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Maschine mit kreisschwingendem Kolben Es sind Arbeitsmaschinen bekannt,
bei welchen eine Scheibe, ein Ring o. 4-l. mit Vorsprüngen versehen sind, die sich
im großen und ganzen radial nach außen oder innen erstrecken und die, von einem
Exzenter oder einer Kurbel angetrieben, kreisschwingende Bewegungen ausführen. Die
Scheibe oder der Ringmacht dabei die Drehung des Exzenters um seine Achse nicht
mit, vielmehr schwingt jeder Punkt des beweglichen Teiles auf einem Kreise mit dem
Radius und dem Drehsinn des Exzenters.
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Bei den bekannten Maschinen dieser Bauart wurde aber die Steuerung
des von der Maschine geförderten Mittels (Flüssigkeit, Gas) oder des Energie erzeugenden,
in die Maschine geleiteten Mittels in solche Teile der Maschine verlegt, welche
eine reine Drehbewegung ausführen: Bei hohen Drehzahlen entstehen dann für die Steuerungsteile
hohe Relativgeschwindigkeiten, also große Abnutzung. Nach der Erfindung bedient
man sich des Vorteils, den die kreisschwingende Bewegung bietet, nämlich des Vorteils
der trotz hoher Drehzahl geringen Geschwindigkeit auch für die Steuerung. Zu diesem
Zweck übernehmen die nach außen oder innen gerichteten (im großen und ganzen radialen)
Vorsprünge selbst die Steuerung, indem sie Steuerungskanäle freigeben oder überdecken,
welche in den Seitenwänden angebracht sind, zwischen denen der Kolben dicht gleitet.
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Die Erfindung ist in den Abb. i bis 3-beispielsweise dargestellt,
und zwar bedeutet Abb. i einen Längsschnitt durch die Maschine, die hier beispielsweise
eine Pumpe darstellt, welche unter den Flüssigkeitsspiegel versenkt gedacht ist,
Abb. 2 eine Aufsicht auf einen Scheibensatz im vergrößerten Maßstäbe. Die dünn ausgezogenen
Druckschlitze liegen in der oberen Scheibe, die in dieser Abbildung als durchsichtig
vorausgesetzt wird, Abb. 3 eine zweistufige Pumpe.
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Nach der Abb. 2 dreht sich das Exzenter in der Richtung des Pfeiles
i. Während des kleinen Ausschlages, der dem Winkel y entspricht, führt die Scheibe
2 einen Hub in der Richtung des Pfeiles i aus. Durch die beiden Abdichtungsstellen
3 und 4 wird für den betrachteten Augenblick der Bewegung der Raum zwischen dem
Umfang der Scheibe 2 und der Innenbegrenzung der feststehenden Scheibe 5 in zwei
Teile zerlegt. Die im unteren Raum (also in der Zeichnung unterhalb 3, q.) enthaltene
Flüssigkeit wird also, während neue Flüssigkeit in dem in der Zeichnung .oben gelegenen
Raum angesaugt wird, zum Teil verdrängt. Im beschriebenen Beispiel ist die . feste
Wand 5 von nahezu gleicher Dicke wie die angetriebene Scheibe 2. über und unter
den beiden Scheiben ä und 5 (s. Abb. i) liegen zwei weitere Seheiben 6 und 7, welche
die Saug- bzw. Druckschlitze enthalten und die nach der in Abb. i gezeigten Art
zusammen mit der festen Scheibe 5 zwischen starken Flanschen 8 und 9 des Üasr-binengehäuses
festgespannt werden. Die bewegliche Scheibe 2
zeigt eine Anzahl
von Zähnen. i o, deren Form lediglich mit Rücksicht auf die weiter unten beschriebenen
Abdichtungsnotwendigkeiten entstanden ist. Viele andere Formen der Zähne sind möglich.
Die Zähne brauchen durchaus nicht in der bewegt-en Scheibe ,2 zu liegen. Sie können
ebensogut der festen Scheibe 5 oder einem Teil des Gehäuses zugehören. Auch andere
Lösungen sind denkbar. Es kommt nur darauf an, daß die Umhüllungen der Vorsprünge
1o im Gegenspiel mit den entsprechend ausgebildeten Wänden 1i der Gegenscheibe 5
eine gute Abdichtung zwischen der Saug- und Druckseite gewährleisten: Während der
kleinen Bewegung, in der der Winkel y durchlaufen wird, müssen -beispielsweise die
Kanten 3 und q. der Fest- und Arbeitsscheibe einander möglichst dicht berühren,
damit die zwischen Arbeitsscheibe und Wand eingeschlossene Flüssigkeit nicht zurückfließen,
sondern gegen den Förderdruck durch die in der oberen Scheibe 7 angeordneten (in
Abb.2 dünn ausgezogen dargestellten), Druckschlitze gepreßt werden kann.
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Im betrachteten Augenblick gleiten außerdem die. Zahnkanten 12 an
der Gegenkante 13 der festen Scheibe derartig, daß eine gute Führung der Arbeitsscheibe
2 gegeben ist.
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Die Flanken 1q. und 15 der Zähne dienen zur Steuerung der Ein- und
Austrittsöffnungen. Aus der Abb. 2 geht hervor; da,ß während der Zeit, in der der
kleine Wirikel y durchlaufen. wird, die Eintrittskanäle 16 (untere Hälfte der Zeichnung)
geschlossen sind, während die Druckschlitze 17 mehr oder weniger offenstehen. In
der oberen Hälfte der Zeichnung sind die Eintrittskanäle geöffnet und die Druckschlitze
geschlossen; mit anderen Worten, in der unteren Hälfte der Abb. 2 ist die. Dri<ekperiode,
in der oberen die Saugperiode dargestellt.
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Wie bei einem Sternflugzeugmotor wandert nun der für einen Augenblick
der Bewegung geschilderte Zustand während einer vollen Exzenterdrehung von Zahn
zu Zahn weiter,.so daß nach dem gewählten Beispiel eine auf den Umfang gleichmäßig
verteilte Förderung der Flüssigkeit geschieht.
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Wie der Saug- und Druckvorgang wandert auch der Vorgang der Abdichtung
bei 3 und q. sowie der Führung bei 12 und 13 von Zahn zu Zahn weiter. Dabei kann
man die Formen der Zähne und der Ausnehmungen so wählen, daß auch benachbarte Zähne
bereits an der Abdichtung bzw. Führung teilnehmen.
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Der Aufbau der Maschine ist aus Abb. i ersichtlich. 18 ist die verlängerte
Welle des (der Einfachheit halber nicht gezeichneten) bekannten Antriebsmotors,
welche in den beiden Lagern ig und 2o geführt ist. Der Axialschub- wird in bekannter
Weise, z. B. durch ein Kammlager im Motor, aufgenommen. Auf die Welle 18 ist das
Exzenter 21 aufgekeilt, das unter Zwischenschaltung einer Druckbuchse 22 auf dieArbeitsscheibe
2 wirkt. Die ' Flüssigkeit tritt von 23 her in den Gehäuseuntertei12q. und von da
durch die mit Eintrittsschlitzen 16 versehene Scheibe 6 ein.
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Der Flansch a5 dient zum Befestigen des (nicht gezeichneten) Antriebsmotors,
der im gewählten Beispiel flüssigkeitsdicht' eingekapselt gedacht ist: Die geförderte
Flüssigkeit gelangt durch die Druckschlitze 17 der Scheibe 7 in den Gehäuseoberteil
26, welcher in.27'einen Anschluß zur Druckleitung zeigt.
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Die Scheiben 2, 5, 6, 7 werden am besten aus Blech gestanzt. Bei größeren
Scheibenstärken können die Scheiben aus mehreren gestanzten Einzelblechen zusammengenietet
oder sonstwie verbunden werden.
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Die auf der Welle befestigte Scheibe 28 wird zur dynamischen Auswuchtung
der bewegten Maschinenteile, insbesondere des Exzeuters, ausgebildet.
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In Abb: 3 ist eine zweistufige Pumpe dargestellt, deren zwei Arbeitsscheiben
2 und 2' vom gleichen Exzenter 21 angetrieben werden. Das Exzenter zum Antrieb der
zweiten Arbeitsscheibe 2.' kann auch versetzt zum ersten Exzenter angeordnet werden.
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Der Vorteil der Erfindung liegt in der Möglichkeit, bei hohen Drehzahlen
und gleichmäßiger Förderung und bei der Vermeidung von besonderen Abschlußorganen
verhältnismäßig -sehr kleine Relativgeschwindigkeiten sowohl zwischen Flüssigkeit
und! Maschinenteilen als zwischen den in der Flüssigkeit arbeitenden festen und
beweglichen Maschinenteilen zu erhalten.
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Der auf die Scheiben ausgeübte Axialdruck, der durch die Differenz
zwischen Einlauf- und Förderdruck entsteht, kann durch Parallelschaltung von zwei
Arbeitsscheiben (mit unterem und oberem Einlauf) oder durch ähnliche Maßnahmen aufgehoben
werden. Bei mehr- oder vielstufigen Maschinen nach der Erfindung kann; man zu diesem
Zweck verschiedene Gruppen von Stufen bilden, die gegeneinandergerichtete Axialkräfte
aufweisen. Diese Gruppen können parallel öder hintereinander geschaltet werden.
Es ist auch in einfacher Weise möglich, Vorkehrungen zu treffen, wonach man zwei
einfache Arbeitsscheiben nach Belieben parallel oder hirltereinander schalten kann,
so daß mit dem gleichen Motor die doppedte Wassermenge bei einfacher Höhe oder die
doppelte Höhe bei einfacher Wassermenge gefördert werden kann. Alle diese Maßnahmen
ändern nichts am Wesen der Erfindung.