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Kolbenmaschine mit parallel zur Welle in einem drehbaren Zylinderblock
angeordneten Zylindern und mit einer im Deckel angeordneten Verteilerscheibe Die
Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine mit parallel zur Welle in einem drehbaren
Zylinderblock angeordneten Zylindern und mit einer im Deckel angeordneten Verteilerscheibe,
bei der die Zylinderräume durch Öffnungen von geringerem Durchmesser als der Zylinderdurchmesser
mit der Verteilerscheibe in Verbindung stehen. Bei den bekannten Maschinen dieser
Bauart zeigt sich der Übelstand, daß infolge der Tatsache, daß der die Kanäle am
Zylinderende umgebende ringförmige Teil der Zylinderwandung der Wirkung des Treib-
oder Arbeitsmittels in den Zylindern ausgesetzt ist, die Stirnfläche des Zylinderblockes
mit großem Druck gegen die Verteilerscheibe gepreßt wird und demzufolge zwischen
den betreffenden Flächen ein großer Reibungswiderstand auftritt. Dies hat eine bedeutende
Verschlechterung des Wirkungsgrades sowie eine schädliche Wärmeentwicklung in der
Maschine zur Folge. Gemäß der Erfindung soll daher der erwähnte übelstand dadurch
beseitigt werden, daß an der Berührungsfläche zwischen Verteilerscheibe und Zylinderblock
entweder im Zylinderblock oder in der Verteilerscheibe flache Taschen oder Kanäle
vorgesehen sind, welche quer zu der Bewegungsrichtung des Zylinders oder Zylinderblocks
in bezug auf die Verteilerscheibe verlaufen und bei der Umdrehung periodisch mit
den Zylindereinlaßkanälen in Verbindung treten. Hierdurch wird erreicht, daß ein
Teil des in den Zylindern befindlichen verdichteten Treib- oder Arbeitsmittels in
die flachen Taschen oder Kanäle eintritt und eine Entlastung der aufeinandergleitenden
Flächen des Zylinderblocks und der Verteilerscheibe bewirkt, wodurch die an der
Berührungsfläche auftretenden Reibungskräfte herabgesetzt werden. Gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung werden eine oder mehrere der Taschen oder Kanäle der
Verteilerscheibe durch nach außen sich öffnende Rückschlagventile o. dgl. mit einer
Abführleitung in Verbindung gebracht. Hierdurch wird erreicht, daß die Maschine,
wenn sie als Verdichter arbeitet, auch bei wechselnden Drücken einen guten Wirkungsgrad
besitzt.
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Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes, und zwar ist Fig. z ein Längsschnitt durch den für die
Erfindung in Betracht kommenden Teil einer Kolbenmaschine, deren Kolben mit einer
Taumelscheibe in Verbindung stehen.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Verteilerscheibe
der
Maschine mit den Entlastungskanälen.-Fig.3 ist ein Längsschnitt durch einen Einzelteil
der Maschine, und Fig. 4 ist eine Vorderansicht zu Fig. 3. Ein Zylinderblock io
ist auf einer Welle 15
drehbar zwischen zwei äußeren Deckeln angebracht, von
denen nur der eine Deckel i i in der Zeichnung dargestellt ist. Die beiden Deckel
werden durch Bolzen i2 zusammengehalten. Der Deckel i i ist als Verteilerscheibe
ausgebildet und liegt an der bearbeiteten Innenfläche 17 gegen die zugekehrte Stirnfläche
des Zylinderblockes io an. Der Zylinderblock io enthält eine Anzahl parallel verlaufender
Zylinderbohrungen 14, welche in gleichen Abständen voneinander konzentrisch zu seiner
Achse liegen. Die Welle 15 ist in Kugel- oder Rollenlagern 16 gelagert.
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In den Zylindern gleiten Kolben 18, welche mittels einer nicht dargestellten
Taurnelscheibe in bekannter Weise hin und her bewegt werden: Die Verteilerplatte
enthält zwei Einlaßöffnungen i9, 2o und eine Auslaßöffnung 21. Diese Öffnungen liegen
konzentrisch zu der Welle 15 und in gleichem Abstand von dem Mittelpunkt wie die
Kolben 18.
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Die Einlaßöffnungen i9, 2o sind so angeordnet, daß sie mit den Kanälen
22 der Zylinder zur Deckung gelangen, sobald die Kolben sich von der Verteilerscheibe
fortbewegen, wobei die Länge der Öffnungen in der Umfangsrichtung so bemessen ist,
daß eine Verbindung zu dem Innenraum der Zylinder während des ganzen Saughubes besteht.
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Die Auslaßöffnung 2i ist kürzer und dort angeordnet, wo die Kolben
ihre innere Totlage erreichen. Die Länge der Auslaßöffnung ist so bemessen, daß,
wenn die Maschine als Verdichter verwendet wird, das im Zylinder befindliche Arbeitsmittel
während des Rückwärtshubes aus dem Zylinder austreten kann, während der Druck im
Zylinder gleich oder größer ist als der Gegendruck, gegen den der Verdichter arbeitet.
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Die Einlaßöffnung 2o steht mit einer Zuleitung 24 in dem Deckel i
i in Verbindung. In ähnlicher Weise ist die Auslaßöffnung 2i mit einer Ableitung
25 in dem gleichen Deckel verbunden. Zwischen dem Ende der Einlaßöffnung 2o und
dem Anfang der Auslaßöffnung a1 befindet sich an der Verteilerscheibe ein längerer
Weg ohne Öffnung. Infolge der Verdichtung des Arbeitsmittels in den Zylindern wird
deren Stirnfläche mit beträchtlichem Druck gegen die Verteilerscheibe gepreßt. Zwecks
Vermeidung der hieraus sich ergebenden Nachteile sind erfindungsgemäß radiale Taschen
oder Kanäle 23 an der Fläche i; der Verteilerscheibe vorgesehen. Diese Kanäle sind
in dem bereits erwähnten Raum zwischen dem Ende der EinlaBöfnung 2o und dem Anfang
der Auslaßöffnung 21 angeordnet.
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Jeder der Kanäle 23 wird, wenn sich einer der Zylinder über ihn hinwegbewegt,
mit einem Teil des verdichteten Arbeitsmittels angefüllt, und zwar stets unter dem
Druck, welcher in. dem Zylinder bei der betreffenden Stellung vorhanden ist. Hat
sich nun der Zylinder an dem Kanal vorbeibewegt, so bleibt das Arbeitsmittel zwischen
dem Kanal und der Stirnfläche des Zylinderblocks eingeschlossen und wirkt nun in
der Weise auf den Zylinderblock, daß die Berührungsfläche zwischen Verteilerscheibe
und Zylinderblock entlastet wird. Durch geeignete Ausbildung der Kanäle oder Taschen
kann die Entlastung in beliebigenGrenzen geregelt werden, und überdies besteht der
Vorteil, daß der Angriffspunkt der Entlastungskräfte annähernd dem der Belastungskräfte
gegenüberliegt.
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Eine abgeänderte Ausführungsform kann für Verdichter angewendet werden,
welche mit wechselnden Arbeitsdrücken arbeiten. Zu diesem Zweck stehen einige von
den Entlastungskanälen (Fig. 3 und 4) in unmittelbarer Nähe der Auslaßöffnung des
Verdichters über eine Kammer 32 in der Verteilerscheibe 11 mit der Druckleitung
25 in Verbindung, welche %ich unmittelbar an die Auslaßöffnung anschließt. Zwischen
den Entlastungskanälen 23 und der Kammer 32 sind Bohrungen 33 vorgesehen, die mittels.
Kugelventile 34 verschlossen sind. Die Kgeln sind derart angeordnet, daß sie sich
beim Öffnen von dem Zylinder entfernen. Hierdurch wird erreicht, daß, sobald der
Leitungsdruck unter den Druck sinkt, der in den Zylindern vorhanden ist, wenn diese
an einem der Entlastungskanäle ankommen, Luft durch die Kugelventile über die Kammer
32 in die Leitung abfließt.
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Zur Erzielung eines günstigen Abflußquerschnittes ist es zweckmäßig,
wenigstens zwei Kugeln für je einen Entlastungskanal vorzusehen; andererseits ist
es unerwünscht, die Anzahl der Teile übermäßig zu erhöhen. Am günstigsten ist die
Anordnung der Kugeln in Gruppen zu vier, von denen je zwei in zwei nebeneinanderliegenden
Kanälen liegen, wobei nur eine Verschlußschraube 35 für vier Kugeln vorgesehen ist.
Die Verschlußschraube ist in die den Kugeln gegenüberliegende Wandung der Kammer
32 eingeschraubt und weist innerhalb der Kammer einen plattenförmigen Ansatz 36
auf, gegen welchen die Kugeln beim. Öffnen zur Anlage kommen können.
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Bei Maschinen, welche als Kraftmaschinen Verwendung- finden, können
gegebenenfalls die Entlastungskanäle als zusätzliche Einlaßöffnungen ausgebildet
werden, die einen veränderlichen
Abschiuß ermöglichen. Zu diesem
Zweck werden die Kanäle in der bereits beschriebenen Weise mit einer besonderen
Kammer in Verbindung gebracht, und die Steuerung dieser Verbindung erfolgt durch
Ventile, die von Hand oder selbsttätig, beispielsweise durch einen Regler, gesteuert
werden, der eine Anzahl von Kanälen zugeschaltet und somit während eines größeren
Teiles des Arbeitshubes der Maschine Luft zuführt. Die Steuerung kann durch eine
Kurvenscheibe erfolgen, welche die Ventile nacheinander öffnet, so daß bei geringer
Belastung nur wenige Ventile offenstehen, während bei steigender Last die Zahl der
geöffneten Ventile sich entsprechend vermehrt.