DE3108819A1 - Verfahren zur ausbildung eines kompressionsraumes in einer rotationskolbenmaschine - Google Patents

Verfahren zur ausbildung eines kompressionsraumes in einer rotationskolbenmaschine

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung eines
  • Kompressionsraumes in einer Rotationskolbenmaschine, in deren Gehäuse sich ein Rotor dreht, in dem Leistungsteile in radialer Richtung beweglich gelagert sind und bei der zwischen je zwei Leistungsteilen je ein Kompressionsraum ausgebildet ist.
  • Darüberhinaus betrifft die Erfindung eine Rotationskolbenmaschine mit einem in einem zylindrischen Gehäuse zentrisch gelagerten Rotor, in dem Leistungsteile in radialer Richtung beweglich gelagert sind und bei der zwischen je zwei Leistungsteilen je ein Kompressionsraum ausgebildet ist.
  • Inzwischen liegen positive Erfahrungen mit Rotationskolbenmaschinen vor, die nach dem eingangs erwähnten Verfahren arbeiten. Diese Rotationskolbenmaschinen erzielen hohe Kompressionsdrücke bzw. stabile Unterdruckwerte, wenn sie als Pumpe arbeiten, und andererseits ein konstantes Drehmoment, wenn sie als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sind. Die Rotationskolbenmaschinen können auch preiswert hergestellt werden und verrichten angesichts ihrer robusten Ausbildung ohne Beanstandungen die von ihnen erwarteten Aufgaben.
  • Im Zuge der technischen Weiterentwicklung der Maschinen hat sich aber hertlusgestellt, daß die Grundkonzeption noch erhebliche Möglichkeiten der Vereinfachung zuläßt. Der ursprünglich vorhandene Gedanke, Leistungsteile zur Ausbildung von Kompressionsräumen in einem zentrisch gelagerten Rotor zu führen, hat sich als tragfähig erwiesen, der in Richtung auf eine weitere Vereinfachung verbessert werden kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Verfahren der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß die Leistungsteile gegenüber dem Rotor auf einfache Weise gesteuert werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zwischen den Leistungsteilen und dem Rotor stattfindende Relativbewegung außerhalb des Rotors gesteuert wird.
  • Die bisher bekannte Steuerung der Leistungsteile durch einen innerhalb des Rotors gelagerten Exzenters erforderte eine Vielzahl von Lagerstellen, in denen einerseits der Exzenter und andererseits die Leistungsteile auf dem Exzenter zu lagern waren. Bei der Herstellung des Exzenters mußte mit erheblichen Fertigungsgenauigkeiten gearbeitet werden. Darüberhinaus erforderte auch die Montage des Exzenters Fingerfertigkeit und Genauigkeit.
  • Dem gegenüber bedeutet die Steuerung der Bewegungen außerhalb des Rotors eine wesentliche Vereinfachung sowohl bei der Herstellung der zur Steuerung benötigten Mittel als auch bei der Montage einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Maschine. Darüberhinaus kann auch der Rotor über Achsstümpfe angetrieben werden, die an den beiden sich aneinander gegenüberliegenden Stirnflächen des Rotors befestigt sind. Auf diese Weise wird die Möglichkeit des An- bzw. Abtriebs der Maschine erheblich verbessert. Schließlich stellt es sich als erheblicher Vorteil heraus, daß der Rotor nun nicht mehr fliegend gelagert ist, sondern beidseits des Rotors die ihn tragende Welle in entsprechenden Radiallagern gelagert ist.
  • Bei der bisher bekannten Rotationskolbenmaschine erfolgte die Führung der Leistungsteile lediglich nach einem vom Exzenterumlauf vorgegebenen Schema. Dadurch waren die Steuerungsmöglichkeiten beschränkt. Diese Beschränkung macht sich zwar für den üblichen Anwendungsfall der Maschine störend nicht bemerkbar. Vielmehr werden die meisten Anwendungsfälle durch diese Steuerungsmöglichkeit erfaßt. Bei ausgewählten Konstruktionen ist es allerdings notwendig, komplizierte Steuerungen zu verwenden. Dabei ist daran zu denken, daß beispielsweise bei Verbrennungskraftmaschinen bei einer Umdrehung der Welle beispielsweise vier Takte durchlaufen werden. Auf diese Weise kann trotz Einhaltung der Vier-Takt-Prinzips bei jeder Wellenumdrehung ein Arbeitstakt erfolgen.
  • Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Steuerung der Leistungsteile so zu verbessern, daß sie bei einem Umlauf des Rotors eine Vielzahl von Pasitionen durchlaufen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Rotationskolbenmaschine mit einem in einem zylindrischen Gehäuse zentrisch gelagerten Rotor, in dem Leistungsteile in radialer Richtung beweglich gelagert sind und bei der zwischen je zwei Leistungsteilen je ein Kompressionsraum ausgebildet ist, dadurch gelöst, daß außerhalb des Rotors eine Steuerkurve angeordnet ist, in der die Leistungsteile formschlüssig geführt sind.
  • Diese Steuerkurve kann derart ausgebildet werden, daß auch komplizierte Steuervorgänge von den Leistungsteilen durchlaufen werden. Auf diese Weise ist es denkbar, daß mehrere Hübe pro Umdrehung des Rotors von den Leistungsteilen durchlaufen werden. Schließlich kann die Steuerkurve außerhalb des Rotors leicht hergestellt werden. Außerdem vereinfacht sich die Montage der Rotationskolbenmaschine erheblich, da das Einsetzen des Exzenters in den Rotor entfällt. Die Maschine ist dadurch auch erheblich störunanfälliger, da beim Auftreten von Verschleißerscht! inungcn die Steuerunq der Leistungsteile nicht in Gefahr gerät, mit dem relativ schnell drehenden Rotor zu kollidieren. Die einzelnen Funktionen des Antriebs der Leistungsteile einerseits und ihrer Steuerung sind optimal voneinander getrennt.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in den eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1: Einen Querschnitt durch eine Rotationskolbentsc1ii enl sprechnd der Schnittlinie I/I figur 2, Fig. 2: eine Druntersicht unter einem Gehäusedeckel Fig. 3: eine Draufsicht auf einen Rotor, Fig. 4: eine Seitenansicht eines Leistungsteils, Fig. 5: eine Draufsicht auf ein Leistungsteil, Fig. 6: eine Druntersicht unter einen anderen Gehäusedeckel Fig. 7: einen Querschnitt durch einen Ring gemäß der Schnittlinie VII-VII in Figur 1, Fig. 8: einen Querschnitt durch eine andere Rotationskolbenmaschine mit exzentrisch gelagertem Rotor und als Flachschieber ausgebildeten Leistungsteilen, Fig. 9: einen Querschnitt durch eine weitere Rotationskolbenmaschine mit exzentrisch gelagertem Rotor und als Kolben ausgebildeten Leistungsteilen, Fig. lo: einen Schnitt durch ein zylindrisches Leistungsteil, Fig. 11: eine Ausschnittsvergrößerung in Blickrichtung des Pfeils XI in Figur 1 und Fig. 12: eine Draufsicht auf eine Rotationskolbenmaschine Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise in einer Rotationskolbenmaschine verwirklicht, die im wesentlichen besteht aus einem Gehäuse 1, einem Rotor 2 und Leistungsteilen 3.
  • Das Gehäuse 1 ist zusammengesetzt aus einem Boden 4, einem Dekkel 5 und einem Ring 6. Diese drei Teile werden über Verbindungsschrauben 7 zusammengehalten.
  • Der Rotor 2 dreht sich in Lagern 7,8 von denen das eine im Deckel 5, das andere im Boden 4 befestigt ist. Zu diesem Zwecke ist im Boden 4 eine Bohrung 10 ausgebildet, die sich zentrisch durch die Mitte des Bodens 4 erstreckt. In dem dem Boden 4 gegenüberliegenden Deckel 5 ist eine Lagerstelle 9 ausgebildet, in der das Lager 7, beispielsweise ein Nadellager, Platz findet. Durch die Lager 7,8 erstrecken sich Achsstümpfe 11,12, die zentrisch mit dem Rotor 2 fest verbunden sind. Am Austritt der Achsstümpfe 11,12 in einen vom Gehäuse 1 gebildeten Innenraum 13 sind Dichtungen 14 vorgesehen, um zu verhindern, daß Fett aus den Lagern 7,8 in den Innenraum 13 eindringen kann. Entsprechend dem Boden 4 weist der Deckel 5 eine zylindrische Seitenbegrenzung 15 auf, die konzentrisch zur Lagerstelle 9 verläuft.
  • Der Ring 6 ist mit zylindrischen Außenflächen 16 und Innenflächen 17 versehen. Die Außenflächen 16 sind so bemessen, daß sie bündig mit den entsprechenden Seitenbegrenzungen 15 des Bodens 4 einerseits und des Deckels 5 andererseits abschließen. Die Innenflächen 17 umschließen den Innenraum 1 3 des Gehäuses 1, der von entsprechenden Innenflächen 18,19 des Deckels 5 bzw. des Bodens 4 nach oben und unten begrenzt ist. In diesem Innenraum 13 dreht sich der Rotor 2. Dieser ist sowohl an seiner Unterseite 20 als auch an seiner Oberseite 21 mit kreissegmentartigen Dichtstreifen 22,23 gegenüber den Innenflächen 18,19 abgedichtet.
  • Der Rotor 2 ist als ein Hohlzylinder ausgebildet, dessen zylindrische Wandungen 24 von Bohrungen 25 durchsetzt sind, die im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Achsstümpfe 11,12 verlaufen. In diesen Bohrungen 25 sind verschieblich die Leistungsteile 3 gelagert. Diese erstrecken sich zylinderförmig von einer den Achsstümpfen 11,12 zugewandten Hinterkante 26 in Richtung auf eine diesen gegenüberliegende Vorderkante 27, die der Innenfläche 17 des Rings 6 benachbart ist. Durch die Leistungsteile 3 erstrecken sich in Richtung der Achsstümpfe 11,12 Lagerbolzen 28, auf denen die Leistungsteile 3 verschwenkbar gelagert sind.
  • An der Vorderkante 27 der Leistungsteile 3 erstreckt sich je ein Schlitz 29, der im wesentlichen parallel zur Richtung der Achsstümpfe11,12 verläuft. In diesem Schlitz 29 werden Dichtelemente 30 geführt. Diese Dichtelemente 30 werden in Richtung auf den Boden 4 und dem Deckel 5 von Federelementen 31 beaufschlagt. Ähnliche Federelemente 32 drücken die Dichtelemente 30 mit der notwendigen Dichtkraft vom Ende des Schlitzes 35 in Richtung auf die Innenflächen 17 des Ringes 6. Die Leistungsteile 3 werden von den Lagerbolzen 28 in Bohrungen 33 durchsetzt. Die Passung der Lagerbolzen 28 in den Bohrungen 33 ist so bemessen, daß die Leistungsteile 3 gegenüber den Lagerbolzen 28 gut beweglich sind.
  • Die Lagerbolzen 28 ragen beidseits über die Leistungsteile 3 mit Führungsko'pfen 34 hinaus. Diese Führungsköpfe erstrecken sind durch Schlitze 35, die eine Bodenfläche 36 bzw. eine Deckelfläche 37 des Rotors 2 in radialer Richtung durchsetzen.
  • In diesen Schlitzen~35 sind die Lagerbolzen 28 in radialer Richtung beweglich gelagert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind fünf Schlitze 35 gleichmäßig über den Umfang der Bodenfläche 36 bzw. Deckelfläche 37 verteilt. Die jeweilige Lage der Leistungsteile 3 in den Bohrungen 33 des Rotors 2 korrespondiert mit dem Verlauf von Steuerkurven 38,39, von denen je eine in die Innenflächen 18,19 des Deckels 5 einerseits bzw. des Bodens 4 andererseits eingestochen ist. In diese Steuerkurven 38,39 ragen die Führungsköpfe 34 der Lagerbolzen 28 hinein und werden in ihnen geführt, wenn sich der Rotor 2 im Innenraum 13 dreht. Darüberhinaus ist es möglich, die Führungsköpfe 34 drehbar in Gleitstücken 40 zu lagern, die ihrerseits verschieblich in den Steuerkurven 38,39 gleiten.
  • Die Steuerkurven 38,39 sind so zueinander angeordnet, daß diejenige des Deckels 5 lagegleich mit der des Bodens 4 ist, wenn das Gehäuse 1 zusammengeschraubt ist. Auf diese Weise verlaufen die Lagerbolzen 28 parallel zu den Achsstümpfen 11,12. Darüberhinaus sind die Steuerkurven 38,39 exzentrisch zu den Lagern 7,8 angeordnet. Die Exzentrizität der Steuerkurven 38,39 richtet sich nach dem Verdichtungsverhältnis das in den zwischen zwei Leistungsteilen 3 liegenden Kompressionsräumen erreicht werden soll. Bei einer Drehung des Rotors 2 führen somit die Leistungsteile 3 Bewegungen bezüglich des Rotors 2 aus. Diese Hubbewegungen führen dazu, daß in den Kompressionsräumen ein sich in diesen befindliches Medium verdichtet wird.
  • Bei der Drehung des Rotors 2 werden die Leistungsteile 3 durch die Führung in einerexzentrische Steuerkurve 38,39 aus einem Bereich geringer Umfangsgeschwindigkeit in einem Bereich großer Umfangsgeschwindigkeit gebracht. Dabei verschieben sich die Vorderkanten 27 in Richtung auf die zylindrischen Innenflächen 17.
  • Da die hohen Umfangsgeschwindigkeiten in der Verdichtungsphase auftreten, erfolgt diese in relativ kurzen Zeiträumen, so daß wenig Druckverluste beispielsweise an den Dichtelementen 22 auftreten können. Demgegenüber herrschen beim Ausstoßen der verdichteten Gase geringe Umfangsgeschwindigkeiten vor. Auf diese Weise erfolgt eine vollkommene Entleerung der Kompressionsräume, die sowohl bei Antriebsmaschinen als auch bei Pumpen von besonderer Bedeutung ist.
  • Bei der Drehung des Rotors 2 innerhalb des Gehäuses 1 werden die Leistungsteile 3 an den Innenflächen 17 des Ringes 7 entlanggeführt. Dabei dichten die Dichtelemente 30 die zwischen den Leistungsteilen 3 liegenden Kompressionsräume gegeneinander und gegen die Innenflächen 18,19 des Deckels 5 bzw. des Bodens 4 ab. Die Federelemente 32 sind so berechnet, daß in jeder Phase der Drehbewegungen die Dichtelemente 30 dichtend gegen die Innenflächen 17 anliegen.
  • Im Bereich der größten Entfernung der Leistungsteile 3 von der Innenfläche 17 des Ringes 6 ist der Einlaß des zu komprimierenden Mediums in die Kompressionsräume beendet.
  • Während der weiteren Drehung des Rotors 2 erfolgt die Kompression dieses Mediums. Im Bereich der größten Annäherung eines Leistungsteiles 3 an die Innenfläche 17 ist die Kompression beendet, so daß das komprimierte Medium aus Auslaßschlitzen ausgestoßen werden kann.
  • Während der weiteren Umdrehung des Rotors 2 wird die Entfernung der Vorderkanten 27 von den Innenflächen 17 zunehmend größer. In entsprechender Weise entfernen sich die Leistungsteile 3 von den Innenflächen 17. Auf diese Weise vergrößern sich die zwischen den Leistungsteilen 3 liegenden Kompressionsräume, so daß aufgrund des dadurch entstehenden Unterdruckes durch entsprechende Einlaßöffnungen zu komprimierendes Medium in die Kompressionsräume eintreten kann.
  • Während einer Umdrehung des Rotors 2 werden die Leistungsteile 3 in Form von Hubbewegungen über die ihnen zugeordneten Leistungsteile 3 geschoben bzw. von ihnen abgezogen. Jedes Leistungsteil 3 schiebt sich mit seinem Schlitz 29 über das ihm zugeordnete Dichtelement 30. Auf diese Weise wird erreicht, daß im Bereich der größten Kompression das Dichtelement 30 sehr weit in das ihm zugeordnete Leistungsteil 3 hineinragt und in diesem besonders gut geführt wird.
  • Nach dem Ausstoß des komprimierten Mediums gleiten die Führungsteile 3 wieder zurück in den Rotor 2, so daß nunlllehr eine gute Füllung der Kompressionsräume ermöglicht wird. Die Dichtelemente 30 sind so bemessen, daß sie in den Innenraum des Rotors 2 mit ihrer der Innenfläche 17 abgewandten Hinterkante 26 hineinragen.
  • Zu diesem Zwecke sind auch im Rotor 2 entsprechende Schlitze vorgesehen, in die die Dichtelemente 30 hineinragen. Um im Bereich der Dichtstreifen 22,23 eine gute Abdichtung der Kompressionsräume gegenüber dem Deckel 5 einerseits und dem Boden 4 andererseits herbeiführen zu können, sind in diesem Bereich kreisförmige Dichtstreifen ausgebildet, die mit einer großen Dichtfläche auf den Innenflächen 18 bzw. 19 des Deckels 5 bzw. Bodens 4 anliegen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Steuerkurven 38,39 auch als Magnete ausgebildet sein. Diese Magnete sind in Form von Magnetwicklungen entweder im Boden 4 oder im Deckel 5 oder in beiden angebracht und verlaufen dann auf einer Linie, die derjenigen der Steuerkurve 38,39 entspricht.
  • Andererseits ist es jedoch auch möglich, die Steuerungen der Hubbewegungen mit Hilfe von Magnetwicklungen 41 vorzunehmen, die sich durch den Ring 6 erstrecken. Diese Magnetwicklungen 41 ziehen die Leistungsteile 3 in Richtung auf die zylindrischen Innenflächen 17. Die entsprechenden Rückstellkräfte werden entweder von nicht dargestellten Federn oder Magneten aufgebracht, die im Bereich der Achsstümpfe 11,12 vorgesehen sind.
  • Darüberhinaus können sich im Ring 6 weitere Wicklungen 42 erstrecken, die als Statorwicklungen im Sinne des Stators eines Elektromotores ausgebildet sind. Diese Wicklungen 42 werden über Anschlüsse 43,44 beispielsweise mit einer Drehspannung verbunden, die im Ring 5 ein Drehfeld erzeugen. Dieses Drehfeld bewirkt, daß die Leistungsteile 3 um die Achsstümpfe 11,12 rotieren. Dabei dreht sich auch der Rotor 2. Es ist aber auch möglich, im Rotor 2 zusätzlich Ankerwicklungen anzubringen, um eine möglichst große elektromotorische Kraft zur Verfügung zu haben. Bei einer derart ausgestalteten Rotationskolbenmaschine bedarf es keines mechanischen Antriebs des Rotors 2, so daß auch die Achsstümpfe 11,12 fehlen können. Die Außenflächen des Deckels 5 einerseits und des Rin(Js 6 andererseits sind glatt und daher besonders billig herzustellen.
  • Schließlich ist es denkbar, im Ring 6 noch eine weitere Wicklung zur Erzeugung von elektro-magnetischen Kräften anzuordnen. Diese dienen dazu die Dichtelemente 30 möglichst dicht an die Innenflächen 17 zu ziehen. Auf diese Weise können auch die Federelemente 32 eingespart werden, so daß insbesondere Montagekosten beim Zusammenbau der Rotationskolbenmaschine erspart werden.
  • Darüberhinaus ist es nicht mehr notwendig, die Leistungsteile 3 bei einer mit Hilfe von Elektromagneten gesteuerten Rotationskolbenmaschine in Steuerkurven 38,39 zu steuern. Diese mechanische Steuerung sollte möglichst entfallen, da sie verglichen mit der elektromagnetischen Steuerung teuer in der Herstellung und Montage ist. Insbesondere können bei der elektromagnetischen Steuerung die Steuerkurven 38,39 sowie die Lagerbolzen 28 eingespart werden.
  • Die Führung der Leistungsteile 3 erfolgt ausschließlich mit Hilfe von Elektromagneten, so daß sogar der Rotor 2 überflüssig wird.
  • Schließlich ist es denkbar, die Steuerkurven 38,39 in ihrer mechanischen sowohl als auch in ihrer magnetischen Ausführungsform so zu verlegen, daß die Leistungsteile 3 während einer Umdrehung des Rotors 2 mehrere Hubbewegungen sowohl in Richtung auf die Innenflächen 17 als auch in entgegengesetzter Richtung durchzuführen. Dabei ist es beispielsweise möglich, während einer Umdrehung des Rotors 2 die Leistungsteile 3 so zu steuern, daß sie während einer Umdrehung des Rotors 2 die vier Takte eines Vier-Takt-Prinzips durchlaufen. In entsprechender Weise müssen dann die Ein- und Auslaßschlitze angeordnet werden.
  • Außerdem ist es auch möglich, mehrstufige Verdichtungen während einer Umdrehung der Leistungsteile vorzunehmen. Zu diesem Zwecke müssen entsprechende Uberströmkanäle und deren Steuerungen vorgesehen sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, den Rotor 2 bezüglich des Gehäuses 1 exzentrisch zu lagern. In diesem Falle werden die Leistungsteile 3 auf einer zum Gehäuse 1 konzentrischen Bahn geführt. Die für die Kompressionen notwendigen Hubbewegungen werden von zylindrischen Außenflächen 45 des Rotors 2 ausgeführt. Bei seinen exzentrischen Bewegungen gleitet der Rotor 2 über die Leistungs*eile 3, die einerseits als Schieber ausgebildet sind, die die gegeneinander angrenzenden Kompressionsräume gegeneinander abdichten, und die andererseits als Dichtelemente gegenüber dem Gehäuse 1 ausgebildet sind. Die Leistungsteile 3 können in diesem Falle als Flachschieber 46 ausgebildet sein, deren vorderen Schmalkanten 47 das Gehäuse 1 im Bereich des Rings 6 und dessen obere bzw. untere Schmalkanten 48 das Gehäuse 1 im Bereich des Deckels 5 bzw. des Bodens 4 beaufschlagen. Der Flachschieber 46 kann mit Hohlräumen versehen sein, um ihn leicht auszubilden.
  • An seiner vorderen Schmalkante 47 ist er mit einem Dichtelement 50 versehen, da s die Abdichtung des Flachschiebers 46 gegenüber der zylindrischen Innenfläche 17 besorgt.
  • Darüberhinaus ist der Flachschieber mit zwei einander weit- -gehend koplanar verlaufenden Breitflächen 51,52 versehen, die einander benachbarte Kompressionsräume 53,54 begrenzen. Entlang dieser Breitflächen 51,52 verlaufen im Bereich der Dichtstreifen 22,23 Dichtteile 55,56, die die Kompressionsräume 53,54 gegenüber dem Rotor 2 abdichten. Sie bilden mit den Dichtstreifen 22,23 Kreuzungspunkte, die durch eine Profilausbildung der Dichtteile 55,56 gasdicht sind.
  • Die Verwendung der Flachschieber 46 hat den Vorteil gegenüber den als zylindrische Kolben ausgebildeten Leistungsteilen 3, daß sie weniger Platz benötigen. Auf diese Weise ist es möglich, auf den Umfang der zylindrischen Innenfläche 17 mehrere Leistungsteile 3 anzuordnen als bei einer zylindrischen Ausbildung dieser Leistungsteile 3. Auf diese Weise kann die Leistung der Maschine erhöht werden.
  • Die Funktion der mit exzentrischen Rotor 2 ausgebildeten Rotationskolbenmaschine unterscheidet sich von derjenigen einer mit zentrisch gelagertem Rotor 2 dadurch, daß sie mit einer wesentlich höheren Leistung betrieben werden kann.
  • Bei genügend genauer Lagerung des Rotors 2 kann die mit exzentrischem Rotor 2 betriebene Rotationskolbenmaschine ohne Totraum arbeiten. Auf diese Weise verbessert sich das Kompressionsverhältnis und damit auch die Menge des von einer Pumpe verdichteten Gases bzw. die Leistung des in einer Expansionsmaschine expandierenden Gases.
  • Die Flachschieber 46 können in einer konzentrisch angeordneten Ringnut 57 auf Lagerbolzen 28 gefllllrtf werden.
  • Dardberhlnaus ist es auch denkbar, zur Lagerung der Lagerbolzen 28 in der Ringnut 57 Gleitstücke 40 zu verwenden.
  • Andererseits stehen aber zur Steuerung des exzentrischen Rotors 2 auch die für die Steuerung der mit einem exzentrisch gelagerten Rotor 2 ausgestatteten Ringkolbenmaschine bereits dargestellten elektromagnetischen Kräfte zur Verfügung.
  • Statt eines Flachschiebers 46 können im exzentrisch gelagerten Rotor 2 auch zylindrische Kolben 58 verwendet werden.
  • Diese zylindrischen Kolben weisen auf ihrer der Innenfläche 17 zugewandten Stirnfläche das Dichtelement 50 auf, das in einem entsprechenden Schlitz 59 geführt wird. Auch der zylindrische Kolben 58 wird auf einem Lagerbolzen 28 in einer konzentrischen Ringnut 57 geführt. Er ist zur Gewichtsersparnis mit einem Hohlraum 60 versehen, in dessen Bereich Kolbenringe 61 in entsprechenden Ringnuten 62 verlaufen.
  • Diese dichten den zylindrischen Kolben 58 in entsprechenden Bohrungen des Rotors 2 ab.
  • Bei einer Drehrichtung 63 in Richtung des Uhrzeigers vergrößert sich der vom Rotor 2 einerseits und dem Gehäuse 1 andererseits gebildeten Kompressionsraum 53 im Bereich von Einlaßschlitzen 63, die im Ring 6 in Drehrichtung hinter einer Umsteunr-Rtclle 64 angeordnet sind. Bei weiterer Drehung des Rotors 2 entfernt sich der Rotor 2 mit seiner äußeren zylindrischen Oberfläche 65 zunehmend weiter von der Innenfläche 17, so daß in den Kompressionsräumen 53 ein Unterdruck entsteht. Dieser saugt durch die Einlaßschlitze 63 das zu komprimierende Medium in die Kompressionsräume 53,54 ein.
  • An einem dem Umkehrpunkt 64 gegen-uberliegenden Kompressionspunkt 66 hat die zylindrische Oberfläche 65 des Rotors 2 ihre größte Entfernung von der zylindrischen Innenfläche 17 erreicht. Von diesem Kompressionspunkt 66 an nähert sich die zylindrische Oberfläche 65 wiederum mehr der zylindrischen Innenfläche 17, so daß das In die Kompressionsräume 53 eingeschlossene Medium koluprimiert wird. Noch bevor die Umkehrstelle 64 erreicht wird, sind im Ring 6 Ausßlaßschlitze 67 angeordnet, aus denen das in den Kompressionsräumen von der zylindrischen Oberfläche 65 komprimierte Medium ausgestoßen wird. An der Umkehrstelle 64 ist der Rotor 2 gegenüber den Leistungsteilen 3 soweit in Richtung auf die Innenfläche 17 gewandert, daß das gesamte Medium aus den Auslaßschlitzen 67 ausgestoßen worden ist.
  • Die Abdichtung der Flachschieber 46 im Bereich des Bodens 4 einerseits und des Deckels 5 andererseits erfolgt in der Weise, daß die SchmaLkanten 48 aufgrund der Kraft einer Feder 68 gegen die entsprechenden Flächen des Deckels 5 bzw. Bodens 4 gepreßt werden. Diese Feder 68 ist zwischen zwei Teilen 69,70 angeordnet, aus denen der Flachschieber besteht. Ein oberer Teil 69 ist dem Deckel 5, ein unterer Teil 70 dem Boden 4 benachbart. Zwischen diesen beiden Teilen 69,70 ist in einer entsprechenden Führung 71 die Feder 68 eingepaßt. Die Kraft dieser Feder 68 reicht aus, um die Teile 69,70 so gegen die Dichtstreifen 22,23 zu pressen, daß diese gasdicht an den entsprechenden Flächen des Bodens 4 einerseits und des Deckels 5 andererseits anliegen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, durch eine verschiebliche Lagerung der Achsstümpfe 11,12 innerhalb des Gehäuses 1 eine Steuerung der Füllmengen vorzunehmen, die beim Ansaugen in die Kompressionsräume einströmen. Auf diese Weise wird eine Verlagerung der Steuerkurven 38,39 bezüglich der Einlaß- bzw. Auslaßschlitze vorgenommen. Falls beispielsweise eine Nullförderung der als Pumpe geschalteten Rotationskolbenmaschine beabsichtigt ist, werden die Achsstümpfe 11,12 bezüglich des Gehäuses 1 so verschoben, daß die Kompressionsräume ihr kleinstes Volumen haben, wenn sie sich im Bereich des Einlaßschlitzes befinden. Auf diese Weise wird ausgeschlossen,daß zu komprimierendes Medium in die Kompressionsräume eindringt.
  • Die Kompression kann daher während des Umlaufs des Rotors 2 nicht entstehen. Zwischen dieser Stellung und der Maximalfüllung der Kompressionsräume kann durch eine stufenlose Verstellung der Achsstümpfe 11,12 jede Zwischenlage eingesteuert werden.

Claims (46)

  1. PATENTANSPRÜCHE X Verfahren zur Ausbildung eines Kompressionsraumes in einer Rotationskolbenmaschine, in deren Gehäuse sich ein Rotor dreht, in dem Leistunqsteile in radialer Richtung beweglich gelagert sind und bei der zwischen je zwei Leistungsteilen je ein Kompressionsraum ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Leistungsteilen (3) und dem Rotor (2) stattfindende Relativbewegung außerhalb des Rotors (2) gesteuert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Leistungsteilen (3) und dem Rotor (2) stattfindende Relativbewegung auf einer innerhalb der Bewegungsbahn des Rotors (2) verlaufenden Steuerkurve (38,39) gesteuert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Leistungsteilen (3) und dem Rotor (2) stattfindende Relativbewegung auf einer außerhalb der Bewegungsbahn des Rotors (2) verlaufenden Steuerkurve gesteuert wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Leistungsteilen (3) und dem Rotor (2) stattfindende Relativbewegung elektro-magnetisch geteuert wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hübe der Leistungsteile (3) bei einer Umdrehung des Rotors (2) gesteuert werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Umdrehung des Rotors (2) ein mindestens zweistufiges Verfahren gesteuert wird.
  7. 7. Rotationskolbenmaschine mit einem in einem zylindrischen Gehäuse zentrisch gelagerten Rotor, in dem Leistungsteile in radialer Richtung beweglich gelagert sind und bei der zwischen je zwei Leistungsteilen je ein Kompressionsraum ausgebildet ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Rotors (2) eine Steuerkurve (38,39) angeordnet ist, in der die Leistungsteile (3) formschlüssig geführt sind.
  8. 8. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (38,39) in Innenflächen (18,19) eines Bodens (7) bzw. Deckels (5) eingelassen ist, die das Gehäuse (1) an seinen einander gegenüberliegenden Stirnflächen abschließen.
  9. 9. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurven (38,39) entsprechend dem erwarteten Kompressionsverhältnis in den Boden (4) bzw. Deckel (5) eingelassen sind.
  10. 10. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurven (38,39) als Magnete ausgebildet sind.
  11. 11. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch7 bislo, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurven (38,39) als Dauermagneten ausgebildet sind.
  12. 12. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 7 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurven (38,39) als Elektromagnete ausgebildet sind.
  13. 13. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch7 bis12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurven (38,39) einen kreisförmigen Verlauf um einen exzentrischen Mittelpunkt aufweisen.
  14. 14. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurven (38,39) einen Verlauf aufweisen, der auf einer Umdrehung des Rotors (2) mehrere Hebungen und Senkungen aufweist.
  15. 15. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 14, dadurch yekennzeichnet, daß die Steuerkurven (38,39) einen der Durchführung eines Vier-Takt-Prinzips entsprechenden Verlauf aufweist.
  16. 16. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurven (38,39) einen der Durchführung eines mindestens zweistufigen Arbeitsablaufes entsprechenden Verlauf aufweist.
  17. 17. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsteile (3) von einem Lagerbolzen (28) durchsetzt sind, der am mindestens einem Ende in die Steuerkurve (38,39) hineinragt.
  18. 18. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbolzen (28) in Gleitsteinen schwenkbar gelagert ist, die in der Steuerkurve (38,39) gleitend gelagert sind.
  19. 19. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsteile (3) mit einer Schwenklagerung auf dem Lagerbolzen (28) gelagert sind.
  20. 20. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenklagerung als Bohrung (31) ausgebildet ist, die die Leistungsteile (3) durchsetzt.
  21. 21. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 7'bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbolzen (28) aus einem gute Gleiteigenschaften gegenüber dem Material des Deckels (5) bzw. Bodens (4) aufweisenden Werkstoff gefertigt ist.
  22. 22. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 7 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (38,39) innerhalb einer vom Rotor (2) bestrichenen Kreisbahn verläuft.
  23. 23. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (38,39) von Magneten gebildet ist, die in einem Teil des Gehäuses (1) angeordnet sind, der sich in radialer Verlängerung einer von den Leistuntsteilen (3) bestrichenen Bahn erstreckt.
  24. 24. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil von einem Ring (6) gebildet wird, der mit einem Deckel (5) bzw. Boden (7) abgedeckt das Gehäuse (1) bildet.
  25. 25. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 23 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß im Ring (6) des Gehäuses (1) Wicklungen zur Erzeugung einer auf den Rotor (2) wirkenden elektromotorischen Kraft vorgesehen sind.
  26. 26. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Ring (6) Wicklungen zur Erzeugung einer auf die Leistungsteile (3) wirkenden elektro-motorischen Kraft vorgesehen sind.
  27. 27. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 2G, dadurch gekerlnzeichnet, daß im Ring (6) Wicklungen zur Erzeugung von elektro-magnetischen Kräften zum Anziehen der die Leistungsteile (3) gegenüber dem Ring (6) abdichtenden Dichtelemente (30) vorgesehen sind.
  28. 28. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsteile (3) mit Rückzugfedern versehen sind, die sie entsesen der Richtunq der von den Magneten erzeugten Kräfte beaufschlagen.
  29. 29. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) eine Ankerwicklung aufweist.
  30. 30. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) exzentrisch im Gehäuse (1) gelagert ist und die Leistungsteile (3) auf einer zum Gehäuse (1) konzentrischen bann gefünrt sina.
  31. 31. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsteile (3) einerseits als die Kompressionsräume gegeneinander abgrenzende Schieber und andererseits als Dichtelemente gegenüber dem Gehäuse (1) ausgebildet sind.
  32. 32. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 30 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsteile (3) als Flachschieber ausgebildet sind, deren Schmalkanten das Gehäuse (1) im Bereich des Rings (6) einerseits und des Deckels (5) bzw. Bodens (4) andererseits dichtend beaufschlagen und dessen Breitfläche in einer Dichtung den Rotor (2) beaufschlagt.
  33. 33. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 30 bis 3M; dadurch gekennzeichnet, daß der Flachschieber einen den Deckel (5) dichtend beaufschlagenden Oberteil und einen den Boden (4) dichtend beaufschlagenden Unterteil aufweist und daß sich die beiden Teile mit einer Feder gegeneinander abstützen.
  34. 34. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) mit segmentartigen Dichtteilen den Deckel (5) bzw. den Boden (4) beaufschlagt.
  35. 35. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Leistungsteilen (3) und dem Rotor (2) eine Dichtleiste angeordnet ist.
  36. 36. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 3o und 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsteile (3) als zylindrische Kolben ausgebildet sind, die im Rotor (2) mit Kolbenringen gelagert sind.
  37. 37. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 30 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsteile (3) innen hohl sind.
  38. 38. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsteile (3) in einer Steuerkurve (38,39) geführt sind.
  39. 39. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (38,39) im Deckel (5) verläuft.
  40. 40. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (38,39) im Boden (4) verläuft.
  41. 41. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 38, dadurch gekennzei21net, daß je eine Steuerkurve (38,39) im Deckel (5) und Boden (4) verläuft.
  42. 42. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (38,39) als eine Führungsnut ausgebildet ist.
  43. 43. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (38,39) als Magnetbahn ausgebildet ist.
  44. 44. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 30 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb des Rotors (2) eine Antriebswicklung im Gehäuse (1) angeordnet ist.
  45. 45. Rotatlonskolbenmaschinen nach Anspruch.7 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) in einem Schiebelayer (72) gelagert ist, das aus der Mitte des Deckels (5) bzw.
    Bodens (4) in Richtung auf die Einlaßschlitze (63) verschieblich ist.
  46. 46. Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 45 dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebelager eine stufenlos ventellbare Stellvorrichtung (73) aufweist.
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