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Maschine mit kreisschwingendem Wälzkolben Die Erfindung betrifft eine
Wälzkolbenmaschine, die an sich bekannt ist. Durch die Erfindung soll, ähnlich,
wie es bei den Widdern geschieht, die Energie einer reichlich strömenden Flüssigkeit
oder eines Gases so ausgenutzt werden, daß ein Teil der Flüssigkeit auf größeren
Druck gebracht wird.
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Dieser Vorgang ist auch umgekehrt denkbar. Z. B. kann eine verhältnismäßig
kleine, aber hochgespannte Flüssigkeitsmenge in die Maschine zu dem Zweck eingeführt
werden, eine größe Menge Flüssigkeit auf verhältnismäßig geringe Höhe zu heben.
Dabei würden sich die entspannte Arbeitsflüssigkeit und die Nutzflüssigkeit im Austritt
vereinigen.
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Die Erfindung besteht darin, daß ein Teil des Zahnkranzes eines Wälzkolbens
den Antriebsmotor der Pumpe und der übrige Teil des Zahnkranzes die eigentliche
Pumpe bildet in der Weise, daß stets ein Teil der Zahnräume des Umfanges zur Aufnahme
der Energie abgebenden Flüssigkeit (oder eines Gases) dient, während gleichzeitig
aus einem Teil der übrigen Zahnräume die entspannte Arbeitsflüssigkeit und aus dem
Restteil der Zahnräume die hochgespannte Nutzflüssigkeit abgeführt wird.
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Bei der Maschine nach der Erfindung soll sich also der gesamte Vorgang
der Arbeitsübersetzung in einem einzigen Zahnkranz abspielen, dabei sind - um bei
dem Beispiel des Widders zu bleiben- der Motorteil der Maschine sowohl als der Pumpenteil
in einem einzigen Zahnkranz untergebracht. Da hierbei der Ausgleich der Arbeiten
sich unmittelbar in der Peripherie der Maschine abspielt, bleiben die Lager von
dem Kräftefluß unberührt. Sie können also klein und einfach ausgebildet werden.
Hierin liegt der besondere Vorteil der Erfindung.
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Von dem Wälzkolben wird dabei auch die Steuerung der Maschine vorgenommen;
hierzu ist der Wälzkolben mit Steuerschlitzen versehen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform des Erfindungsgedankens sollen
an Stelle des einen Wälzkolbens zwei Wälzkolben angeordnet werden, von denen der
eine lediglich als Steuerorgan dient, während die Förderung von dem anderen Wälzkolben
vorgenommen wird.
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Die Erfindung ist in den beifolgenden Abbildungen z bis 5 beispielsweise
dargestellt. Abb. r ist ein Querschnitt durch die Maschine für den Fall, in dem
der einzige Wälzkolben sowohl die Verdrängung als die Steuerung übernimmt.
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Abb. z ist die Ansicht auf die Maschine bei abgenommenem Deckel.
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Abb. 3 ist der Querschnitt durch die Maschine für den Fall, daß die
beiden Hauptfunktionen des Wälzkolbens, nämlich Verdrängung und Steuerung, in
je einen Teilkolben verlegt sind.
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Abb. q. und 5 sind die Ansichten auf die beiden Teilwälzkolben bei
abgenommenem Deckel.
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In einem bestimmten Augenblick möge der Wälzkolben 99 relativ zum
Gegenkolben too die in der Abb. 2 gezeichnete Lage haben. In
dieser
Lage bestimmen die beiden Dichtungspunkte ioi und io2 die Trennung der Zone des
Arbeitsdrucks von den übrigen Zonen. Links der Verbindungslinie ioi bis - io2 herrscht
der Zulaufdruck, also der Druck der Arbeitsflüssigkeit, dadurch, daß die in Richtung
des Pfeiles 98 eintretende Arbeitsflüssigkeit, die sich im Ringraum 103 verteilt
hat, durch .die Schlitze 104 in den Arbeitsraum 105 eindringt. Der Kolben erfährt
hierdurch eine Drehkraft in Richtung des Pfeiles i o6.
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Wie aus Abb. 2 hervorgeht, wird der Kanal io8 in der rechten Gehäusewand
nach Abb. i durch den Steuerschlitz zog mit dem Hochdruckraum io7 in Verbindung
gebracht, so daß also die Hochdruckflüssigkeit dauernd in den Ringraum iio und von
hier durch den Anschluß i i i zur Verwendungsstelle gefördert werden kann. Zur gleichen
Zeit entweicht aus den Räumen 112 und 113 die Arbeitsflüssigkeit, die ihre
Energie an den Wälzkolben abgegeben hat.
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Wie aus Abb. a hervorgeht, ist zu diesem Zweck durch den Steuerschlitz
114 eine Verbindung zwischen .den Räumen ii-c und 113 einerseits und dem Ringraum
115 andererseits hergestellt. Die verbrauchte Arbeitsflüssigkeit kann also durch
den Anschluß 116 ins Freie entweichen. Eine eigentliche Lagerung des Wälzkolbens
99 ist im vorliegenden Beispiel nicht nötig, da sich die Energieübertragung innerhalb
des starren Wälzkolbens vollzieht. Daher genügt es im dargestellten Beispiel, die
übliche Führung durch die Zahnköpfe durch die beiden Rollen 117 zu unterstützen,
die auf dem gemeinsamen Zapfen 118 gelagert sind und welche den Wälzkolben auf dem
Zapfen i 19 bzw. auf der Ringbahn 12o abstützen.
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Die geschilderte Aufteilung der gesamten Zahnräume des Wälzkolbens
ist nur als Beispiel aufzufassen. Es steht im Belieben des Konstrukteurs, je nach
Erfordernis die drei Gruppen (Eintritt, Austritt der Hochdruckflüssigkeit, Austritt
der Arbeitsflüssigkeit) zu vertauschen.
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Um insbesondere bei :Maschinen kleinerer Leistung die Form der Zähne
zu vereinfachen, kann nach der Erfindung der eine Wälzkolben 99 der Abb. i in zwei
Teilkolben aufgelöst werden, die sich in der Wirkung gegenseitig bedingen. Diese
Lösung ist in Abb. 3, 4 und 5 dargestellt.
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Die Maschine nach Abb. 3 zeigt also zwei Wälzkolben 57 und 58. Jedoch
ist Kolben 58 lediglich ein Steuerorgan, welchesmit derVerdrängung der Flüssigkeit
nichts zu tun hat. Kolben 57 dagegen besorgt nur die Verdrängung der Flüssigkeit.
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Die Abb.3 läßt erkennen, daß im dargestellten Beispiel zwei verschiedene
Exzentrizitäten für die Kolben gewählt wurden. Aus der Zahl der verschiedenen Möglichkeiten
ist die gezeigt, bei welcher diese Exzentrizitäten zwar gleichgerichtet, aber von
verschiedener Größe sind.
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Die Führung des Kolbens 57 ist in an sich bekannter Weise durch Bohrungen
61 vorgesehen, die um feste Zapfen 6o schwingen. Die zahnartigen Verlängerungen
des Kolbens 57 sind von der Aufgabe der Führung befreit. Die Gegenzähne 62 des feststehenden
Teiles 63 laufen in Zapfen 64 aus, die auch besonders eingesetzt sein können. Die
Zapfen 64 dienen im Zusammenarbeiten mit den kreisförmigen Ausnehmungen 65 lediglich
zur Abdichtung. Die Berührungs- und Dichtungspunkte 64 und 64' begrenzen den oberen,
64" und 64"' den unteren Abschlußraum. Zwischen 64' und 64" liegt der Hochdruckraum,
während die Räume zwischen 6q."' und 64 zur Aufnahme der Arbeitsfljissigkeit dienen.
Die kreisschwingende Drehung geschieht in der Richtung des Pfeiles 73.
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Der Querschnitt durch die Maschine in der Ebene der Steuerscheibe
ist in Abb.5 gezeigt. Hier tragen die Zähne einen ganz anderen Charakter schon deswegen,
weil sie -im Gegensatz zu den Zähnen des Kolbens - keine Dichtung am Umfang übernehmen
müssen.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist leicht verständlich. Die Flüssigkeit
gelangt in der Richtung des Pfeiles 66 in den Ringraum 67, der auf seinem ganzen
Umfang durch einen Ringschlitz dauernd mit dem Raum 75 in Verbindung steht, in welchem
die Steuerscheibe 58 ihre kreisschwingende Bewegung ausführt.
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Wie die Abb. 5 zeigt, gelangt die Druckflüssigkeit aus Raum 75 durch
die offenstehenden Steuerschlitze 69 in die drei zwischen 64"' und 64 liegenden
Arbeitsräume 71. Sie gibt ihre Energie an den Kolben ab, indem sie ihn in der Pfeilrichtung
antreibt. Nach der Arbeitsleistung tritt die Druck- ; flüssigkeit über Kanal 69'
in die Aussparung 68 der Steuerscheibe und von dort über Kanal 72 in den Ringraum
7.6, der mit dem Anschluß 77 zum Ablauf in Verbindung steht. Der Hochdruckraum 74
entläßt die in ihm enthaltene Flüssigkeit durch Kanal 69" über die Aussparung
68 der Steuerscheibe in die Druckschlitze 78 und von dbrt in den Ringraum 79, der
mit dem Anschluß 8o in Verbindung steht.
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In den Abb. 3 bis 5 ist gezeigt, wie man die Funktionen des Arbeitskolbens
und der Steuerscheibe streng trennt. Es sind aber Fälle denkbar, in denen -insbesondere
aus Bearbeitungsrücksichten -ein kleinerer oder
größerer Teil der
Steuertätigkeit vom Verdrängerkolben mit übernommen wird. Nach der obigen Beschreibung
ist die besondere Darstellung dieser Möglichkeit, nicht mehr nötig.
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Es ist ferner leicht möglich, mittels an sich bekannter Steuerungsvorrichtungen
eine Regulierung der Arbeitsräume derart vorzusehen, daß das feste Volumenverhältnis
zwischen Zulauf- und Nutzwassermenge, wie es durch die Lage der Steuerkanten in
den beschriebenen Beispielen gegeben ist, beeinflußt werden kann. Die Regulierung
geschieht durch Veränderung der Lage der Steuerkanten zueinander.