DE2220943A1

DE2220943A1 - Als saug- oder druckpumpe oder als motor verwendbare maschine

Info

Publication number: DE2220943A1
Application number: DE19722220943
Authority: DE
Inventors: Charles Eyer
Original assignee: Consulta Treuhand GmbH
Current assignee: Consulta Treuhand GmbH
Priority date: 1972-04-28
Filing date: 1972-04-28
Publication date: 1973-11-08
Also published as: FR2182438A6

Description

Dr.-lng. G. F. FRANKHAUSER llllllV"™" ^{Öber BIET1GHEiM}

PATENT- UNDZIVILINGENIEUR Telefon BIETIGHEIM (Württ.) (07142) 62(A

Neue Rufnummer 55266

(830)

Consulta-Treuhand GmbH
7 Stuttgart .
Johannesstrasse 49

Als Saug- oder Druckpumpe oder als Motor verwendbare Maschine, Zusatz zu DBP Nr (Aktenzeichen P 21 40 970.1)

In dem DBP Nr (Aktenzeichen P 21 40 970.1) ist

eine Maschine beschrieben, die sowohl als- Saug- oder Druckpumpe für flüssige oder gasförmige Medien, als auch als Plüssigkeits- oder Explosionsmotor verwendet werden kann. Diese Maschine besitzt mindestens ein umlaufendes Kolben- und ein umlaufendes Kammersystem, deren Drehachsen im Raum feststehen. Die seitlichen Wandungen der Kammern verlaufen parallel zu deren Längsachsen, die ihrerseits bezogen auf die Drehachse des Kammersystems radial angeordnet sind, während zumindest die längs der Wandungen der Kammern gleitenden Teile der seitlichen Kolbenflächen kugelartig oder zylindrisch gewölbt sind, wobei die Krümmungsmittelpunkte bzw. Krümmungsachsen dieser gewölbten Flächen einerseits auf der durch die Drehachse des Kolbensystems verlaufenden

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Mittelachse des jeweiligen Kolbens liegen bzw. senkrecht stehen und andererseits auf dem Umfang eines Kreises bzw. in einem Zylindermantel liegen, der die Drehachse des Kammersystems schneidet bzw. diese enthält.

Die im folgenden beschriebenen Ausführungsformen für eine Maschine, wie sie vorstehend dargestellt wurde und Gegenstand des Hauptpatentes ist, stellen Weiterbildungen des Erfindungsgedankens dar, durch die die Zahl der Anwendungsmöglichkeiten der Maschine wesentlich vergrössert und eine erhebliche Verbesserung ihres Wirkungsgrades erzielt werden können.

Eine solche Erhöhung des Wirkungsgrades wird gemäss der Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass anstelle eines einzigen umlaufenden Kolbensystems deren zwei vorgesehen werden, wie dies beispielsweise aus der beigefügten Pig. 1 hervorgeht, die eine entsprechende Weiterbildung der anhand der Figuren 3 und 4 des Hauptpatentes erläuterten Ausführungsform darstellt. Es ist ohne weiteres verständlich, dass in diesem Pail der Aussendurchmesser N der beiden um die Achsen B¹ und B" umlaufenden Kolbensysteme 430' und 430" nicht grosser sein kann als der halbe Durchmesser M des Kammersystems 420, besogen auf die Grundflächen 42° der Kammern; mit Rücksicht auf die im Hauptpatent gegebene Regel, den Mittelpunkt bzw. die Mittelachse für die gewölbten

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BADORKätNAL

Seitenflächen der Kolben 431', 431" so anzuordnen, dass sie auf einem durch die Drehachse A des Kammersystems 420 verlaufenden Kreis oder Zylindermantel liegen, ist es andererseits sinnvoll, wenn auch nicht zwingend, tatsächlich das Durchmesserverhältnis N : M = 1 : 2 zu wählen, um den günstigsten Huh zu erhalten; es kann sich jedoch in speziellen Fällen auch als günstig erweisen, einem oder "beiden Kolbensystemen einen Durchmesser zu gehen, der kleiner ist als der halbe Durchmesser M des Kammersystems, was durchaus möglich ist, vorausgesetzt, dass die Bedingung hezüglich der Krümmung der seitlichen Kolbenflachen eingehalten ist.

Mit 421 sind die Kammern des Kammersystems 420 und mit 424 die Zwischenwände zwischen diesen Kammern bezeichnet, mit 431' und 431" die Kolben der beiden Kolbensysteme 430' und 430", mit 436', 436" ihre nabenartigen Mittelteile, mit 437', 437" die ihnen zugeordneten Wellen oder Achsen und mit 43.9'» 439" die Ausnehmungen zwischen den einzelnen Kolben. Durch diese Ausführungsform ergibt sich eine wesentliche Steigerung der je Zeiteinheit erreichbaren Fördermenge bei Verwendung der Maschine als Pumpe bzw. eine entsprechende Erhöhung des Drehmomentes bei gleicher Umdrehungszahl pro Minute bei ihrer Verwendung als Motor.

In dem gewählten Beispiel sind die Durchmesser der beiden

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Kolbensysteme 43O¹ und 430" gleich gross, jedoch jeweils um einen gewissen Betrag kleiner als der halbe Durchmesser des Kammersystems, bezogen auf die Grundflächen 429 der Kammern, Es ist also N < ^ . Die Mittelachsen C¹ und C" der die Seitenwandungen der einzelnen Kolben 431', 431" bildenden Zylinderflächen bewegen sich, dem oben Gesagten entsprechend, auf den durch strichpunktierte linien angedeuteten Kreisen T¹ und T", bzw. entlang den durch diese bestimmten Zylindermantelflächen, die jeweils durch die Drehachse A des Kammersystems 420 verlaufen und zum Teil mit den Wandungen der im Zentralkörper 4 zur Aufnahme der Kolbensysteme 430*, 430" vorgesehenen Ausnehmungen zusammenfallen.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass das dargestellte Ausführungsbeispiel so ausgelegt ist, dass dank der Abmessungen der Kolben 431', 431" und der Zwischenräume 439', 439" einerseits und der Kammern 421 und der Zwischenwände 424 andererseits die Möglichkeit besteht, gleichzeitig auch die Zwischenräume 439^r, 439" als Kammern und die Wände 424 als Kolben wirken zu lassen, wodurch eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades eintritt.

Der Antrieb der Maschine bei Verwendung als Pumpe kann über eine Welle, z.B. 437', erfolgen oder über die beiden Wellen 437 ^f und 437". Wird die Maschine als Motor verwendet, dann können beispielsweise beide Wellen über Ritzel und ein Zahn-

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rad gemeinsam auf eine abtreibende Welle arbeiten," oder die abtreibende Welle kann unmittelbar mit dem Kammersystem 420 verbunden sein, während die beiden Kolbensysteme 43O¹, 430" frei gelagert sind.

Eine andere Möglichkeit zur Vergrösserung des Hubvolumens
besteht darin, eine zusätzliche Kammer mit rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt fest mit dem umlaufenden Kammersystem zu verbinden und mit diesem zusammen eine Drehbewegung um dessen Drehachse ausführen zu lassen. Die Längs-

achse dieser zusätzlichen Kammer verläuft dann parallel zur Längsachse einer der Kammern des umlaufenden Kammersystems. In dieser Kammer ist ein Kolben mit entsprechendem Querschnitt angeordnet. Andererseits ist auf der flachen Stirnseite eines der Kolben des Kolbensystems ein Mitnehmerstift vorgesehen, der durch einen in der Trennwand zwischen dem
umlaufenden Kammersystem und der zusätzlichen Kammer eingebrachten Schlitz an dem zusätzlichen Kolben angreift und
diesen in Bewegung setet. Dieser Stift ist so angebracht,
dass seine senkrecht zur Bewegungsrichtung des umlaufenden
Kolbensystems stehende Längsachse auf der Mantelfläche
eines Zylinders liegt, dessen Mittelachse mit der Drehachse des umlaufenden Kolbensystems zusammenfällt und dessen Mantelfläche die (ideelle) Drehachse des umlaufenden Kammersyetems enthält. Die Achse des Stiftes geht also während
eines jeden Umlaufes des Kolbensystems durch die Drehachse

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des umlaufenden Kammersysterns. Da in diesem Pail der Aussendurchmesser des umlaufenden Kolbensystems grosser sein muss, als der auf die Grundflächen der Kammern bezogene Durchmesser des umlaufenden Kammersystems, kann nur ein einziges umlaufendes Kolbensystem vorgesehen werden.

In den Piguren 2 und 3 ist ein Beispiel für eine Maschine der beschriebenen Art dargestellt. Auf einem Kolben 231' des die Kolben 231 umfassenden Kolbensystems 230 befindet sich der senkrecht zur Umlaufrichtung des Systems (d.h. senkrecht zur Zeichenebene in Pig. 2) angeordnete Stift 241. Mit dem umlaufenden Kammersystem 220 ist - beispielsweise durch Stifte 248 - fest verbunden eine zusätzliche Kammer 9, deren Längsachse parallel zu der Längsachse der einander gegegenüberliegenden Kammern 221a und 221b des umlaufenden Kammersystems 220 verläuft und von der in Pig. 3 nur die am umlaufenden Kammersystem 220 anliegende Wand 249 dargestellt ist. In dieser Wand 249 befindet sich der geradlinig und parallel zur Längsachse der Kammer 9 verlaufende Schlitz 242, durch den der Stift oder Bolzen 241 hindurch- und in die Ausnehmung 246 des in der zusätzlichen Kammer 9 vorgesehenen Kolbens 245 eingreift. Ton dem Kolben 245 ist in Pigο 3 nur der mit dem Stift 241 zusammenhängende Teil gezeigt. In Pig. 2 ist die Lage des Schützes 242 rela-tiv zu dem umlaufenden Kammersystem 220 durch eine doppelstrich-

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doppelpunktierte Linie (—.,—..) angedeutet, während der zusätzliche Kolben 245 in einer seiner "beiden Endlagen mittels einer strich-doppelpunktierten Linie (-,.-..-) angedeutet ist.

Es lässt sich nun mathematisch herleiten, dass bei den im dargestellten Beispiel angegebenen Maßverhältnissen, bei denen sich die Achse des Stiftes 241 auf einer mit dem Kolbensystem 230 koaxialen Zylinderfläche bewegt, die die Drehachse des umlaufenden Kammersystems 220 enthält, deren Durchmesser Q sich also zum auf die Grundflächen 221" der Kammern 221 des Kammersystems 220 bezogenen Durchmesser M¹ des Kammersystems wie 1 : 2 verhält, jeder Punkt der Längsachse des Stiftes 241 sich während des Umlaufes der beiden beweglichen Systeme 220 und 230 bezogen auf das umlaufende Kammersystem 220 längs einer Geraden bewegt. Während also der sich mit dem Kammersystem drehende Schlitz 242 einen Umlauf ausführt, wandert der Stift 241 zweimal in dem geradlinigen Schlitz 242 hin und her und nimmt dabei den Kolben in der sich gleichfalls mit dem Kammersystem 220 drehenden zusätzlichen Kammer 9 mit, der auf diese Weise zwei Hübe ausführt.

Ein Beispiel für eine solche zusätzliche Kammer ist in den Pig. 4a bis 4c dargestellt, die die Kammer 9 in drei verschie-

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denen Stellungen zeigen. Es ist unterstellt, dass es sich um eine Flüssigkeitspumpe handelt, deren Kammer 9 einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Kammer ist mit ihrer Wandung 249, die kreisförmig ausgebildet ist, auf dem umlaufenden Kammersystem (220 in Pig. 2 und 3) befestigt und dreht sich mit diesem im Sinne des Pfeiles u. Hierbei wird der KoI ben 245 von dem durch den - mittels einer gestrichelten Linie dargestellten - Schlitz 242 hindurchgreifenden Stift 241 in der Kammer 9 hin- und hergeführt. Die Figuren zeigen die Kammer und den Kolben in drei aufeinanderfolgenden Stellungen während einer Viertelsdrehung. Die Bewegungsrichtung des Kolbens ist jeweils durch den Pfeil k angegeben, die Zuflussrichtung der über die Ansaugleitung 251 zugeführten Flüssigkeit durch den Pfeil ν und die Ausstoßrichtung zur Druckleitung durch den Pfeil w. Die Seitenwände 258 der durch ebene Flächen begrenzten Kammer 9 sind so ausgebildet, dass ihre Aussenflächen jeweils einen Zylindermantelausschnitt bilden, der längs der zylindrischen Innenfläche des Gehäuses 256 gleitet, während sich die Kammer mit dem umlaufenden Kammersystem dreht. Die Kammer öffnet sich nach zwei einander gegenüberliegenden Seiten jeweils über eine Viertelskreisl'änge. Entsprechend ist sowohl auf der Zuflußseite als auch auf der Ausstoßseite im Gehäuse 256 eine Ausnehmung 257 über je eine Viertelskreislänge vorgesehene

Die Wirkungsweise ist folgende: Während der Kolben 245 sich

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in Richtung des Pfeiles k "bewegt, drückt er den Kammer inhalt in Richtung des Pfeiles w in die Druckleitung 252 und saugt gleichzeitig auf der Gegenseite in Richtung des Pfeiles ν die Flüssigkeit in die andere Kammerseite (Fig. 4a); dabei dreht sich die Kammer in Richtung des Pfeiles u. Durch diese Drehung wird ein wachsender Teil der beiden Öffnungen der Kammer 9 durch die G-ehäusewandung 256 abgedeckt (Pig. 4b), wobei einerseits die Restflüssigkeit ausgestoßen (Pfeile w) bzw. andererseits das Restvolumen der Kammer gefüllt wird (Pfeil v)· Hat der Kolben 245 seine Totlage erreicht, so kehrt er seine Bewegungsrichtung, bezogen auf die Kammer, um. In diesem Augenblick verharrt er also in Ruhe, und beide Kammeröffnungen sind durch die Gehäusewand 256 geschlossen (Pig. 4c). Da die Kammer sich in gleicher Richtung weiterdreht, bewegt sich nunmehr der Kolben gegen die gegenüberliegende Kammeröffnung, die inzwischen von der Gehäusewand 256 in zunehmendem Maße gegen die druckseitige Ausnehmung 257 freigegeben wird, und drückt die Flüssigkeit in die Druckleitung 252, während auf der anderen Seite der Kammer über die gleichfalls sich stetig erweiternde Öffnung Flüssigkeit angesaugt wird. (Diese Phase, die lediglich eine Spiegelung von Fig. 4b an der waagrechten Achse darstellen würde, ist nicht gezeigt).

Die Pumpe arbeitet so als Compoundpumpe, wobei die umlaufenden Systeme 220 und 230 (Fig. 2 und 3) bei etwas geringerer För-

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dermenge einen hohen Druck erzeugen, während durch die zusätzliche Kammer eine grössere Flüssigkeitsmenge mit geringerem Druck gefördert wird. Wird in beiden Teilen das gleiche Medium gefördert, so ist die Tatsache, dass der Schlitz 242 an seinen beiden Enden jeweils mit einer Kammer 221 des umlaufenden Kammersystems 220 kommuniziert, ohne Bedeutung, da in den Stellungen, bei denen in den Kammern 221 und 9 verschiedene Drücke auftreten können, der die Verbindung bildende Teil des Schlitzes durch den Kolben abgedeckt ist. Soll eine solche Verbindung völlig ausgeschlossen werden, etwa weil die beiden Pumpsysteme verschiedenartige Medien föx*dern, so ist die zusätzliche Kammer bzw, dar in ihr vorgesehene Kolben so zu bemessen, dass er während des gesamten Vorganges, d.h. also in sämtlichen möglichen Stellungen den Schlitz in seiner Gesamtlänge abdeckt.

Die zusätzliche Kammer und den ihr zugeordneten Kolben kann man gewissermaßen als eine Projektion der entsprechenden Teile der beiden umlaufenden Systeme nach aussen betrachten, wobei gleichzeitig eine Vergrösserung dieser Teile vorgenommen wird. Tatsächlich bilden die zusätzliche Kammer und der ihr zugeordnete Kolben genau die Relativbewegungen ab, die sich in den Umlaufsystemen abspielen, wobei der Zusatzkolben 245 dem Kolben 231' des umlaufenden Kolbensystems 230, die beiden beiderseits des Kolbens 245 liegenden Teile der Kammer 9 hingegen

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den beiden einander gegenüberliegenden Kammern 221a und 221Td (Pig. 2) des umlaufenden Kammersystems 220 entsprechen. Hierbei sind lediglich die Yolumina, nicht die Hubwege vergrößert, Da jedoch der Ein- und AuslaufVorgang bei den Umlaufsystemen in der Zusatzkammer als einfache lineare Hin- und Herbewegung des Kolbens in der (sich drehenden!) Kammer abgebildet wird, können die aus Gründen der Dichtung in dem umlaufenden Kolbensystem gewölbt ausgebildeten Wandungen durch in Richtung der Kolbenbewegung geradlinige !Flächen ersetzt werden, in denen ein Dichtungssystem üblicher Ausführung, beispielsweise eine Turbulenzdichtung, vorgesehen ist.

Anstatt nur eine solche zusätzliche Kammer mit zugehörigem Kolben vorzusehen, kann man auch mehreren Kolben des umlaufenden Kolbensystems 230 jeweils einen solchen Zusatzkolben zuordnen, etwa zwei einander radial gegenüberliegenden Kolben 231' und 231" (vgl. Pig. 2). Da es technisch natürlich nicht möglich ist, in diesem Pail beide Führungsstifte auf den jeweils zugeordneten Kolben 231 *, 231" anzubringen, muss der zweite Führungsstift in geeigneter Weise, etwa durch eine kurbelwellenartige Anordnung, bezogen auf das umlaufende Kolbensystem, räumlich so festgelegt sein, dass er sich längs der ihm zuzuordnenden Bahn - die bezogen auf das Kammersystem 220 eine Gerade ist - bewegt. Die bei-

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den Zusatzkolben bewegen sich also in zwei mit dem umlaufenden Kammersystem 220 sich drehenden Kammern, deren längsachsen sich rechtwinklig überkreuzen, da das Kammersystem 220 nur mit der halben Drehzahl des Kolbensystems 230 umläuft und doppelt so viele Kammern aufweist, wiiß das Kolbensystem Kolben. Es ergibt sich also eine Maschine, deren zusätzliches Kammersystem mit den entsprechenden Kolben einer volumenmässig stark vergrösserten Projektion eines vierteiligen umlaufenden Kammersystems entspricht.

Wenn man nun das umlaufende Kolbensystem 230 auf die beiden einander gegenüberliegenden Kolben 231', 231" reduziert und das umlaufende Kammersystem 220 weglässt, so erhält man gewissermaßen eine Maschine, die gleichfalls ein Kammersystem und ein Kolbensystem enthält, die beide umlaufen und die die ursprünglichen drehenden Systeme 220 und 230 ersetzen, wobei jedoch die gleichen Bewegungsgesetze gelten, wie bei der ursprünglichen, aber einerseits eine wesentliche Vergrösserung des Hub-volumens - ohne Yergrösserung des Hubweges - erzieh werden kann und andererseits die Kolben, bezogen auf die Kammern, nur noch eine lineare hin- und hergehende Bewegung ausführen. Bei Verwendung von mindestens zwei Kammern, deren jede, wie bereits oben ausgeführt, zwei diametral einander gegenüberliegenden Kammern des ursprünglichen Systems 220 entspricht, arbeitet die Maschine selbstsynchronisierend, d.h.

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dass auch, nach Wegfall der umlaufenden Systeme 22Q und 230 kein besonderes Synchronisierungsgetriebe erforderlich ist.

Wie bereits erwähnt, muss zur Koppelung der beiden rechtwinklig zueinander angeordneten Kolben mit der antreibenden bzw. abtreibenden Welle eine besondere Vorrichtung vorgesehen werden, die die Übertragung der Bewegung zwischen der Welle und den beiden um 90° gegeneinander versetzten Kolben ermöglicht.Vorrichtungen dieser Art sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Pig. 5 zeigt ein Beispiel für eine solche Maschine in stark schematisierter Darstellung, und zwar im Vertikalschnitt in der zur Umlaufrichtung der Kammern senkrecht verlaufenden Ebene. Als Beispiel ist eine Flüssigkeitspumpe gewählt ·

Die Maschine enthält ein Kammersystem, das im gewählten Beispiel vier Kammern 333a bis 333d umfasst, und ein mit der doppelten Tourenzahl des Kammersystems umlaufendes Kolbensystem. Die Drehachsen A und B der beiden Systeme stehen im Raum fest. Mit 331 ist die Welle des Kolbensystems, mit 332 die Welle des Kammersystems bezeichnet. Eine der beiden Wellen dient als Antriebswelle. Das Kammersystem besteht aus einer mit der Welle 332 fest verbundenen beispielsweise kreisförmigen Scheibe 342, an deren Peripherie mit jeweiligem Abstand von eine beispielsweise zylindrische Kammer 333a bis 333d angeordnet ist.

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Der Antrieb des Kolbensystems erfolgt im gewählten Beispiel durch die Welle 331; ein Antrieb des Kammersystems ist dann nicht erforderlich, und die Welle 332 dient nur zu seiner Lagerung und Führung. Die Koppelung der Kolben 334 mit der Antriebswelle 331 erfolgt über exzentrisch zur Welle angeordnete Kurbelzapfen 338 und 339, die einander diametral gegenüber angeordnet sind. Die Welle 331 ist über die Scheiben (Kurbelwangen) 336 und 337 mit den genannten Zapfen verbunden. Der Abstand der Drehachse B des Kolbensystems von der Drehachse des Kammersystems sei P; dann ist die Exzentrizität E der Kurbelzapfen 338 und 339 so gewählt, dass beim Umlauf um die Achse B ihre Drehachse G sich auf einem Kreis bzw. einer Kreiszylinderfläche bewegt, die durch die Drehachse A des Kammersystems verläuft, d_oh. E=P. Die Kurbelzapfen 338, 339 wirken über die Augen 340, 341 der Kolbenstangen auf die Kolben des Kolbensystems, In Fig. 5 sind die den Kammern 333a und 333b zugeordneten Kolben 334a, 334b mit ihren über das Auge 341 an den Kurbelzapfen 339 angekoppelten Kolbenstangen 335a, 335tf zu sehen, während die dem rechtwinklig zu den Zylindern333a und 333b angeordneten Zylinder 333c entsprechenden Teile, die über das Gelenk 340 an den Kurbelzapfen 338 angekoppelt sind, durch das Getriebe verdeckt sind. Der vierte Zylinder würde sich vor der Zeichenebene befinden und ist durch den Schnitt weggefallen.

Von dem feststehenden Gehäuse sind nur die für das Verständnis

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der Wirkungsweise der Maschine notwendigen Teile angedeutet oder dargestellt, wie zum Beispiel die Lager 347 für die Welle 331 des Kolbensystems und 34-8 für die Welle 332 des Kammersy~ stems. Das Gehäuse enthält ausserdem eine längs/ der Peripherie des Kammersystems verlaufende Verteilervorrichtung 343» die aus einer Zuführungsleitung 343a und einer Druckleitung 343b besteht. Die Boden der Kammern sind mit Bohrungen 345a, 345b versehen, von denen entsprechend der jeweiligen Stellung des Kammersystems jeweils eine mit einer der beiden leitungen in Verbindung steht, während die andere durch den flanschartigen Ansatz 344 verschlossen ist.

Wie bereits gesagt, ist die Exzentrizität E der Zapfen '338 und 339, die dem Stift 241 in üg. 2, 3 und 4 entsprechen, so gewählt, dass der Abstand P der beiden Drehachsen A und B gleich. E ist. Hieraus ergibt sich der Durchmesser der von den beiden Zapfen 338, 339 beschriebenen Bahn, bezogen auf die Drehachse B zu N = 2 E « E + P. Während die Welle 331 zwei Umdrehungen macht, läuft aber das Kammersystem einmal um seine Drehachse £. um, d.h. bezogen auf das Kammersystem beschreibt die Achse 0 des Kurbelzapfens 339 eine Kreisbahn mit dem Durchmesser M = 2 N. Um diesen Betrag wird also während eines jeden Umlaufs des Kammersystems das durch das Auge 341 gebildete Gelenk längs einer relativ zum Kammersystem feststehenden Geraden hin- und herbewegt (diese Bewegung entspricht der Bewegung

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des Stiftes 241 im Schlitz 242, Pig. 2 bis 4). Der Hubweg eines jeden Kolbens ist also

Die vorbeschriebene Konstruktion ergibt eine Reihe von Vorteilen. Zunächst ermöglicht sie die Ausbildung einer Maschine mit umlaufendem Kolbensystem, bei dem die Kolben in den Kammern eine lineare Hubbewegung ausführen. Hierbei sind keinerlei schwingende Koppelglieder, wie etwa Pleuelstangen, erforderlich, sondern die Kolbenstange ist einerseits starr mit dem Kolben verbunden und greift andererseits unmittelbar mit ihrem Auge am Zapfen der Antriebskurbel an. Ausserdem besteht die Möglichkeit, dadurch, dass anstelle der durchgehenden Kammer 9» wie sie in den Pig· 4a bis 4c dargestellt ist, eine Aufteilung in zwei getrennte Kammern 333a und 333b mit durch eine durchgehende Stange 335 (=335a + 335b) verbundenen Kolben 334a, 334b vorgenommen wird, beispielsweise bei Säurepumpen durch entsprechende Umkapslung des die Getriebeteile umgebenden Raumes eine Schmierung der Antriebselemente durchzuführen, ohne dass eine Berührung oder Mischung des Schmiermittels und der geförderten Flüssigkeit eintritt.

Anstelle einer Kurbelwelle können auch andere bekannte Konstruktionselemente verwendet werden, die es gestatten, eine entsprechende Exzentrizität zu erreichen, wie beispielsweise

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eine Nockenwelle oder eine Kurbel mit nur einem Zapfen, auf dem eine geeignete Nockenscheibe mit zwei kreisförmigen Exzentern läuft, oder eine ähnliche Anordnung.

Ein Beispiel für eine solche Ausführung ist in Form einer allerdings nicht ins Detail gehenden Konstruktionszeichnung für eine gemäss der Erfindung ausgeführte' Flüssigkeitspumpe an Hand der Figuren 6 und 7 gezeigt. Fig. 6 ist ein Vertikalschnitt durch die Maschine längs der strichpunktierten Linie YI in Fig. 7, Fig. 7 ein Schnitt längs der durch die Mittelachsen der Kammern bestimmten Ebene. Grundsätzlich ist die Maschine ähnlich aufgebaut wie die in Fig. 5 gezeigte. Sie besteht einerseits aus dem sich drehenden "Kammersystem mit den einander paarweise gegenüberliegenden, in ihren Achsrichtungen rechtwinklig zueinander angeordneten Kammern 333a, 333b, 333c, 333d und andererseits aus dem sich drehenden Kolbensystem mit den Kolben 334a, 334b, 334c, 334d, den Kolbenstangen 335a, 335b, 335c, 335d und der zur Ankopplung der Kolbenstangen dienenden Exzenteranordnung 355 J die beiden beweglichen Systeme laufen in dem feststehenden Gehäuse 360 um, das mittels einer Grundplatte 365 auf einer Unterlage verankert werden kann und gleichzeitig die Druckleitung 361a und die Zuführungsleitung 361b enthält. Das Gehäuse ist nur in Fig. 6 gezeigt, in Fig. 7 jedoch aus Platzgründen weggelassen.

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Das Kammersystem läuft um die feststehende Achse 331 '■ um, die mit dem Gehäuse 360 fest verbunden ist und auf der es mittels der Kugellager 356 gelagert ist. Die feststehende Achse 332· ist abgekröpft bzw. weist einen kurbelartig versetzten Zapfen 332a zwischen zwei Kurbelwangen 332b auf. Die Mittelachse B des Zapfens 331b ist gegenüber der Mittelachse A der feststehenden Achse 331' um den Betrag P versetzt, im gezeichneten Beispiel nach unten.

Auf dem Kurbelzapfen 331a ist die Doppelnockenscheibe 355 drehbar gelagert,die dem Kolbensystem 230 in Pig» 2 entspricht. Sie weist zwei um 180° gegeneinander versetzte kreisscheibenförmige Nocken 355a und 355b auf, deren Exzentrizität S (bezogen auf die jeweiligen Mittelachsen) gegenüber dem Kurbelzapfen 331a so gewählt ist, dass - entsprechend den bebereits anhand von Pig. 5 dargelegten Verhältnissen -E=P ist. Die Bewegungsvorgänge verlaufen also analog zu denjenigen der Anordnung gemäss Pig. 5, d.h. der Hubweg der einzelnen Kolben ist

Auf den beiden Nocken 355a und 355b sind die Kolbenstangen 335a bis 335d mittels der Augen 340, 341 angelenkt.

Im einzelnen ist zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel noch folgendes auszuführen:

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Der Antrieb der Maschine erfolgt, abweichend von dem Beispiel gemäss 3?ig. 5» über das Kammersystem, an dem die Antriebswelle 351 mittels des Flansches 351 * und der Schraubverbindungen 352 angeflanscht ist.

Die beiden umlaufenden Systeme sind von einem feststehenden Gehäuse 360, das durch einen Gehäuse de ekel 360 '■ abgeschlossen ist, umgeben. Das Gehäuse ist mit einer Grundplatte 365 versehen, die seine Verankerung auf einem geeigneten Sockel ermöglicht. Das Gehäuse enthält zugleich den Yerteilerkanal 361, der aus einem über die Hälfte des Umfangs des Kolbensystems sich erstreckenden Zuführungsteil 361a und einem von diesem, beispielsweise durch eine Querwand, getrennten Druckoder Austrittsteil 361b besteht. Dieser Kanal weist gegen die Kammern hin eine sich über seine ganze länge erstreckende' schlitzartige Öffnung 363 auf, die durch einen gleichzeitig die Kammerböden bildenden Ring 353 abgeschlossen ist· Um ein einwandfreies Arbeiten der Pumpe, insbesondere im Augenblick des Überganges vom Ansaugen zum Ausstoßen, zu gewährleisten, sind jeweils in jedem der einen Kammerboden bildenden Teile dieses Ringes 353 zwei Ventile 362a und 362b vorgesehen, von denen eines (362b) als Einlass- und das andere (362fr) als
Ausstoßventil arbeitet.

Die Arbeitsweise der Maschine ist aufgrund der Erläuterungen

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zu Fig· 5 ohne weiteres verständlich. Um den feststehenden Teil, der aus der mit einem Kurbelzapfen 331a versehenen, mit dem Gehäuse 360 starr verbundenen Welle 331' besteht, dreht sich das durch die Welle 351 angetriebene Kammersystem und nimmt dabei über die Kolben 334a bis 334d das Kolbensystem mit. Dank der auf dem Kurbelzapfen 331a umlaufenden Doppelnockenscheibe 355 und den gewählten Maßverhältnissen bewegen sich hierbei die Kolbenstangen 335a bis 335d jeweils längs einer durch die Drehachse des Kammersystems verlaufenden und sich mit diesem drehenden Geraden, wobei die Kolben einen Hub ausführen, der viermal grosser ist als die Exzentrizität P des Kurbelzapfens. Die Flüssigkeit wird dabei über das im Gehäuse eingebaute ringförmige Verteilerkanalsystem 361 angesaugt bzw. ausgestossen.

Selbstverständlich können auf dem gleichen Prinzip auch Kompressoren oder Vakuumpumpen, Flüssigkeitsmotoren oder Wärmekraftmaschinen aufgebaut sein. Die Zufuhr der Treibstoffe kann über Hohlwellen erfolgen, die Zündung durch eine im feststehenden Gehäuse an der Stelle angeordnete Funkenstrecke, wo die Kammern im Augenblick der grössten Verdichtung vorbeigehen.

Abschliessend sei noch auf folgendes hingewiesen: Bei der vorstehend beschriebenen Maschine handelt es sich um eine Anord-

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nung, bei der drei Systeme - das Kammersystem, das Kolbensystem und der Zentralkörper (4) - bzw. die ihnen entsprechenden Teile (34-7- 348 bzw. 331 - 331a bzw. 332 - 351) relativ zueinander bewegt werden, wobei bisher der Zentralkörper als feststehend angenommen wurda Dies hat den Vorteil, dass die Drehachsen des Kammer- und des Kolbensystems im Raum feststehen. Es kann sich jedoch unter Umständen als zweckmässig erweisen, zu Gunsten anderer Vorteile auf diesen Vorteil zu verzichten und eines der beiden anderen Systeme als feststehenden Teil der Maschine zu verwenden; in diesem Pail führt natürlich der Zentralkörper eine Drehbewegung aus und eine der beiden Drehachsen steht nicht mehr im Raum fest. Selbstverständlich sollen auch diese Varianten durch das Schutzrecht mit erfasst werden, vorausgesetzt, dass sie auf dem gleichen Prinzip beruhen.

Beispielsweise ist es möglich, bei der in den Figuren 6 und gezeigten Maschine das Kammersystem feststehen zu lassen, während der Zentralkörper sich um seine Mittelachse (A) dreht. In diesem Pail wird die Welle 331 ' zur Antriebswelle, das Gehäuse 360 entfällt und die Verteilereinrichtung 361 wird durch einzelne, über die Ventile 362a, 362b zu den einzelnen Kammern333a bis 333d führende Rohrleitungen ersetzt. Die Welle 351 entfällt gleichfalls. Es entsteht auf diese Weise eine Maschine mit sich drehender antreibender (oder

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abteibender) Welle, bei der die Kolbenstangen ohne Zwischenschaltung einer schwingenden Pleuelstange, also ohne Gelenkpunkt, unmittelbar am Kurbeltrieb angreifen, wobei jeweils die zwei einander gegenüberliegenden Kammern zugeordneten Kolben starr miteinander verbunden sind.

26.4.1972
Dr.Hi/MS/830

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Claims

Als Saug- odex Oruckpumpe oder als Motor verwendbare Ma?chute. Zusatz zu DBP Nr. .......... (Aktenzeichen P 21 40 970.1) Anmelder: Consulta-Treuhand GmbH

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Patentansprüche

h./Als Saug- oder Druckpumpe oder als Motor verwendbare Maschine mit mindestens einem umlaufenden Kolben- und einem umlaufenden Kammersystem nach DBP Nr. ..... (Aktenzeichen P 21 40 970.1), dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kolbensysteme (430, 430') vorgesehen sind, deren Drehachsen (437··, 437") sich diametral gegenüberstehen und deren Aussendurchmesser (N) gleich dem halben Durchmesser (M) des Kammersystems, bezogen auf die G-rundflachen der Kammern, oder kleiner als dieser ist·

2. Als Saug- oder Druckpumpe oder als Motor verwendbare Maschine mit mindestens einem umlaufenden Kolben- und einem umlaufenden Kammersystem nach DBP. ..... (Aktenzeichen P 21 40 97Oi1) dadurch gekennzeichnet, dass ein umlaufendes Kolbensystem (230) vorgesehen ist, das im Eingriff mit dem umlaufenden Kammersystem (220) steht und dessen Welle als Antriebswelle dient, und dass ein zusätzliches, mit dem umlaufenden Kammersystem (220) gekoppeltes und zusammen mit diesem sich um dessen Drehachse (A) drehendes Kammersystem (220) vorgesehen ist, und dass auf einem der Kolben (231^f) des Kolbensystems (230) ein Stift (241) aufgebracht ist,

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dessen Mittelachse beim Umlauf des Kolbensystems (230) durch die Drehachse (A) des Kammersystems (220) läuft und der durch einen Schlitz (242) in der Trennwand (249) zwischen dem umlaufenden Karnmersystem (220) und dem zusätzlichen Kammersystem hindurchgreift, und dass in dem zusätzlichen Kammersystem ein Kolbensystem vorgesehen ist, das durch den durch einen Schlitz (242) hindurchgreifenden Stift (241) mitgenommen wird.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Kammersystem aus einem einzigen seitlich durch parallel zur Längsachse geradlinig verlaufenden Wandungen begrenzten Raum (9) besteht, in dem sich ein einziger, das Kolbensystem darstellender Kolben (245) bewegt, der von dem auf dem umlaufenden Kolbensystem (230) vorgesehenen Stift mitgenommen wird und der als Doppelkolben gleichzeitig auf der einen Seite im Sinne einer Vergrösserung und auf der anderen Seite im Sinne einer Ve rkleinerung des entsprechenden Teiles der Kammer wirkt, oder umgekehrt.

4. Maschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (245) in Längsrichtung so bemessen ist, dass er in seinen beiden Bndstellungen den in der Trennwand (249) zwischen den beiden Kammersystemen befindlichen Schlitz (242) verdeckt.

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IS

5. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammersystem aus zwei getrennten diametral einander gegenüberliegenden Kammern besteht, und dass die den beiden Kammern zugeordneten Kolben durch eine Stange starr verbunden sind, die mit einem Auge versehen ist, in das der Mitnehmerstift eingreift,

6. Als Saug- oder Druckpumpe oder als Motor verwendbare Maschine mit mindestens einem umlaufenden Kolbensystem und einem Kammersystem, bei dem die Achsen der beiden Systeme in einem beliebig festgelegten Abstand zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammersystem um seine Achse umläuft und aus zwei oder mehr einander paarweise zugeordneten, diametral einander gegenüberliegenden Kammern (333a, 333b.,·)besteht, und dass ferner die jeweils zwei einander entsprechenden Kammern zugeordneten Kolben (334-a, 334b ..·). mittels einer durchgehenden Kolbenstange (335a + 335b, ...) starr miteinander verbunden sind, die durch eine in ein auf der Stange vorgesehenes Auge (340, 341) eingreifende, der Antriebswelle (331) des Kolbensystems zugeordnete Exzentervorrichtung mitgenommen wird, und dass schliesslich das Maß (E) der Exzentrizität so gewählt wird, dass die Drehachse (G) des vom Exzenter mitgeführten Auges beim Umlauf durch die Drehachse (A) des Kolbensystem geht.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass

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die Drehachsen (A₁B) des Kolben- und des Kammersystems im Räume feststehen.

8. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als fixzentervorrichtung Kurbelzapfen (338, 339) der als Kurbelwelle ausgebildeten Antriebswelle (331) des Kolbensystem dienen.

9. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentervorrichtung aus einer Mehrfach-Exzenterscheibe (335) besteht, bei der jeweils ein Exzenter (335a, 335b) einem der Kolbenpaare zugeordnet ist und die sich um eine exzentrisch zur Drehachse des Kammersystems angeordnete Achse (331a) dreht.

10. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammersystem feststeht und der zur Lagerung der Drehachse des Kolbensystems dienende Teil sich um die Achse des Kammersystems dreht und dabei die Drehachse des Kolbensystems um die Achse des Kammersystems herumführt.

26.4.1972
Dr.Mi/MS/830

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