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Pumpe oder Kompressor mit sichelförmigem Arbeitsraum und nach Art
eines Exzenters . sich bewegendem Ringkolben Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf Pumpen und Kompressoren, bei denen ein ringförmiger Kolben in einem ringförmigen
Arbeitsraum, der einerseits durch eine feste Stirnwand und andererseits durch eine
mit dem Ringkolben verbundene Stirnwand oder Deckscheibe abgeschlossen ist, eine
exzenterartige Bewegung ausführt, wobei eine die Ein- und Auslässe scheidende Trennwand
in einen Schlitz des Ringkolbens eingreift. Bei derartigenMaschinen kann die Kolbenschlitzwandung
entweder an der Trenmvand abdichtend anliegen, oder es kann die Breite des Schlitzes
größer sein als die Stärke der Trennwand, so daß die Schlitzwandung die Trennwand
nicht berührt.
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Es ist bei diesen Maschinen im allgemeinen notwendig, den in der ringförmigen
Arbeitskammer sich bewegenden Ringkolben irgendwie zu führen, weil sonst infolge
ungleichförmigen Verschleißens die Lebensdauer der Maschine sehr gering wird, insbesondere
wenn die Maschine bei höheren Tourenzahlen arbeiten soll.
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Die bisher bekannten Vorrichtungen zur Führung des Kolbens stellen
keine praktisch befriedigenden Lösungen des Problems dar. So hat man bei Maschinen
mit gegen die Trennwand anliegender Kolbenschlitzwanjung vorgeschlagen, die gegeneinander
anliegenden Dichtungsflächen gleichzeitig auch die Führung des Kolbens übernehmen
zu lasen. Diese Lösung des Problems ist zwar theoretisch richtig, praktisch jedoch
unbrauchbar, weil es sich gezeigt hat, daß die Trennwand einem derartig starken
Verschleiß ausgesetzt wird, daß sehr bald Undichtigkeiten entstehen. Mit anderen
«'orten, es ist nicht zweckmäßig, die zur Abdichtung dienenden Flächen gleichzeitig
zur Führung des Kolbens zu verwenden. Ferner ist es sowohl bei Maschinen mit gegen
die Trennwand anliegender Kolbenschlitzwandung als auch bei Maschinen, bei denen
die Schlitzwandung die Trennwand nicht berührt und eine Führung des Kolbens unmittelbar
durch die Trennwand somit nicht möglich ist, vorgeschlagen worden, auf der Außenseite
-der mit dem Ringkolben verbundenen Deckscheibe einen Führungszapfen anzuordnen,
der entweder in eine Führungsnut des Maschinengehäuses eingreift oder mit einem
im Maschinengehäuse gelagerten Gelenksystem verbunden ist. Auch diese Lösung hat
sich aber als wenig gut erwiesen, weil infolge des Angreifens derFührangslraft an
einem von der Mittelebene des Ringkolbens entfernt liegenden Punkte ein Drehmoment
entsteht, welches bestrebt ist, die Deckscheibe und damit den Ringkolben zu kippen,
wodurch erst recht ein ungleichfÜmiger Verschleiß auftritt.
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Nach der vorliegenden Erfindung werden die obenerwähnten Nachteile
vermieden oder wenigstens sehr vermindert durch Verwendung einer besonderen Führungsvorrichtung,
die aber zum Unterschied von den bekannten Vorrichtungen unmittelbar zwischen der
Deckscheibe und der Trennwand angeordnet sind.
Die Erfindung besteht
insbesonders darin, daß die Führungsmittel für den Ringkolben entweder mit d- ,-r
Deckscheibe verbunden sind und in die Trennwand eingreifen oder von der Trennwand
getragen werden und in die Deckscheibe eingreifen. Auf diese «"eise wird der Angriffspunkt
der Führungskraft der Mittelebene des Ringkolbens nähergerückt und folglich das
den Kolben kippende Drehmoment vermindert. Die Führungsvorrichtung besteht zweckmäßig
aus einer zwischen der Trennwand und der Deckscheibe angeordneten Zapfen- und Nutenverbindung.
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Auf den beiliegenden Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes wiedergegeben.
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Abb. x zeigt eine Ausführungsform der Maschine im Längsschnitt. Bei
dieser Ausführungsform liegt die Kolbenschlitzwandung an der Trennwand an.
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Abb.2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie II-II der Abb. i.
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Abb. 3 zeigt einen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform
etwa nach III-III der Abb. 2.
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Abb.4 und 5 stellen eine weitere besondere Ausführungsform in ähnlicher
Weise wie in Abb. 3 dar.
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Abb. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Maschine im Längsschnitt.
Bei dieser Ausführungsform wird die Trennwand nicht von der Kolbenschlitzwandung
berührt.
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Abb. 7 stellt einen Querschnitt durch die Maschine der Abb. 6 dar.
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Abb.8 zeigt einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Abb. 7.
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Abb. 9 zeigt einen Schnitt nach der Linie N-1 der Abb.6.
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Abb. io und ii zeigen im Längs- bzw. Querschnitt eine weitere Ausführungsform
einer -Maschine, bei der die Kolbenschlitzwandung nicht gegen die Trennwand anliegt.
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Abb. 12 und 13 zeigen in größerem Maßstab Einzelheiten dieser Ausführungsform.
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Abb. 14 und 15 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der Querwand
im Querschnitt. Abb. 16 bis i9 schließlich zeigen verschiedene Anordnungen der Führungsvorrichtung.
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Nach Abb. i und 2 trägt eine Fußplatte 2 einen Körper i, in welchem
die von konzentrischen Zvlinderflächen 3 und .i begrenzte Ringkammer @ aufgenommen
ist. In dieser Kammer führt der Ringkolben 5 eine linearexzentrische Bewegung aus,
derart, daß er mit der Außenseite immer an der Zylinderfläche 3 und mit der Innenseite
immer an der Zylinderfläche .f an einer Stelle anliegt, wodurch die gezeigten sichelförmigen
Arbeitsräume entstehen. Mit dem Ringkolben ist die Deckscheibe 6 starr verbunden,
welche die Ringkammer nach außen hin abdichtet. Gleichzeitig liegt die Stirnwand
des Ringkolbens abdichtend an der inneren ebenen Begrenzungsfläche der Ringkammer
an.
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Die Deckscheibe 6 ist zentral mit einem nabenförmigen Teilversehen,
der auf einer Hülse 9 gelagert ist. Diese Hülse ist ihrerseits auf einem Kurbelzapfen
;sowohl radial als auch axial beweglich angeordnet. Wie aus der Abb. 2 hervorgeht,
ist der Kurbelzapfen mit zwei einander gegenüberliegenden ebenen Führungsflächen
versehen und greift in die entsprechend ausgebildete längliche Aussparung der Hülse
ein. Der Kurbelzapfen ist mit der Antriebswelle 7' verbunden, welche in einem mit
dem Körper i verbundenen deckelähnlichen Teil 8 gelagert ist. Das zentrale Loch
in der Deckscheibe 6 ist durch eine Platte io gedeckt.
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Zwischen dem Kurbelzapfen 7 und der Hülse 9 ist in geneigter Lage
eine Feder 12 angeordnet, welche auf den Ringkolben und die Deckscheibe teils einen
radial nach rechts (s. Abb. i) gerichteten, teils einen a.ial gerichteten Druck
ausübt. Außerdem kann auf der Außenseite der Deckscheibe ein Druckmittel wirken,
welches in dem von dem Deckel 15 gebildeten Raum 14 enthalten ist. Auf diese «"eise
wird die nötige Dichtung erzielt.
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-Nach Abb. i und 2 besteht die Trennwand oder Querwand aus einem mit
zwei einander gegenüberliegenden ebenen und parallelen Flächen i6' versehenen zylindrischen
Körper 16, der in kreisbogenförmigen Aussparungen 18, i9 in den Wänden 3 und .4
drehbar gelagert ist. Der Ringkolben 5 ist mit einem Schlitz 17 versehen, dessen
Wandung abdichtend an den ebenen Flächen der Trennwand anliegt. Auf entgegengesetzten
Seiten der Trennwand sind die Ein-und Auslaßöffnungen 2o, 21 zur Ringkammer angeordnet.
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Die Kolbenführung besteht aus einem auf der Deckscheibe angeordneten
Zapfen 27, der in eine -Nut 26 in. der Trennwand eingreift und mit seinen ebenen
und parallelen Führungsflächen mit der -lutenwandung zusammenwirkt.
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Wie aus Abb. 3 hervorgeht, kann der Führungszapfen zweckmäßig mit
Hilfe eines Bolzens 28, eines Kreuzkeiles 29 und einer Mutter 3o an der Deckscheibe
6 befestigt sein.
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abb. .i und 5 zeigen eine Ausführungsform der Wand 16, bei der diese
in zwei geuignetenveise gleich große Teile 31, 31 geteilt ist, wobei der Führungszapfen
27' auf der einen Seite abgeschrägt ist und mit einem in Führungen 32 geführten
und unter dem Eüifluß einer Feder 34 stehenden Keilstück 33 zusammenwirkt, wobei
die Feder 34. gegen einen Ansatz 35 auf dem Fühningszapfen gestützt ist, so daß
dessen Außenfläche, die zusammen mit der Außenfläche des Keilstückes Führungsflächen
bildet, gegen die Innenseiten der Wandteile 31 gedrückt wird. Hierdurch werden die
Wandteile 31 auch gegen ihre Lagerflächen 18, i9 gedrückt,
und man
erhält mit der .beschriebenen Vorrichtung somit eine selbsttätige Ausgleichung für
die bei sämtlichen Gleitflächen vorkommende Abnutzung.
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Nach den Abb. 6 bis g wird der Führungszapfen 36 von der Trennwand
16 getragen und ist mit einem würfelähnlichen Kopf 36' versehen, der in einer Nut
37 in der Deckscheibe 6 gleitet. Diese Ausführungsform ist also weiter nichts als
eilte Umkehrung der in den Abb. 1 bis 3 gezeigten. Nach den Abb. 6 bis g liegt die
Kolbenschlitzwandung nicht an der Trennwand an, vielmehr ist ein geringer Zwischenraum
38 frei gelassen. Die Trennwand kann daher fest angeordnet sein. Der Zapfen 36 muß
dabei selbstverständlich drehbar gelagert sein. Die Wände 3 und 4 bilden ein Stück
mit dem Abschlußdeckel 3'. Von der Ausführungsform nach den Abb. 1 bis 3 unterscheidet
sich die zuletzt besprochene Ausführungsform auch dadurch, daß die Antriebswelle
7' in einem deckelartigen Teil S' gelagert ist, der mit der Fußplatte 2 verbunden
ist, während das Ringgehäuse 5' mit diesem Teil 8' abnehmbar verbunden ist.
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Abb. 1o bis 13 zeigen eine andere Form der Führungsvorrichtung. Die
Trennwand 16 ist hier ebenfalls fest angeordnet. Wie aus der Zeichnung ersichtlich,
hat die Trennwand eine mit Schraubengewinde versehene Bohrung, in welche von der
einen Seite her eine Befestigungsschraube 39 eingeschraubt ist. Von der anderen
Seite her ist ein Bolzen 40 ,(s. Abb. 12) eingeschraubt, der mit einem schwach konischen
Hals 40' versehen ist, welcher gegen eine entsprechende konische Erweiterung am
Ende des Bohrloches anliegt. Der Bolzen ist mit einer zylindrischen Verlängerung
40" versehen, auf der ein Würfel 41 drehbar gelagert ist. Am Ende der Verlängerung
ist ein Kopf vorgesehen. Der Würfel ist in axialer Richtung etwas verschiebbar auf
der zylindrischen Verlängerung, wie durch den Zwischenraum 42 angedeutet, so daß
ein Festklemmen desselben nicht stattfinden kann. Der konische Hals 40' dient außer
als Anschlag beim Einschrauben des Bolzens auch zur Zentrierung der als Lagerzapfen
dienenden zylindrischen Verlängerung. Zu diesem Zweck ist der Bolzen zwischen dem
Gewindeteil 40 und dem konischen Teil verjüngt, wie aus Abb.12 ersichtlich ist.
In der Deckscheibe 6- ist ein radialer Schlitz 43 aufgenommen, und in diesem Schlitz
gleitet der drehbare Würfel 41, wobei die parallelen Führungsflächen 41' des Würfels
an der Schlitzwandung entlang gleiten.
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Wegen der verschiedenenAbstände derWände 3 und 4 von der Mitte der
Maschine und wegen der verschiedenen Temperaturen, die im Betrieb bei den beiden
Zylinderwänden herrschen, hat es sich bisweilen als schwer erwiesen, eine zuverlässige
Dichtung bei der Querwand zwischen den Einlaß- und Ablaßöffnungen zu erhalten. Um
die damit verbundenen Nachteile zu beseitigen, können die Mittel zur Befestigung
der Querwand benutzt werden, die aus Abb.14 ersichtlich sind. In diesem Fall wird
die Querwand 16 (unabhängig davon, ob sie mit einer Schraube 39 befestigt
ist oder nicht) mit einer Anzahl von Stiften 44 an ihrem Platz festgekeilt, wobei
diese Stifte aus einem Stoff mit größerer spezifischer Wärmeausdehnung bestehen
als das Material der Wände 3, 4 und 16. Diese Stifte 44 sind teilweise in die Wand
16 und teilweise in die Zylinderwände 3 und 4 versenkt. Da bei verschiedener Wärmedehnung
eine Neigung zu Undichtheiten zwischen den Anliegungsflächen auftritt, so dehnen
sich die Stifte 44 immer mehr aus als das übrige Material und bilden somit eine
Dichtungspackung zwischen den Teilen. Es kann natürlich genügen, nur einen solchen
Stift bei jeder Anliegungsfläche anzuordnen, insbesondere wenn diese Stifte einen
verhältnismäßig großen Durchmesser haben, aber der Sicherheit halber können zwei
Stifte bei jeder Anliegungsfläche vorgesehen werden, wie aus Abb. 14 ersichtlich
ist.
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In Abb. 15 wird angedeutet, daß das gleiche Ergebnis auf andere Weise
erreicht werden kann. In diesem Falle wird vorgeschlagen, daß die ganze Querwand
16 aus einem Material mit größerer Dehnungszahl ausgeführt wird als die dieselbe
umgebenden Teile, und die Querwand ist in den Zylinderwänden 3 und 4 versenkt, ungefähr
wie in Abb. i und 2 angegeben ist. Die Querwand braucht nicht drehbar gelagert zu
sein, sondern kann mittels einer Schraube auf gleiche Weise befestigt sein, wie
oben beschrieben worden ist, was nicht hindert, daß sie mit runder Querschnittsform
ausgeführt sein kann, um die Herstellungsarbeit zu erleichtern.
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Die Abb. 16 bis ig zeigen einfachere Führungsvorrichtungen für kleine
Maschinen. Nach Abb. 16 und 17 ist die Trennwand 16 mittels einer Schraube 45 befestigt.
Die Schraube hat einen zylindrischen Kopf 45', der in denSchlitz43 der Deckscheiben
eingreift und als Führungszapfen dient. Nach Abb. 18 ist der Kopf 45" der Schraube
nicht zylindrisch, sondern länglich mit zwei gekrümmten Führungsflächen ausgebildet.
Nach Abb. 1g schließlich ist die Trennwand 16 in einem Stück mit einer zu ihrer
Befestigung dienenden Schraube 46 ausgeführt, auf der die Mutter 47 sitzt. Am anderen
Ende trägt die Trennwand einen Zapfen 48, welcher in den Schlitz 43 der Deckscheibe
eingreift. Auf dem Zapfen kann gegebenenfalls ein Gleitwürfel ähnlich dem Würfel
41 der Abb.12 drehbar gelagert sein.
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Schließlich wäre auch die Ausführungsform denkbar, daß die Trennwand
drehbar gelagert und mit einem wiirfelähnlichen Vorsprung versehen ist, der in den
Führungsschlitz oder die Führungsnut der Deckscheibe eingreift.