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Drehkolbenmaschine Gegenstand der Erfindung ist eine Drehkolbenmaschine
nach Patent 5o6 9o9.
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Bei den Gegenstand des Hauptpatents bildenden Drehkolbenmaschinen
sind Kolben innerhalb eines feststehenden Gehäuses in Abständen voneinander angeordnet,
-welche in einem para11elwandigenArbeitsraum umlaufen und sich dabei in periodischem
Kreislauf abwechselnd einander nähern oder voneinander entfernen. Bei diesen Maschinen
wurde die Innenwand des Arbeitsraumes durch ein konzentrisch im Gehäuse zwischen
den Kolben angeordnetes Glied, insbesondere eine von diesen frei getragene Hülse,
gebildet.
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Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß bei Verwendung eines
Paares Kolben die exzentrisch auf einer oder mehreren exzentrisch zur Arbeitskammer
angeordneten Treibscheiben gelagerten Kolben unter Fortfall der konzentrisch zur
Gehäusewand des Arbeitsraumes angeordneten Nabe oder Hülse unter Belassung eines
gewissen Spielraumes zwischeneinander angebracht werden. Es hat sich nämlich herausgestellt,
daß die die Kolben voneinander trennende Hülse oder Nabe nicht unbedingt zum Betriebe
der Maschine erforderlich ist und daß Undichtigkeiten durch den Spielraum zwischen
den Kolben nicht auftreten. Unter ständiger Veränderung dieses Spielraumes von einem
Mindestbis zu einem Höchstbetrag können sich die Kolben also -während des Umlaufs
einander nähern oder voneinander entfernen.
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Bei einer Ausführungsform hat beispielsweise eine Zweikolbenpumpe
nach der Erfindung ein Gehäuse, das eine kreisrunde Arbeitskammer bildet, in welcher
zwei Kalben mit glatter Oberfläche eng benachbart miteinander arbeiten. Eine exzentrische
Treibscheibe hat Schwingachsen, mit denen die Kolben durch wirkliche oder gedachte
Kurbelarme verbunden sind. Statt einer Treibscheibe kann auch ein Paar Treibscheiben
benutzt werden, um dadurch einen symmetrischen Antrieb zu erhalten.
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Die Kolben werden bei ihrem Lauf rund durch die Arbeitskammer durch
Fliehkraft nach außen gedrückt und vollführen eine schwingende Bewegung um die obengenannten
Schwingachsen, so daß die Kolben in der Arbeitskammer mit einer im wesentlichen
rollenden, aber nicht gleitenden Berührung umlaufen. Die schwingende Bewegung bewirkt,
daß die Kolben sich einander nähern
und voneinander entfernen und
daher den Raum zwischen sich verengen und erweitern. Seitlich sind Ein- und Auslaßöffnungen,
die von Ventilen gesteuert sein können, so gelegt, daß sie in geeigneter Beziehung
zu den Erweiterungen und Verengerungen stehen.
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Die Höchstgrenze des Spiels zwischen den beiden Kolben hängt von der
Leistung, der Art der zu pumpenden Flüssigkeit und der Drehzahl ab. Im allgemeinen
ist die Länge der wirklichen oder gedachten Kurbelarme wesentlich größer als die
der Exzentrizität zwischen Treibscheibe und Gehäuse.
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Der größte Spielraum, der während jeder Umdrehung zweimal auftritt,
besteht dann, wenn die Verbindungslinie der Schwingachsen der Kolben durch das Hauptdrehzentrum
geht.
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Das Abrollen der Kolben kann dadurch erreicht werden, daß diese lose
Hülsen bilden, welche zylindrische Körper umgeben, oder indem man sie als ringförmige
Kugel- oder Rollenlager ausbildet.
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Die Rollhülsen drehen sich bei der Arbeit der Maschine in entgegengesetzten
Richtungen an der Stelle, wo sie sich mit einem gewissen Spielraum berühren. Die
Flüssigkeit, welche von den Oberflächen der Rollhülsen mitgenommen wird, ruft an
dieser Stelle eine Wirbelbildung hervor, die als Dichtung gegen einen Durchtritt
der Förderflüssigkeit zwi-_-schen den Rollhülsen bis auf einen verhältnismäßig zu
vernachlässigenden Betrag wirkt.
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Um die Saughöhe zu erhöhen, können auf der Treibscheibe Klötze zur
Ausfüllung des toten Raumes vorgesehen werden.
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Das Fassungsvermögen der Pumpe kann dadurch verändert werden, daß
die Exzentrizität zwischen Treibscheibe und Gehäuse verändert wird.
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Die Zeichnungen zeigen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Abb. z ist eine Ansicht von vorn, Abb. 2 ein senkrechter Schnitt und
Abb. 3 eine Ansicht einer Ausführungsform mit abgenommenem Deckel von vorn.
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Abb. q. ist eine Vorderansicht, Abb. 5 eine Seitenansicht und Abb.
6 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform mit abgenommenem Deckel von vorn.
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Endlich ist Abb. 7 eine Vorderansicht, Abb.8 eine Vorderansicht mit
abgenommenem Deckel und Abb.9 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform im
Schnitt.
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Abb. io zeigt schematisch die Bildung des Spielraumes zwischen den
Kolben in sechs Stellungen.
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Die Ausführungsform nach Abb. i, 2 und 3 ist vorzugsweise für eine
Pumpe o. dgl. bestimmt. Das Gehäuse i besitzt eine Deckelplatte 7 und bildet so
eine runde Kammer 2 und ein Lager 3 für eine Welle q.. Diese ist zu der Kammer 2
exzentrisch gelagert. Auf der' Welle q. sitzt eine Treibscheibe 5, die zum Teil
in der ringförmigen Ausnehmung des Gehäuses i liegt und mit Klötzen 6 zur Ausfüllung
des toten Raumes versehen ist, die bis dicht an die Deckelplatte 7 des Gehäuses
i hervorragen und zwischen sich die Kolben 8 und 9 aufnehmen. Die Kolben 8 und 9
schwingen um Achsen io und i i, die in der Drehrichtung der Maschine vor den Zentren
der Kolben 8 und 9 liegen, wenn diese als Pumpe gebraucht wird. Bei jeder Umdrehung
der Kolben 8, 9 nähern und entfernen sie sich voneinander, wodurch bei entsprechender
Anordnung der Saug- und Drucköffnungen 12 und 13 die Flüssigkeit gefördert
wird.
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In Abb. i bewirken- die Kolben 8 und 9 zugleich die Öffnung und Schließung
der Saug- und - Drucköffnung. 12 ist die Saugöffnung, die -in dein Deckel 7 gebildet
wird, und i2a der EinlaßStutzen, der zu ihr hinführt. 13 ist die Austrittsöffnung,
die ebenso in der Platte 7 gebildet wird, und 1311 der Austrittsstutzen. Die Kolben
8 und 9 laufen in Abb. i und 2 in der Pfeilrichtung um und öffnen und schließen
abwechselnd bei ihrem Umlauf die Saug- und Austrittsöffnungen, indein sie, sich
einander nähern, um die Arbeitskammer, solange die Austrittsöffnung 13 offen ist,
zu verkleinern, und sich voneinander entfernen, um die Arbeitskammer zu vergrößern,
solange die Saugöffnung 12 offen ist.
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Abb. q., 5 und 6 zeigen eine ähnliche Pumpe, bei welcher das Gehäuse
i axial verlängert ist, um ein langes Lager für die Welle q. zu bilden.
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Die Arbeitsweise ist die vorbeschriebene, doch ist der Austrittsstutzen
durch das verlängerte Gehäuse z geführt, ausgehend von der Austrittsöffnung. 13,
die in der Gehäuserückwand gebildet ist. Die Flüssigkeit, die durch die Maschine
tritt, wird durch die radial angeordnete Öffnung 14 herausgedrückt, während die
Saugöffnung 12 ihren Einlaßstutzen 15 vorn-im Deckel ? besitzt.
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Die Kolben 8, 9 undioder die feststehende Kammer 2 können zur besseren
Dichtung mit einem nachgiebigen Baustoff bekleidet sein. Mich können Mittel vorgesehen
sein, um Undichtigkeiten längs der Welle vorzubeugen: Weiter können Vorkehrungen
getroffen sein, um durch Änderung der Exzentrizität, mit welcher die Maschine arbeitet,
das Fassungsvermögen der Maschine zu verändern. Ein Beispiel hierfür ist in den
Abb. 7, 8 und 9 gezeigt. Die Deckelplatte Z ist zu dem Gehäuse i beweglich angeordnet.
Die Haltebolzen 2o gehen durch die langen Schlitze 20a in der Deckelplatte 7, so.
daß diese bewegt
werden kann. Die Deckelplatte bildet dabei die
Bahn für die Rollhülsen. Die Saugöffnung ist mit 21 bezeichnet und die Austrittsöffnung
mit 22. Diese Öffnungen sind in dem Gehäuse i ausgebildet und haben einen Einlaß
Zia und einen Auslaßstutzen 22d. Die Arbeitskammern sind so angeordnet, daß sie
zu den entsprechenden Zeiten mit den öffnungen 21, 22 durch weitere Kanäle 23, 24
verbunden sind, die einander diametral gegenüber in den Teilen 6 liegen, wobei zwischen
deren Vorderfläche und dem Deckel 7 ein Zwischenraum 25 für diesen Zweck gelassen
ist. Die Kanäle 23, 24 sind nur so groß, daß die öffnungen 21, 22 niemals durch
sie verbunden werden.
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Die Arbeitsweise- ist ähnlich der oben beschriebenen.
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Die Kolben laufen in der Pfeilrichtung um (Abb. 7) und nähern sich
einander zur Verkleinerung des Arbeitsraumes, solange die Austrittsöffnung 22 durch
eine der Kanäle 23 oder 24 offen ist; sie entfernen sich voneinander zur Vergrößerung
des anderen Arbeitsraumes, welcher sich zu der Saugöffnung 2 1
hin durch den
anderen der Kanäle 23 oder 24 öffnet.
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Das in Abb. io dargestellte Schema zeigt sechs verschiedene Kolbenstellungen
während eines Umlaufs. Der entstehende Spielraum ist übertrieben groß dargestellt.
Aus der Abbildung ist die Zusammenarbeit der Kolben und ihre Bewegung zu- und voneinander
deutlich ersichtlich. Die Umdrehung erfolgt in Pfeilrichtung.
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Maschinen nach der Erfindung sind als Pumpen mit hoher Drehzahl sehr
geeignet. Ein Anwendungsbeispiel ist der Gebrauch als betriebssichere Pumpe auf
einer Turbinen-«-elle, beispielsweise als ölpumpe für die Schmierung der Turbine.
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Ein Entwurf einer Pumpe nach der vorliegenden Erfindung sieht 15
ooo Umdrehungen in der Minute vor bei einem Druck von 1,8 kg sowie eine Leistung
von 18o bis 230 1 in der Stunde.
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Bei solcher Leistung besitzen die Kolben oder Rollhülsen einen Durchmesser
von etwa bis zu 12,65 mm, die Arbeitskammer einen solchen von 25,4 mm. Bei einer
Arbeitskammer von 50,8 mm Durchmesser haben die Kolben oder Rollhülsen einen
Durchmesser von etwas weniger als 25,4 mm.