckkammern 8 und 9 zu verwenden, die sich bei Eingruppen-Aggregaten bereits bestens bewährt haben.

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In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 2 sind im Rotor 1 wiederum die Arbeitskammern 3 und 4 angeordnet, die in Arbeitskammergruppen 3 und 4 zusammengefaßt und deinen die Verdrängerelemente 5 zugeordnet sind. Der Rotor läuft im Aggregat wieder um, z.B. in den Lagern 16. Am einen Ende des Aggregates befindet sich das Endteil 2 mit einer stationären Steuerfläche 32, auf der die rotierende Steuerfläche 31 am Ende des Rotors 1 umläuft. Im Endteil oder VerschlußteiJ 2 befinden sieh außerdem die Anschlüsse 10 und 11 und die Steuermündungen 16 und 17. Im gleichen radialen Abstand von der Mittelachse des Rotors 1, in dem die Steuermündungen IiJ und 17 angebracht sind, sind auch die Rolorkanäie 13 und 14 angeordnfit. Die Rotorkanäle 13 gehen von der Endfläche 31 des Rotors 1 aus und durch einen Rotorteil hindurch, bis sie in die entsprechenden Arbeitskammern 3 des Rotors 1 münden, während die Rotorkanäle 14 von der Rotorendfläche 31 aus durch einen Rotorteil hindurch gehen, bis sie in die entsprechenden Arbeitskammern münden.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der Endteil 2 stationär ausgebildet, so daß der Rotor 1 mit seiner Endfläche 31 in axialer Richtung auf der Steuerfläche 32 des Verschlußteils 2 lagern und auf ihr umlaufen kann. Zwecks Andrückens des Rotors 1 mit seiner Endfläche 31 an die Steuerfläche 32 des Endteiles 2 ist der Rotor mit Verbindungskanälen 24 und 21 und mit den in axialer Richtung sich

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erstreckenden Fluidandruckkamrnern 22 und 25 versehen. Bevorzugterweise ist jeder Arbeitskammer 3 ein Verbmdungskanal 21 und eine axial erstreckte Fluiadruckkammer 22 und jeder Arbeitskammer 4 ein entsprechender Verbindungskanal 24 und eine in axialer Kichtung erstreckte Fluid druckkammer 2b zugeordnet. Die genannten Fluiddruckkammern 22 und 25 sind in Richtung des anderen Rotorendes offen, und in sie sind die Verschlüsse 23 bzw. 26 eingesetzt, die die genannten Fluiddruckkammern 22 bzw. 25 verschließen, in diesen in axialer Richtung beweglich und mit ihren Enden auf dem Lager 15 umlauffähig gelagert sind. Das Axiallager 15 stützt die Verschlußteile 23 und 26 ab. Beim Rotorumlauf der Maschine baut sich in den entsprechenden Fluiddruckkammern 22 und 25 während einem halben Rotorumlauf Niederdruck und wählend dem anderen halben Rotorumlauf Hochdruck auf, je nachdem, ob Niederdruck oder Hochdruck in der Steuermündung 16 oder in der Steuermündung 17 herrscht. Der aus den Kammern 22 und 25 auf die Kolben oder Verschlußteile 23 bzw. 26 ausgeübte Fluiddruck wirkt in der anderen Axialrichtung auf die Wand der entsprechenden Kammer 22 oder 25 innerhalb des Rotors 1, so daß der Rotor 1 in Axialrichtung gegen den Verschlußteil 2 gepreßt wird und die Steuerfläche 31 des Rotors relativ zur Steuerfläche 32 des stationären Verschlußteiles 2 unter Dichtungsdruck umläuft. Die Fluid strömung durch die Maschine erfolgt vom Anschluß 10 durch Kanalsteuermündung 16 und Kanal 14 in die Kammern 4 bzw. durch Kanal 13 in die Kammern 3 und durch die Kammern 3 und 4 hindurch über die Kanäle 13 bzw. 14 und die

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Kanalsteuermündung 17 und den Anschluß 11 aus dem Aggregat heraus; bzw. erfolgt die Strömung in umgekehrter Strömungsrichtung.

In beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung ist jeweils der Rotor der eine der Körper, der die mehrere Arbeitskammergruppen bildenden Arbeitskammern enthält. Den anderen Körper bildet im Beispiel nach Fig. 1 der Anpreßkörper 6, im Beispiel nach Fig. 2 das Verschlußteil 2 mit der Steuerfläche 32. Besonders wichtige Merkmale im Ausführungsbeispiel nach Hg. 1 sind die Schulter 44 und die Fluiddruckkammern 8 und 9 in Verbindung mit der Anordnung der Mündungen 13,14,16 und 17 auf gleicher radialer Höhe, im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die Kammern 22, 25, die Verschlüsse 23, 26 und die Kanäle 21 und 24 in Verbindung mit den Arbeitskammergruppen 3 und 4 und mit der Anordnung der Mündungen 13,14,16 und 17 auf gleicher radialer Höhe.

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Claims

- 11 - E 76

Ansprüche:

( 1.) Anpreßanordnung in axialbeweglichem Doppel-Arbeitsgruppen-Aggregat, wie z.B. hydraulischen oder pneumatischen Pumpen, Kompressoren, Motoren, Getrieben mit fluiddurchströmten, axial beaufschlagten, ihr Volumen beim Rotorumlauf periodisch erweiternden und verengenden, in mehreren Arbeitskammergruppen angeordneten Arbeitskammern, dadurch gekennzeichnet, daß im Aggregat mindestens zwei relativ zueinander in axialer Richtung in begrenztem Umfange bewegliche, mit mindestens je einer axialen Endfläche (31,32) versehene Körper (1, 2,6) angeordnet sind, deren einer (1) mehrere von Fluid durchströmte Arbeitskammern (3,4) enthält, die, in voneinander getrennte Arbeitskarnrnergruppen (3,4) unterteilt, mit Verdränger elementen (5) versehen und mit mindestens einem in einer Axialrichtung durch den Körper (1) und dessen eine axiale Endfläche (31) sich erstreckenden Fluidkanal (13,14) verbunden ist, daß ferner einem der genannten Körper (1 oder 6) Mittel (8, 9, 21, 24, 25, 26,15) zum Andrücken der Endfläche (31, 32) des einen Körpers (1, 2, 6) an die Endfläche (31, 32) des anderen Körpers (1, 2,6) zugeordnet sind, der andere der Körper (2,6) Steuermündungen (16,17) für die Zuführung und Abführung des Fluids zu den genannten Fluidkanälen (13,14) des genannten einen Körpers (1) enthält und die genannten Fluidkanäle (13,14) der mehreren Arbeits-

kammergruppen (3,4) in dem genannten einen der Körper (1), etwa in gleichem radialen Abstand von der Mittelachse des Aggregates und auf die genannten Steuermündungen (16,17) des anderen (2, 6) der genannten Körper (1, 2, 6) mündend, angeordnet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verschlußteil (2) des Aggregates Fluiddruckkammern (8 und 9) angeordnet sind, die relativ zueinander axial und radial versetzt angeordnet bzw. ausgebildet sind, in die ein Endteil und eine Schulter (44) eines Anpreßkörpers (6) eingreifen, während zwischen dem Endteil (2) und dem Anpreßkörper (6) die zentrischen, dichten und zylindrischen Sitze (41 und 43) und der exzentrische, aber zylindrische, ebenfalls dichte Sitz (42) angeordnet bzw. ausgebildet sind, wobei der Fluiddruck in den Anpreßkammern (8 oder 9) den genannten Anpreßkörper (6) mit dessen

und Steuer- und Endfläche (32) gegen den Rotor (1) drückt,/von den Arbeitskammern (4) der einen Arbeitskammergruppe (4) im Rotor (1) aus die einen Rotorkanäle (14) und von den Arbeitskammern (3) der anderen Arbeitskammergruppe (3) im Rotor (1) aus die anderen Rotorkanäle (13) in gleicher radialer Höhe nebeneinander, auf die Steuermündungen (16 und 17) im Anpreßkörper (6) mündend, angeordnet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußteil [2} des Aggregates mit den Steuermündungen (16 und 17) in der stationären Steuerfläche (32) versehen ist und im als Rotor (1) ausgebildeten Körper (I)/ der die Arbeitskammern (3 und 4) enthält und in dem die von den Arbeitskammern (3). sowohl der einen Gruppe als auch die von den Arbeitskammern (4) der anderen Arbeitskammer gruppe (4) ausgehenden Fluidkanäle (13 bzw. 14) in gleicher radialer

öhe wie die Steuermündungen (16,17) und auf diese Steuermündungen (16,17) mündend angeordnet sind, und daß jeder Arbeitskammer der einen Gruppe (3) ein Verbindungskanal, eine Andrückkammer (22) und ein Verschlußteil (23) und jeder Arbeitskammer der anderen Gruppe (4) ein Verbindungskanal (24), ein Verschlußteil (26) und eine Andrückkammer (25) in der anderen Axialrichtung im Rotor (1)--angeordnet sind, die Verschlüsse (23, 26) in die Anpreßkammern (22, 25) dichtend eingreifen und auf einem Axiallager (15) lagern, so daß der Druck im Fluid in den Anpreßkammern (22, 25) die Steuerfläche (31) des Rotors (1) gegen die Steuerfläche (32) des Verschlußteils (2) und die Verschlußteile (23, 26) gegen das Lager (15) preßt.

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