DE2240632A1

DE2240632A1 - Rotationskolbenmaschine fuer fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2240632A1
Application number: DE2240632A
Authority: DE
Inventors: Svend Dipl Ing Giversen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1972-08-18
Filing date: 1972-08-18
Publication date: 1974-03-07
Also published as: CH582833A5; JPS4959302A; DD106440A6; DE2240632C2; US3876343A; SE391007B; BE802032R; JPS5332525B2; GB1408806A; IT1059810B; FR2196678A6

Description

Rotationskolbenmaschine für Flüssigkeiten Zusatz zu DBP...(P 21 24 006)

Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine für Flüssigkeiten mit einem Zahnrad und einem dieses umschließenden, einen Zahn mehr aufweisenden -und mit dem Zahnrad Verdrängungskammern bildenden Zahnring, mit einem zwei Teile aufweisenden Verteilerventil, von dem der eine Teil mit einem der Zahnelemente gekuppelt ist und mit ersten Steueröffnungen zweite Steueröffnungen im anderen Ventilteil übersteuert, und mit Verbindungskanälen,· die von den zweiten Steueröffnungen zu den Verdrängungskammern führen. Geschützt sind fest an einem der Zahnelemente angebrachte Hilfskanäle, die auf jeder Seite der Symmetrielinie zwischen Eintrittsund Austrittsverdrängungskammern jeweils die benachbarten Verdrängungskammern verbinden, diese Verbindung aber im Bereich der Symmetrielinie vom anderen Zahnelement im wesentlichen unterbrochen wird. Diese Hilfskanäle bilden ein sekundäres Verteilerventil, das eine sehr genaue Steuerung erlaubt, so daß das primäre Verteilerventil nur eine Grobverteilung übernehmen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolbenmaschine anzugeben, deren Verteilerventil einen sehr einfachen, platzsparenden Aufbau hat und vor allem auch für kleine Maschinen geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Rotationskolbenmaschine

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nach dem Hauptpatent erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Steueröffnungen in zwei Reihen angeordnet sind, die auf Kreisen unterschiedlichen Abstands vom Mittelpunkt des zugehörigen Zahnelements liegen und von denen die eine mit dem Zulauf und die andere mit dem Ablauf verbunden ist, daß die zweiten Steueröffnungen auf einem Kreis um den Mittelpunkt des anderen Zahnelements liegen und über je einen Verbindungskanal mit einer um 90 Grad versetzten Verdrängungskammer verbunden sind und daß der Durchmesserunterschied der beiden Reihen derart der Exzentrizität der Kreisbahnbewegung des einen Zahnelements angepaßt ist, daß die zweiten Steueröffnungen abwechselnd mit den beiden Reihen in Verbindung kommen.

Rotationskolbenmaschienen mit einem diese Merkmale aufweisenden Verteilerventil sind bekannt (US-PS 3106I63). Der Vorteil einer solchen Maschine besteht darin, daß die beiden Teile des Verteilerventils fest mit dem Zahnrad und dem Zahnring verbunden oder sogar unmittelbar an einem dieser Zahnelemente ausgebildet sein können. Nachteilig ist demgegenüber, daß das Verteilerventil eine schlechtere Steuerfunktion hat als Verteilerventile mit zwei zueinander konzentrisch angeordneten Teilen. Insbesondere sind die zweiten Steueröffnungen beim Übergang von der einen zur anderen Reihe der ersten Steueröffnungen über einen größeren Drehwinkel des zugehörigen Zahnelements völlig abgedeckt.

Wenn aber dieses Verteilerventil als primäres Verteilerventil in Verbindung mit einem sekundären Verteilerventil nach .dom Hauptpatent benutzt wird, erhält man eine einfach aufgebaute Maschine mit genauer Steuerfunktion.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, · daß die innere Reihe durch eine zentrische Bohrung gebxldet ist, die äußere Reihe Steueröffnungen aufweist, die eine Längserstreckung in Umfangsrichtung haben und innen durch eine

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Kreistangente begrenzt sind und die zweiten Strömungsöffnungen Begrenzungslinien aufweisen, die - wenn eine Verdrängungskammer maximaler Größe gebildet ist - parallel zu der Kreistangente und zwischen den beiden Reihen verlaufen. Auf diese Weise ergeben sich Steueröffnungen maximalen Querschnitts, die über den kleinstmöglichen Drehwinkel des zugehörigen Zahnelements vollständig abgedeckt sind.

Insbesondere lassen sich auf diese Weise sehr kleine Rotationskolbenmaschinen herstellen, die beispielsweise ein Zahnrad mit vier Zähnen und einen Zahnring mit fünf Zähnen haben.

In konstruktiver Hinsicht empfiehlt es sich, daß das Zahnrad einen zentrischen Hohlraum aufweist, in den ein die zweiten Steueröffnungen tragender Einsatz eingefügt ist, wobei die im Einsatz und im Zahnrad verlaufenden Abschnitte des Verbindüngskanals in einem Winkel zueinander stehen. Hierdurch wird erreicht, daß die Steueröffnung mit einer um 90 Grad versetzten Verdrängungskammer verbunden wird, der Verbindungskanal .aber die Nachbar-Steueröffnung nicht beeinträchtigt.

Es erleichtert die Fertigung, wenn der Einsatz aus zwei Teilen besteht, von denen der eine die Verbindungskanalabschnitte und der andere die zweiten Steueröffnungen aufweist«

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Motor,

Fig..2 eine Seitenansicht der Zahnelemente der Steueröffnungen

in vergrößerter Darstellung mit einer Verdrängungskammer ' maximaler Größe und

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2 mit einer Verdrängungskammer minimaler Größe.

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Die Rotationskolbenmaschine weist ein Gehäuse 1 auf, an dessen einer Stirnseite mit Hilfe von Schrauben 2 ein Deckel 3 befestigt ist und an dessen anderer Stirnseite mit Hilfe von Schrauben 4 eine Zwischenplatte 5, ein Zahnring 6, eine Zwischenplatte 7 und eine Anschlußplatte 8 befestigt sind. Im Gehäuse 1 ist eine Hauptwelle 9 gelagert. Diese ist über eine Gelenkwelle 10 mit einem Zahnrad 11 verbunden.

Das Zahnrad 11 hat vier Zähne 12, der Zahnring 6 hat fünf als Zylinderrollen ausgebildete Zähne 13. Zwischen diesen Zähnen und den Zwischenplatten 5 und 7 werden Verdrängungskammern 14 gebildet. Die Verdrängungskammern werden Über ein Verteilerventil in der zum Betrieb richtigen Weise mit zwei Anschlußstutzen 15 und 16, die dem Zulauf und dem Ablauf entsprechen, verbunden.

Diese Verbindung erfolgt über ein primäres Verteilerventil 17. Dieses weist in der Zwischenplatte 7 eine zentrische Bohrung 18 auf, die unmittelbar mit dem Stutzen 15 verbunden ist, und auf einem hierzu konzentrischen Kreis fünf Steueröffnungen 19, die über eine Ringnut 20 in der Anschlußplatte 8 mit dem Stutzen 16 verbunden ist. Die Bohrung 18 und die Reihe der Steueröffnungen 19 sind konzentrisch zur Mittelachse des Zahnringes 6 angeordnet. Im Zahnrad sind vier zweite Steueröffnungen 21 vorgesehen, die auf einem Kreis um die Mittelachse des Zahnrades 11 liegen.

Die Steueröffnungen 19 haben eine Längserstreckung in Umfangsrichtung. Ihre nach innen gerichtete Begrenzungskante 22 läuft tangential zu einem zur Bohrung 18 konzentrischen Kreis. Die Begrenzungslinien 23, 24, 25 und 26 der Steueröffnungen 21 sind so gewählt, daß sie in der in Fig. 2 veranschaulichten Stellung, in der eine Verdrängungskammer 14 ihr maximales Volumen hat, parallel zu der Begrenzungslinie 22 der Steueröffnungen 19 verlaufen und dabei zwischen der Bohrung 18 und diesen Steueröffnungen 19 liegen.

Die zweiten Steueröffnungen 21 sind in einem ersten Einsatzteil 27 vorgesehen, das zusammen mit einem zweiten Einsatzteil 28 in

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einem Hohlraum 29 des Zahnrades 11 untergebracht ist. In dem zweiten Einsatzteil 28 sind erste Verbindungskanalabschnitte 30 vorgesehen, die als Nuten ausgeführt und durch den ersten Einsatzteil 27 abgedeckt sind. Im Zahnrad 11 sind zweite Verbindungskanalabschnitte 31 vorgesehen, die vom Umfang des Hohlraums 29 bis zum Zahngrund zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen reichen. Die beiden Verbindungskanalabschnitte 30 und 31 stehen in einem Winkel zueinander. - " „

Ferner sind am Zahnrad 11 Hilfskanäle 32 vorgesehen- Sie sind an beiden Stirnseiten des Zahnrades als Nuten ausgeführt und liegen an beiden Flanken jedes Zahnes, Sie haben eine solche Er-Streckung, daß sie jeweils eine Verbindung zwischen benachbarten Verdrängungskammern 14 ermöglichen,, diese Verbindung aber durch Anlage der verbleibenden Zahnfiguration an den Zähnen des Zahnringes 6 im Bereich der Symmetrielinie S unterbrochen wird.

Auf diese Weise ergibt sich der folgende Betriebsablauf. Es sei angenommen, daß Druckflüssigkeit über den Anschlußstutzen 15 zugeführt und der ^Anschlußstutzen 16 mit dem Rücklauf verbunden ist. Dann erhält die in Fig. 2 obere Steueröffnung 21 über den schraffierten Teil ihrer Fläche Druckflüssigkeit, während die untere Steueröffnung 21 über die kreuzschraffierte Fläche mit dem Rücklauf verbunden ist. Bezeichnet man die Verdrängungskammern 14 im Uhrzeigersinn mit a, b, c, d und e, so hat die Kammer a das maximale Volumen und ist nach beiden Seiten hin abgedichtet. Die Kammer e steht unter Druck; dasselbe gilt auch für die Kammer d, die mit der Kammer e über Hilfskanäle 32 verbunden ist. Umgekehrt haben die Kammern b und c Rücklaufdruck. Das Zahnrad 11 und demzufolge die Hauptwelle 9 werden daher im Uhrzeigersinn gedreht. Nach einer halben Zahnteilung hat das Zahnrad die in Fig. 3 gezeigte Stellung, bei der die Kammer a eine minimale Größe hat. Auch in diesem Zustand verbinden die Hilfskanäle 32 jeweils benachbarte Kammern b und c bzw. d und e, wobei aber diese Verbindung im Bereich der Symmetrielinie vom Zahnring unterbrochen ist. Bei einer Drehung des Zahnrades aus der Stellung der Fig. 2 muß die Kammer a möglichst schnell an

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den Rücklaufdruck angeschlossen werden. Dies erfolgt durch eine Verbindung der Kammer a mit der Kammer b über einen Hilfskanal 32. Es ist daher unerheblich, einen wie großen Drehwinkel das Zahnrad zurücklegen muß, ehe die der Kammer a in diesem Moment zugeordnete rechte Steueröffnung 21 mit einer Steueröffnung 19 in Berührung tritt.

Ähnliches gilt für die Stellung der Fig. 3, wo die Kammer a nach einer kurzen Drehung über einen Hilf skanal 32 mit der Kammer b, die unter Druck steht, verbunden wird, auch wenn es noch einer ganz erheblichen Drehung bedarf, ehe ein zugehöriger Verbindungskanal mit Druck versorgt wird.

Statt der veranschaulichten Hilfskanäle 32 an den Zahnflanken des Zahnrades können auch sämtliche anderen Ausführungsformen derartiger Hilfskanäle, die im Hauptpatent beschrieben sind, angewendet werden.

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Claims

Patentansprüche

ί1.)Rotationskolbenmaschine für Flüssigkeit mit einem Zahnrad ■und einem dieses umschließenden, einen Zahn mehr aufweisenden und mit dem Zahnrad Verdrängungskammern bildenden Zahnring, mit einem zwei Teile aufweisenden Verteilerventil, von dem der eine Teil mit einem der Zahnelemente gekuppelt ist und mit ersten Steueröffnungen zweite Steueröffnungen im anderen Ventilteil übersteuert, und mit Verbindungskanälen, die von den Steueröffnungen zu den Verdrängungskammern führen, wobei fest an einem der Zahnelemente angebrachte Hilfskanäle vorgesehen sind, die auf jeder Seite der Symmetrielinie zwischen Eintritts- und Austrittsverdrängungskammern jeweils die benachbarten Verdrängungskammern verbinden, diese Verbindung aber im Bereich der Symmetrielinie vom anderen Zahnelement im wesentlichen unterbrochen wird, insbesondere mit an den Zahnflanken des Zahnrades angebrachten Hilfskanälen, nach DBP.._β (Deutsche Patentanmeldung P 21 24 006), dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Steueröffnungen (18, 19)*in.zwei Reihen angeordnet sind, die auf Kreisen unterschiedlichen Abstands vom Mittelpunkt des zugehörigen Zahnelements (6) liegen und von denen die eine mit dem Zulauf und die andere mit dem Ablauf verbunden ist, daß die zweiten Steueröffnungen (21) auf einem Kreis um den Mittelpunkt des anderen Zahnelements (11) liegen und über je einen Verbindungskanal (30, 31) mit einer um 90 Grad versetzten Verdrängungskammer (14) verbunden sind und daß der Durchmesserunterschied der beiden . Reihen derart der Exzentrizität der Kreisbahnbewegung des einen Zahnelements (11) angepaßt ist, daß die zweiten Steueröffnungen abwechselnd mit den beiden Reihen in Verbindung kommen..

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die innere Reihe durch eine zentrische Bohrung (18) gebildet ist, die äußere Reihe Steueröffnungen (19) aufweist, die eine Längserstreckung in Umfangsrichtung haben und innen durch eine Kreistangente (22) begrenzt sind, und die zweiten

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Steueröffnungen (21) Begrenzungslinien (23 - 26) aufweisen, die - wenn eine Verdrängungskammer (14) maximaler Größe gebildet ist - parallel zu der Kreistangente und zwischen den beiden Reihen verlaufen.

3· Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zahnrad (11) mit vier Zähnen (12) und ein Zahnring (6) mit fünf Zähnen (13) verwendet ist·

4. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 - J3» dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (11) einen zentrischen Hohlraum (29) aufweist, in den ein die zweiten Steueröffnungen (21) tragender Einsatz (27, 28) eingefügt ist, wobei die im Einsatz und im Zahnrad verlaufenden Abschnitte (3O₉ 31) des Verbindungskanals in einem Winkel zueinander stehen.

5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus zwei Teilen (27, 28) besteht, von denen der eine die Verbindungskanalabschnitte (30) und der andere die zweiten Steueröffnungen (21) aufweist.

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