DE2519907C2

DE2519907C2 - Kreiskolbenmaschine in trochoidenbauart

Info

Publication number: DE2519907C2
Application number: DE19752519907
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl-Ing Lambrecht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-05-03
Filing date: 1975-05-03
Publication date: 1977-06-02
Also published as: DE2519907B1

Description

umlaufenden Teil des 'Führungsgetriebes (26; 27; io Kolben zu pumpen.

55a-, 55y) in drehfester Verbindung steht und die außerhalb des Kolbens exzentrisch in einer Exzenterscheibe (13,14,16) drehbar gelagert ist

Z Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (11; 12) beidseitig des Kolbens (3; 4; 44)drehbar gelagert ist

3. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb bzw. Abtrieb der Maschine über Maschinenwellenenden (30, 31) beidseitig des Kolbens (4,44) erfolgt.

4. Kreiskolbenmaschine, deren Führungsgetriebe ein Geradführungsgetriebe ist nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Welle (12) in den in beiden Richtungen weisenden Geradführungen (53*, 53y) gelagert ist.

S.Kreiskolbenmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Exzenterscheibe (13, 14, 16, 17) als Maschinenwellenende (30,31) ausgebildet ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Welle beidseitig des Kolbens drehbar

Bei einer Weiterentwicklung des Erfindungsgedan-

Die Erfindung betrifft eine Kreiskolbenmaschine in Trochoidenbauart mit einem innerhalb eines beidseitig von Seitenteilen begrenzten Gehäusemantels befindlichen Kolben.

Eine derartige Kreiskolbenmaschine ist aus der DT-OS 22 61 670 bekannt. Die bekannte Rotationskolbenmaschine ist mit einer durchgehenden Exzenterwelle versehen und darauf drehbar angeordnet eine zylindrische Hülse vorgesehen. Auf der Hülse ist der Kolben drehfest angeordnet.

Demnach ist hier der Kolben auf der Exzenterwelle drehbar gelagert. Dies führte zu Problemen, da der '^J über MaschinenweUenenden beiseitig des Kolbens. Es ist demnach ohne weiteres möglich, eine Durchtriebsleistung zu übertragen.

Nach einer weiteren Ausfunrungsform der Erfindung wird bei einer Kreiskolbenmaschine, deren Führungsgetriebe bekannterweise ein Geradführungsgetriebe ist die Welle in den in zwei Richtungen weisenden Geradführungen gelagert.

Schließlich erweist sich als vorteilhaft, die Exzenterscheibe als Maschinenwellenende auszubilden.

Verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt. Sie werden im folgenden erläutert Einander entsprechende Teile sind in den Figuren gleich bezeichnet. Es zeigt F i g. 1 die erfindungsgemäße Ausbildung einer Rotationskolbenmaschine in Trochoidenbauart mit einem als äußere Hüllkurve ausgebildeten Gehäuse, wobei Exzenterscheiben auf beiden Seilen des Kolbens angeordnet sind,

F i g. 2 eine erfindungsgemäße Maschine mit trochoidenförmigem Gehäuse und einem als innere Hüllkurve ausgebildeten Kolben,

Fig.3 eine erfindungsgemäße Maschine mit zwei Kolben, wobei die Nachführung des Kolbens im Gehäuse durch ein Geradführungsgetriebe mit in zwei Richtungen weisenden Geradführungen erfolgt und die exzentrisch umlaufende Welle im Getriebe gelagen ist.

F ι g. 1 zeigt in stark vereinfachter Darstellung den Aufbau einer Rotationskolbenmaschine in Trochoiden-

Raum im" Kolben beschränkt ist. zur Kühlung des im ₄₅ bauart. Das hier gewählte Beispiel sieht einen Kolben 4

Kolben angeordneten Lagers besondere Anstrengun gen unternommen werden müssen und infolge der erforderlichen Lagerschmierung ein Einsatz dieser Maschinen für Aufgabe, bei denen das Arbeitsmedium ölfrei bleiben muß, beinahe unmöglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lagerung des Kolbens im Gehäuse so anzuordnen und zu verbessern, daß auf im Kolbenbereich befindliche Lager verzichtet werden kann. Diese Aufgabe wird

fidß d lb

in Form einer Epitrochoide mit Roll- zu Grundkreisverhältnis 1 :1 und ein mit einer Innenkontur als zugehörige äußere Hüllkurve ausgebildetes Gehäusemittelteil 6 vor. Im Gehäusemittelteil 6 sind Radialdichtleisten 8 zu erkennen. Der Kolben weist seitliche Dichtringe 10 auf.

Kolben 4 ist drehfest mit einer Welle 12 verbunden, welche in Exzenterscheiben 14 und 16 bei 18 bzw. 20 drehbar gelagert ist. Exzenterscheibe 16 ist nach außen

erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben 55 in Form eines Maschinenwellenendes 30 verlängert.

Selbstverständlich könnte auch Exzenterscheibe 14 eine solche Verlängerung aufweisen, beispielsweise wenn die Maschine eine Durchtriebsleistung übertragen soll. Die Exzenterscheiben 14 und 16 sind wiederum bei 22 und 24 im Gehäuse drehbar gelagert. Für die Erfindung ist es ohne Bedeutung, ob bei 18, 20, 22 und 24 Gleitlager, Nadellager oder Kugellager verwendet werden. Die gezeigten Lager dienen nur der Veranschaulichung der Stellen, bei denen eine Drehbewegung stattfindet.

Die Nachführung des Kolbens im Gehäuse erfolgt durch Ritzel 26, welches ebenfalls torsionsfest auf Welle 12 sitzt und mit Innenrad 28 kämmt. Die Absolutwerte der Teilkreisradien von Ritzel 26 und Hohlrad 28, sowie

drehfest mit einer ihn exzentrisch durchsetzenden Welle umläuft die mit dem umlaufenden Teil des Führungsgetriebes in drehfester Verbindung steht und die außerhalb des Kolbens exzentrisch in einer Exzenterscheibe drehbar gelagert ist. Diese Lösung ist unabhängig davon, ob es sich um eine Rotationskolbenmaschine mit trochoidenförmigem Gehäuse und Kolben als innere Hüllkurve ausgebildet handelt — oder ob der Kolben die Form einer Trochoide hat und das Gehäuse als äußere Hüllkurve ausgebildet ist

Bei einer Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung wird also die exzentrische Drehbewegung aus dem Kolben herausgenommen und auf danebenliegende

^I0

15

tst Verhältnis zueinander müssen gewisse allgemein t^junte Bedingungen erfüllen. Beispielsweise ist bei iw einfachsten Epitrochoide der Teilkreisradius des BiLds gleich der Exzentrizität £ d.h. gleich dem itatand der Mittellinie von Welle 12 -rsx Hauptmittelli- ^dejrMaschine. Der Teilkreisradius des Hohlrades 28 f^rägt in diesem Fall 2£

/kuf Welle 12 sind rechts und links von Kolben 4 an -h ^kannte ölspritzringe 34 und 36 angeordnet η««* ihre Drehung wird öl, was etwa vom rahfungsgetriebe 26,28 oder Lager 20 stammt infolge der Fliehkraft nach außen geschleudert wo es durch nicht gezeigte Bohrungen abläuft

DasGehäuse ist in geeigneter Weise im wesentlichen «β scheibenförmigen Elementen 32,52,6,62,72 und 82

Die Gehäuseteile werden zusammen mit Abdeckplatte 38 und Haltering 42 durch nicht darges.illte Paßstifte zentriert und durch ebenfalls nicht dargesteflte Durchiangsschrauber zusammengehalten.

Die Aufteilung oder Zusammenfassung von Gehäuseteilen ist für die Erfindung unbeachtlich und muß nach konstruktiven und fertigungstechnischen Überlegungen erfolgen. Die Lagerstellen werden in bekannter Weise abgedichtet, etwa wie bei 38 angedeutet.

Die Funktionsweise der gezeigten Rotationskolbenmaschine in Trochoidenbauart folgt im Prinzip derjenigen von bekannten Maschinen mit drehbar auf der Exzenterwelle gelagerten Kolben. Die in rig. I zeigte faschine soll über Welle 30 angetrieben werden Das aufgebrachte Drehmoment zwingt die exzentrisch angeordnete Welle 12 um die Hauptmittelachse herum tangential auszuweichen. Diese rotierende Bewegung führt dazu, daß das drehfest mit Welle 12 verbundene Ri'zel 26 in Hohlrad 28 abläuft und dabei Welle 12 in eine zur Maschinenwelle 30 gegenläufige Bewegung versetzt. Aus diesem Grunde muß bei 20 eine Lagerung vorgesehen werden.

Exzenierscheibe 14 dient der zweiten Abstützung der drehenden Teile der Maschine. Die beiden sich um die Hauptmittellinie drehenden Exzenterschieben 14 und sind im Gehäuse gelagert, wie bei 22 und 24 gezeigt

Durch die gegenläufig kreisende Bewegung der Welle 12 fuhrt Kolben 4 eine Drehbewegung auf exzentrischer Umlaufbahn aus, welche ihn in den für die Funktion der Maschine erforderlichen ständigen Kontakt mit Radial-

\ erforderlich, kann Kolben 4 mit Welle 12 nicht drehfest, sondern auch in axialer Richtung fest verbunden werden. Die Aufnahme der Axialkräftc erfolgt dann über ein Festlager, das in F ι g. 1 als allgemein bekannter Stand der Technik nicht näher dargestellt ist.
Fs ist offensichtlich, daß in Fig. 1 Gehäuseteil

hierbei rechts oder links vom Kolben angeordnet werden.

Fig.2 zeigt eine Rotationskolbenmaschine in Trochoidenbauart bei der die Innenkontur des Gehäuses als Epitrochoide mit Roll- zu Grundkreisverhältnis 1 :2 und der Kolben als zugehörige innere Hüllkurve ausgebildet ist Auch hier sind für vergleichbare Teile gleiche Bezeichnungen gewählt worden.

Kolben 3 sitzt drehfest verbunden auf der exzentrischen Welle 11, die an einem Ende als Exzenterscheibe 15 ausgebildet ist und wirkt mit Gehäusemittelieil 5 zusammen. Die Arbeitskammern innerhalb des Gehäusemittelteils 5 werden seitlich durch Seilenscheiben 52 und 62 begrenzt

Bei Trochoidenmaschinen mit innerer Hüllkurve ist der Kolben üblicherweise mit dem exzentrisch angeordneten Hohlrad 27 des Führungsgetriebes drehfest verbunden. Das Hohlrad 27 kämmt mit dem zentnsch an der Abdeckplatte 38 gehäusefest angebrachten Ritzel 25. Das scheibenförmige Ende 15 von Welle 11 ist bei 24 im Gehäuseteil 32 gelagert. Die zweite Lagerung von Welle 11 erfolgt bei 20 in Exzenterscheibe 16. welche sich als Antriebs- oder Abtriebswelle 30 der Maschine fortsetzt. Exzenterscheibe 16 ist bei 22 in Gehäuseteil 82 gelagert. Lager 22 wird durch Ring 42 im Gehäuse gehalten und ist mit Exzenterscheibe 16 etwa durch Aufschrumpfen in axialer Richtung fest verbunden

Die nebeneinander angeordneten Gehäuseteile 38, 32 52, 5, 62, 82 und 42 werden durch nicht dargestellte Paßstifte zentriert und durch ebenfalls nicht dargestellte Durchgangsschrauben zusammengehalten. Selbstverständlich können, ähnlich wie in F i g. 1 gezeigt, auch aut Welle 11 der F ι g. 2 ölspritzringe rechts und links vom Kolben angeordnet werden. Dazu muß der Abstand der ölgeschmierten Teile vom Kolben vergrößert werden, etwa durch Verbreiterung der Seitenscheiben 52 und b2. Die in F ig. 2 dargestellte Maschine funktioniert analog zu den bekannten Maschinen dieses Typs, mit Ausnahme, daß der Kolben 3 mit der exzentrischen Welle 11 drehfest verbunden ist. Wird beispielsweise über das Maschinenwellenende 30 von Exzenterscheibe 16 ein Drehmoment aufgebracht, so weicht Welle π seitlich aus. Das mit ihr fest verbundene Hohlrad kämmt mit Ritzel 25 und dreht dadurch Welle 11 und den darauf drehfest sitzenden Kolben 3 gegensinnig zur Drehrichtung von Exzenterscheibe 16. Damit vollfuhrt Kolben 3 genau die gleiche Bewegung wie bei bekannten Maschinen dieser Art, bei denen der Kolben auf einem Exzenter drehbar gelagert ist

Fi g 3 zeigt eine Rotationskolbenmaschine mit zwei Kolben 4 und 44 unterschiedlicher Breite Sie sind drehfest mit der exzentrisch umlaufenden Welle I^ verbunden und in beliebiger Winkellage angeordnet. Eine Rotationskolbenmaschine mit zwei Kolben weist

25

30

₄o

Ks ist offensichtlich, daß in Fig. 1 Gehäuseteil 82 tine KoumousMJiut-niiiaa,.!....,.

einschließlich Exzenterscheibe 14 und Gehäuseteil 72 55 typischerweise eine dreifach gelagerte exzentrisch ¹ "' "■—^{J U}-^U1-"^ ·>β miipinandpr umlaufende Welle 12 auf. In F1 g. 3 erfolgt diese

einschließlic

einschließlich Ritzel 26 und Hohlrad 28 miteinander vertauscht werden können. In diesem Fall hegt das Führungsgetriebe an der Außenseite der Maschine.

Weiterhin ist leicht zu erkennen, daß auch eine einseitige Lagerung des Kolbens 4 möglich ist. Bei einer _to solchen Anordnung werden z.B. die Scheiben des Gehäuses von links nach rechts in folgender Reihenfolge angeordent: 38,6,62,32,72,82,42.

Noch einfacher ist der Aufbau, wenn auf Gehausescheibe 82 verzichtet wird, und dafür die Exzentcrscheibe 16 axial so verlängert wird, daß eine ausreichende Länge für Lager 20 gegeben ist. um die Moment «Amen zu können. Das Nachführgetriebe kann umlaufende Welle 12 auf. In F1 g. 3 erfolgt diese Lagerung bei 18 und 20 in Gleitlagern in Exzenterscheiben 13 und 16, die im Gehäuse bei 22 und 24 drehbar gelagert sind. Die dritte Lagerung der Welle 12 erfolgt im Geradführungsgetriebe 53, 54, 55, das als Führungsgetriebe der beiden Kolben im Gehäuse dient. Diese Art der Nachführung ist immer nur dann anwendbar, wenn es sich um ein Roll- zu Grundkreisverhältnis von 1 :

handelt.

Es läßt sich leicht zeigen, daß das Geradführungsgetriebe 53,54,55 bei exzentrischem Umlauf von Welle in gleicher Weise eine gegenläufige Drehbewegung hervorruft wie ein achsfestes Ritzel, welches mit einem

gehäusefesten Hohlrad mit doppeltem Teilkreisradius kämmt. Es ist außerdem offensichtlich, daß die doppelte Geradführung des Getriebes in ihrer Wirkung einem herkömmlichen Gleitlager gleichkommt.

Das Gehäuse ist aus scheibenförmigen Teilen 42, 93, 66,52,73,62,6,63 und 43 aufgebaut, welche durch nicht dargestellte Paßstifte zentriert und durch ebenfalls nicht dargestellte Durchgangsschrauben zusammengehalten werden.

Es sei noch erwähnt, daß der in F i g. 3 gezeigte Schnitt so gelegt ist, daß für beide Kolben 4 und 44 Arbeitsräume zu erkennen sind und zwar bei 7 bzw. bei 77 und 87.

Es ist auch möglich, bei einer Rotationskolbenmaschine mit nur einem Kolben ein Geradführungsgetnebe zur Nachführung und exzentrischen Lagerung zu verwenden. Dies ist leicht zu erkennen, wenn man sich beispielsweise in F i g. 3 alle Teile links von Seitenwand 52 fortdenkt, Welle 12 entsprechend kürzt und die durchbohrte Seitenwand 52 durch eine Abdeckplatte 38 ersetzt denkt. Es ergibt sich dann eine doppelseitige Lagerung von Kolben 4. Natürlich ist auch eine einseitige Lagerung von Kolben 4 möglich, indem das Geradführungsgetnebe 53, 54, 55 zwischen Kolben 4 und Exzenlerscheibe 13 angeordnet wird.

Wird auf die Funktion des Geradführungsgetriebes

ίο als Lager für Welle 12 verzichtet, so genügt es für die Nachführung des Kolbens im Gehäuse, nur eine einzige Geradführung, beispielsweise 53x, vorzusehen, auf der Rahmen 54* gleitet, in dem wiederum Exzenterscheibe 55x drehbar gelagert ist. Es ist leicht zu erkennen, daC bei einer Drehung der Exzenterscheiben 13 und If schon durch einen Hilfsexzenter im Geradführungsge triebe Welle !2 in gegenläufige Drehung versetzt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kreiskolbenmaschine in Trochoidenbauart mit einem innerhalb eines beidseitig von Seitenteilen begrenzten Gehäusemantels befindlichen Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3; 4; 44) drehfest mit einer ihn exzentrisch durchsetzenden Welle (U; 12) umläuft die mit dem exzentrische Lagerstellen verlagert Durch diese räumliche Trennung wird nicht nur die Wuchtung verbessert, sondern es entfallen die bisherigen Beschränkungen bezüglich der Lagerabmessungeo, dann die Wärmezufuhr zum Lager und schließlich die Notwendigkeit, Schmiermittel im Bereich der Kolbenbreite zu verwenden. Die formschlüssige Verbindung zwischen Kolben und exzentrisch umlaufender Welle gestattet es außerdem, ohne Schwierigkeiten Kühlmittel durch den