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Verdrån(lermaschine
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Die Erfindung betrifft eine Verdrängtrmaschine mit einem innenlaufenden
Verdrängerkörper, der mit einer umschließenden Gehäuseinnenwandung veränderliche
Räume bildet.
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Es sind verschiedenartige Formen derartiger Verdrängermaschinen bekannt,
bei welchen der Verdrängerkörper relativ zur Gehäuseinnenwandung eine Drehung vollführt,
während sein Schwerpunkt eine zusätzliche, kreisende Bewegung ausführt. Je nach
Bauform sind bei derartigen Verdrängermaschinen im Achsschnitt die Verdrängerkörper
und Gehäuseinnenwandungen durch Hypo- oder Peritrochoiden und deren Hüllkurven begrenzt,
bei welchen Dreh-und kreisende Zusatzbewegung in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander
stehen. Bei anderen Bauformen werden zu den Trochoiden äquidistante Begrenzungskurven
für Verdrängungskörper und Gehäuseinnenwandung benutzt. Die Geometrie solchermaßen
definierter Voll- bzw. Hohlkörper ist komplex, deren Fertigung demgemäß schwierig
bzw. aufwendig.
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Demgegenüber ist es das Ziel der Erfindung, eine Verdrängermaschine
mit vergleichbaren Eigenschaften zu schaffen mit einfacher definierten geometrischen
Konturen von zusammenwirkenden
Verdrängerkörper und Gehäuseinnenwandung,
die fertigungstechnisch einfacher herstellbar, meßtechnisch leichter überprüfbar,
somit mit höherer Genauigkeit und Wirtschaftlichkeit zu fertigen sind.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Verdrängerkörper
im Achsschnitt. als Gleichdick ausgebildet und die Gehäuseinnenwandung im Achsschnitt
durch parallel Geraden begrenzt werden.
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Gleichdick und das durch Parallelen definierte Vieleck berühren sich
in soviel Punkten, wie das Vieleck Geraden aufweist, zumindest aber vier. Das Gleichdick
ist als über den ganzen Umfang konvexe Kurve gleicher Dicke gut herstellbar und
meßtechnisch leicht zu überprüfen. Die Herstellung und meßtechnische Überprüfung
des Vielecks ist ebenfalls vergleichsweise einfach. Bei allgemeiner Form des Gleichdicks
beschreiben weder der Schwerpunkt noch ein anderer Punkt desselben eine kreisförmige
Bahnkurve. Der Antrieb des Verdrängerkörpers gegenüber der Gehäuseinnenwandung kann
hierfür durch eine Kupplung, z.B. durch eine homokinetische Kupplung erfolgen.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung kann das Gleichdick symmetrisch
oder auch ein symmetrisches Mehrscheitelgleichdick sein.
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Als in weiterer Ausbildung der Erfindung vorteilhaft erweist es sich,als
symmetrisches Mehrscheitelgleichdick ein Polygoii-
Ivrofil zu verwenden.
Bei einem solchen bewegt sich dessen Schwerpunkt relativ zur Gehäuseinnenwandung
auf einem Kreis, wenn diese beispielsweise als umschließendes Quadrat und das Polygon
als symmetrisches Dreischeitelgleichdick ausgebildet werden.
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Dies erlaubt den unmittelbaren Antrieb z.B. des Verdrängungskörpers
um dessen Schwereachseunter Mitnahme der um den Kreisradius versetzten, ebenfalls
um ihre Schwereachse drehbar angeordneten Gehäuseinnenwandung.
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In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann dann der innenlaufende
Verdrängerkörper gegenüber der führenden Gehäuseinnenwandung als Schleife einer
Kreuzschleifenkupplung, auch Oldham-Kupplung genannt, angetrieben werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann der
innenlaufende Verdrängerkörper auch berührungsfrei gegenüber der Gehäuseinnenwandung
als Koppel einer Kreuzschleifenkupplung geführt werden.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Erfindung können der
ein Polygonprofil aufweisende Verdrängerkörper und das die umschließende Innenwandung
aufweisende Teil usn ihre Schwereachsen rotierend gegenüber einem Gehäuseteil gelagert
sein.
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Weitere Einzelheiten sind den für einige beispielhafte Ausführungen
dargestellten Figuren nebst Erläuterungen zu entnehmen. Es zeigen
Figur
1 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine mit einem
unsymmetrischen Gleichdick als innenlaufendem Verdrängerkörper mit einer im Achsschnitt
als Parallelogramm umschließenden Gehäuseinnenwandung; Figur 2 eine der Fig. 1 entsprechende
Verdrängermaschine, jedoch mit einem Gleichdick mit einer Symmetrieachse; Figur
3 den Längsschnitt einer der Figur 2 entsprechenden Ausführungsform einer Verdrängermaschine,
bei welcher der durch die Gehäuseinnenwandung geführte Verdrängerkörper als Schleife
einer Kreuzschleifenkupplung ausgebildet ist; Figur 4 die Anordnung nach Fig. 3
gemäß der Schnittführung IV...IV; Figur 5 als mögliche Ausführungsform einer Verdrängermaschine
im Achsschnitt als Gleichdick ein symmetrisches Dreischeitelgleichdick, und zwar
ein Bogendreieck, umschlossen von einem Quadrat als Vieleck; Figur 6 eine der Figur
5 entsprechende Ausführung einer Verdrängermaschine, bei welcher jedoch das symmetrische
Dreischeitelgleichdick als Polygon ausgebildet ist; Figur 7 eine der Schnittführung
VIA.. VIA in Fig. (. clltsprechende Anordnung einer er fi ndungsgemäß.ir) Verdrängt
-maschine, jedoch zusätzlich mit für den Drehantrieb des Polygons im Quadrat geeigneten
Mitteln;
Figur 8 eine Ausführung einer Verdrängermaschine, mit einem
als Koppel einer Kreuzschleife geführten Polygon als innenlaufendem Verdrängerkörper;
Figur 9 die Anordnung nach Fig. 8 gemäß der Schnittführung IX...IX; Figur 10 die
Ausführung einer Verdrängermaschine mit einem Polygon im umschließenden Quadrat
wie in Fig. 6; abweichena von Fig. 6, 7 sind hier jedoch sowohl der innenlaufende
Verdrängerkörper, als auch die umschließende Gehäuseinnenwandung drehbar gegenüber
einem ruhenden Maschinenteil ausgebildet; Figur 11 die Anordnung gemäß Fig, 10 in
einem Längsschnitt.
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In der Punipe der Fig, 1 bezeichnet 1 das die Gehäuseinnenwandung
2 beinhaltende Maschinenteil, welches den innenlaufenden, im Achsschnitt als Gleichdick
ausgebildeten, Verdrängerkörper 3 umschließt. Dessen Berührpunkte bzw. -linien 4
bis 7 mit der Gehäuseinnenwandung 2 definieren die veränderlichen Räume 8 bis 11.
Jeder dieser Räume 8 bis 11 steht über Leitungen 12 mit Rückschlagventilen 13 sowohl
mit der nicht näher dargestellten Druckleitung in Verbindung, als auch über Leitungen
14 mit Rückschlagventilen 15 mit der Saugleitung, die ebenfalls nicht näher dargestellt
ist. Die Veränderlichkeit der Räume 8 bis 11 ist durch eine gestrichelt eingezeichnete
zweite Lage 3' des Verdrängerkörpers ohne weiteres erkennbar.
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Die in Fig. 2 dargestellte Ausführung einer erfindungsgemäßen Verdrängermaschine
unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 durch das in Bezug auf eine Achse 51
symmetrische Gleichdick 53 und andere Winkel der im Achsschnitt als Parallelogramm
erscheinenden Gehäuseinnenwandung 52.
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Die in Fig. 3 im Längsschnitt und Fig. 4 in einem Querschnitt dargestellte
Verdrängermaschine entspricht im wesentlichen den Ausführungen nach Fig. 1 und 2.
Gegenüber diesen sind jedoch Mittel für die Bewegungseinleitung des im Maschinenteil
1 innenlaufenden Verdrängerkörpers 83 gegenüber der führenden Gehäuseinnenwandung
82 vorgesehen. Der Längsschnitt ist durch die gegenüberliegenden Berührlinien 84,
86 gelegt. Der Verdrängerkörper 83 weist eine kreisförmige Ausdrehung 91 mit einem
in deren Stirnseite eingelassenen Schlitz 92 auf. Ein Zwischenglied 93 weist auf
seiner einen Seite einen in den Schlitz 92 hineinstehenden Stollen 94 auf; seine
andere Seite ist ebenfalls mit einem Schlitz 95 versehen, und zwar unter einem Winkel
gegenüber dem Stollen 94, zweckmäßig von z.B. 900.
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Der Schlitz 95 des Zwischengliedes 93 wirkt mit dem Stollen 96 an
der Antriebswelle 97 zusammen.
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Bei Drehung der Antriebswelle 97 um ihre im Maschinenteil 1 feste
Achse wird durch den Stollen 96 das Zwischenglied 93 mitgedreht; dieses kann sich
in Richtung des Stollens 96 gleichzeitig verschieben. Das Zwischenclied 93 dreht
mit seinem Sto)-len 94 den Verdrängerkörper 83 mit. Dieser wird durch di(>
Gc}äuseinrlenwandung
82 geführt. Die Längsbeweglichkeit des Stollens 94 gegenüber dem Schlitz 92 sichert
die Beweglichkeit.
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Das führende Maschinenteil 1, Verdrängerkörper 83, Zwischenglied 93
und Antriebswelle 97 bilden eine an sich bekannte Kreuzschleifenkette.
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Die in Fig, 5 gezeigte Ausführung einer Verdrängermaschine entspricht
im wesentlichen derjenigen der Fig. 1, jedoch ist im Maschinenteil 1 die Gehäuseinnenwandung
102 als Quadrat, der von diesem eingeschlossene Verdrängerkörper 103 als Bogendreieck,
einem symmetrischen Dreischeitelgleichdick, ausgebildet.
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Die in Fig. 6 dargestellte einer im übrigen der Fig. 1 entsprechenden
Ausführung der Erfindung unterscheidet sich von derjenigen nach der Fig. 4 lediglich
dadurch, daß das symmetrische Dreischeitelgleichdick ein Polygon 203 ist. Sein Flächenschwerpunkt
Sp bewegt sich auf einem Kreis um den Flächenschwerpunkt des umschließenden Quadrats
202, wenn das Polygon 203 gegenüber diesem verdreht wird. Der Abstand e zwischen
beiden bleibt stets erhalten.
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Die Fig. 7 stellt im wesentlichen den Schnitt durch eine Verdrängermaschine
nach der Fig. 6 gemäß der Schnittführung VII...VII dar. Gegenüber Fig. 6 sind jedoch
zusätzlich Mittel für den Drehantrieb des innenlaufenden Verdrängerkörpers 253 gegenüber
der umschließenden Gehäuseinnenwandung 202 vorgesehen.
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Es ist dies die im Maschinenteil 1 im Schwerpunkt SQ der als
Quadrat
ausgebildeten Gehäuseinnenwandung gelagerte Antriebswelle 297, die einen um den
Abstand e der Schwerelinien Sp und SQ versetzten Kurbelzapfen 298 aufweist. Der
Kurbelzapfen 298 wirkt mit der Lagerbohrung 299 des Verdrängerkörpers 253 zusammen,
die dieser konzentrisch zu seiner Schwereachse Sp aufweist.
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Die in Fig. 8 im Längsschnitt und in Fig. 9 in einem Querschnitt dargestellte
Verdrängermaschine entspricht im wesentlichen der Ausführung nach Fig. 6. Gegenüber
dieser sind jedoch Mittel vorgesehen, die den innenlaufenden Verdrängerkörper 303
gegenüber der umschließenden Gehäuseinnenwandung 302 zwangläufig führen, so daß
sich beide nicht zu berühren brauchen. Diese Anordnung eignet sich insbesondere
als Verdichter.
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Der Verdrängerkörper 303 ist vom Quadrat 302 im Maschinenteil 301
umschlossen. Er weist zwei, z.B. unter 900 sich kreuzende, Schlitze 322, 325 auf,
die mit Stollen 324 und 326 zusammenwirken. Der Stollen 326 ist der Antriebswelle
327 angeformt, der Stollen 324 einem Wellenkörper 328. Antriebswelle 327 und Wellenkörper
328 sind im Maschinenteil 301 um feste Achsen im Abstand 2e drehbar. Sie bilden
mit diesem und dem Verdrängerkörper 303 wiederum eine Kreuzschleifenkette . 1?ei
ruhendem Maschinenteil 301 als Bezugssystem wird der Verdrängerkörper 30.3 zwangläufig
geführt, ohne daß es einer Führung durch die qudratische Gehäuseinnenwandung 302
hierfür bedarf.
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In Fig. 10 sind wie in den Figuren 6 bis 9 der Verdrängerkörper 403
als Poygon, die Gehäuseinnenwandung 402 als Quadrat ausgebildet; der innenlaufende
Verdrangerkörper 403 ist unmittelbar mit der Antriebswelle 427 fest verbunden und
kann mit dieser um seine Schwereachse Sp gedreht werden gegenüber dem ruhenden Maschinenteil
401. In diesem ist das Teil 429 über eine Außendurchmesser-Zentrierung 430 ebenfalls
um seine im Maschinenteil 401 feste Schwereachse SQ drehbar. Das Teil 429 weist
die quadratische Gehäuseinnenwandunq 402 auf, die den Verdrängerkörper 403 umschließt;
seine Drehachse ist parallel zur Drehachse des Verdrängerkörpers im Abstand e. Die
sich nach Größe verändernden und gegenüber dem ruhenden Maschinenteil 401 weiterwandernden
Räume zwischen dem Verdrängerkörper 403 und der umschließenden Gehäuseinnenwandung
402 sind über dessen nierenförmigen Ausbrüche 431, 432 an die Druck- bzw. Saugleitung
der Maschine ausgeschlossen, die nicht näher dargestellt sind.
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Ein durch die Achsen Sp, SQ gelegter Schnitt ist in Fig. 11 dargestellt,
die ihrerseits mit X...X die Schnittführung für die Fig. 10 zeigt. Abweichend von
Fig. 10 befindet sich in Fig. 11 jedoch das Teil 429 in einer Stellung, in welcher
die Ecke der quadratischen Gehäuseinnenwandung 402 zwischen den Ausbrüchen 431,
432 positioniert ist, für welche der Raum, der zusammen mit dem Verdrängerkörper
403 eingeschlossen wird, ein Maximum bildet; vgl. hierzu auch Fig. 6.
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Bei entsprechend gesteuerter Druckbeaufschlagung kann die erfindungsgemäße
Verdrängermaschine naturgemäß auch als Motor betrieben
werden.
Anstelle der in den Ausführungen beispielhaft beschriebenen Gleichdicke können auch
andere, z.B. Polygone mit mehr als drei Symmetrieachsen, verwendet werden, wobei
die umschließenden Gehäuseinnenwandungen entsprechend anzupassen sind.
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Weiterhin ist es auch möglich, andere Kupplungen als die aus der Kreuzschleifenkette
ableitbaren zu verwenden. Weiterhin können gegebenenfalls auch kegelige innenlaufende
Verdrängerkörper Anwendung finden. Es ist ferner auch möglich, die Ecken der Gehäuseinnenwandungen
abzurunden, um gegebenenfalls schädliche Räume einzuengen.