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Drehkolbenkraftmaschine mit sichelförmigem Arbeitsraum und mit durch
das Betriebsmittel an die Gehäuseinnenwand angedrückten Flü?elkolben Die Erfindung
bezieht sich auf Drehkolbenkraftmascliinen mit sichelförmigem Arbeitsraum, bei denen
das Arbeitsmittel zunächst durch in den Gehäusedeckeln angeordnete bogenförmige
Schlitze in die Schlitze der Flügelkolben tritt, die für diese in der Kolbentrommel
vorgesehen sind. Dann erst wird das Arbeitsmittel in den Arbeitsraum- gelassen,
um auf die Flügel treibend zu wirken.
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Der Gegenstand der Erfindung besteht darin, der Maschine zu ermöglichen,
beim Angehen unter Last ein hohes Drehmoment zu entwickeln.
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Die Erfindung verwendet eine .bekannte Einrichtung, um das Druckmittel
den Schlitzen zuzuführen, in denen die Flügelkolben liegen, um diese Flügel auswärts
zu drücken und dadurch das Abströmen des Druckmittels uin die äußeren Kanten der
Flügel herum nach Möglichkeit zu verringern. Solche Einrichtungen bestehen in bogenförmigen
Schlitzen in den Endplatten des Zylinders, mit denen die inneren K?nten der Flügel
nacheinander in Verbindung kommen.. Die inneren Kanten der Flügel werden ferner
mit dem Arbeitsraum zwischen Läufer und Zylinder verbunden.
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Bisher wurden die Läuferschlitze unmittelbar mit der Arbeitskammer
durch radiale Kanäle im Läufer verbunden. Bei diesen früheren Einrichtungen wurde
beim Aufdrehen des Drosselventils Luft in dieArbeitskainmer zwischen Läufer und
Zylinder annähernd zu derselben "Zeit zugelassen, zu der der Druck den Flügelschlitzen
zugeführt wurde. Dies hatte zur Folge, daß, bevor die Flügel fest gegen die Umfangs"caiid
des Zylinders angedrückt wurden, der Druck in der Arbeitskammer gegen die äußeren
Kanten der Flügel wirkte und den auswärts gerichteten Anpreßdruck überwand, so daß
ein Überströmen des Arbeitsmittels um dieäußeren Kanten der Kolbenflügel herum erfolgen
konnte. In manchen Fällen konnte infolgedessen die Maschine bei großer Belastung
überhaupt nicht anlaufen.
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Gemäß des Erlindung muß das Druckmittel, das zuerst den inneren Kanten
der Flügel zugeführt wird, durch eine Reihe längerer Kanäle strömen, bevor es den
Arbeitsraum erreicht, welche Kanäle so angeordnet sind, daß die Bildung von Druck
im Arbeitsraum so lange verzögert wird, bis die, Kolbenflügel fest gegen die Zylinderwand
angedrückt sind. Diese Kanäle bestehen in längeren Wegen im Läufer, die das Druckmittel
nach einer zweiten Reihe bogenförmiger Schlitze in den Endplatten führen, aus
denen
es, zu der Arbeitskammer zwischen, Läufer und Zylinderübertritt.
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Ein weiterer Gegenstand der -Erfindung besteht darin, die Maschine
mit gleich gutem Wirkungsgrad in beiden Drehrichtungen laufen zu lassen. Zu diesem
Zwecke sind erfindungsgemäß die beiden Gruppen von gekrümmten Schlitzen symmetrisch
auf gegenüberliegenden Seiten des Läufers angeordnet und so lang ausgebildet, daß
derAnpreßdruck gegen die innere Kante des Flügelkolbens fortdauern kann, nachdem
der Flügel von cletn gekrümmten Schlitz getrennt ist, der der Arbeitskammer das
Druckmittel zuführt. Bei den früher bekannten Anordnungen, die einen radialen Kanal
verwenden, der die innere Kante des Flügels mit der Arbeitskaninier verbindet, konnte
man nicht für beide Drelrt-iclittnigen den größten Wirkungsgrad erreichen, da der
Kanal bei der einen Drehrichtung vor <lein dazugehörigen Flüf;el voreilte und
bei der andern Drehrichtung dein Flügel nacheilte, indem keine Einrichtung vorgesehen
war, uni diese Kanäle rechtzeitig zu schließen.
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Die weiteren Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
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I3in Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung in elf
Figuren dargestellt. Fig. t ist eilt 1.<ingssclinitt mit dein Steuerventil in
neutraler Stellung; Fig.2 ist eine Endansicht von rechts mit abgenommener Steuerkurbel;
Fig. 3 ist ein Längsschnitt nach Linie 3-3 in I# ig. .1; ' l# i-. .I ist eiti Querschnitt
nach Linie 4-4-der I# ig. t , der aber das Steuerventil in der Stellung für Vorwärtsdrehung
-zeigt; 'I#ig. S ist ein Ouerschnitt nach Linie 5-5 der P-1-. i mit we-gelassenem
Läufer; Fig. 0 und ; sind Teilschnitte entsprechend den Fig. 4. und 5, die aber
das Steuerventil in der neutralen Stellung zeigen; Fig.8 ist in größerem Maßstab
eine Endansicht des Läufers, die die Stellung des Zylinders und die Ein- und Auslaßöffnungen
des Läufers punktiert zeigt; Fig. y ist in kleinerem Maßstab eine Endansicht des
Läufers in derselben Richtung wie in Fig. 8 gesehen, die den Zylinder zeigt, während
der Läufer weggebrochen ist, damit eine der Zylinderendplatten sichtbar wird; Fig.
io ist ein Längsschnitt nach der gebrochenen Linie io-io der Fig. q.; ° Fit-. i
i ist ein Längsschnitt nach der gebrochenen Linie i i-i i ' der Fig. 5.
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Die Maschine besteht aus dem Gehäuse i und Zylinderköpfen 2 und 3,
die durch Bolzen .4 angeschraubt sind und Lager 211 und 311 für die Wellenstummel
Sa, 511 des Läufers a
tragen. Der Wellenstummel 5v ragt über den Kopf 3 und
das Lager 311 hinaus und trägt einen Keil 5c für die Kraftabnahme. In dein oberen
Teil des Gehäuses i liegt das Steuerventil 6, das eine beschränkte Drehbewegung
ausführen kann und dessen Wellenende (a durch eine Stopfbüchse 7 des Zylinderkopfes
2 herausragt und auf seinem freien Ende eine Kurbel 6° trägt. Anschläge 6c und 6d
(Fig. ?) am Ventil 6 legen sich gegen einen festen Anschlag 8. atn Kopf 2
(F ig. i und 2) und begrenzen adurch die Bewegung des Ventils 6. An dem Zylinderkopf
2 ist eine Leitung g für das Druckmittel angebracht, die mit dem einen Ende der
Kammer in Verbindung steht, in. der (las Ventil 6 sitzt, während au dem Zylinderkopf
3 (las Auslaflrohr to befestigt ist. I?inc Scheidewand 6L' am Ventil 6 trennt die
Einlaßleitung (ler Druckluft von der Auslaßleitung.
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Der Läufer 5 liegt exzentrisch innerhalb einer zvlindrisclien Buchse
i i, die mit dein Gehäuse i verbunden ist. Dieser Läufer 5 besitzt, wie inan besonders
aus .l erkennt, radial<. Schlitze 12, in denen verschiebbar Flügel 13 angeor(htet
sind. Diese Flügel 13 werden durch Druckluft geien die Buchse i i angedrückt. Ztt
diesem Zwecke ist die Maschine so ausgebildet, daß clie Druckluft zuerst unter die
Flügel 13 gelassen und dann in die At-1)eitsl:atnnicr geführt wird.
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Wie man aus Fig. i i erkennt, sind die Schlitze 12 in der Mitte zwe4kniäßig
tiefer als an den Enden des Läufers, und dementsprechend sind die Flügel 13 geformt.
Zur Erleichterung der Einführung von Frischluft nach dein mittleren "feil jedes
Schlitzes 12 enthalt der Läufer j seitliche Bohrungen 129, so dafi die Luft auf
die Länge der Schlitze unter die Flügel strömen kamt. Die Schlitze 12 kommen an
ihren verbreiterten "feilen 12a nacheinander über bogenförmige Kanäle 1511 (oder
je nach der Drehrichtung 16a) zu stehen, die den Läuferkanälen 1.211 Frischluft
zuführen und in den Endplatten icg und 2o des Zylinders liegen: Aus Fig. 8 ,erkennt
man, daß jeder Flügel an seiner inneren Kante auf einem beträchtlichen "feil seines
Weges über dem Kanal i511 steht und demgemäß während dieses Zeitraumes auswärts
gegen die Zylinderwand angedrückt wird, wodurch die Abdichtung der äußeren Kante
des Flügels bewirkt wird.
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Nachdem die Frischluft die Flügel nach auswärts getrieben hat, wird
sie durch eine Reihe von, Öffnungen und Kanälen in die Arbeitskammer geführt, wo
sie zwecks Antriebs des Läufers sich ausdehnt. Hierzu wird auf die Fig. 1, q, 8,
1o und i i verwiesen. Zu jedem Flügel gehören eine Reihe von Kanälen die sich von
der innereü Kante des
Schlitzes 12 auf eine beschränkte Strecke
auswärts erstrecken und an einem Längskanal 23 enden, der sich parallel zur Achse
des Läufers über dessen ganze Länge erstreckt. Die Enden dieser Längskanäle 23 kommen
nacheinander über einen bogenförmigen Kanal 25 bzw. 26 zu liegen, die in den Endplatten
i9 und 2o vorgesehen sind und konzentrisch zu den bogenförmigen Eintrittskanälen.
i5a und 16a liegen. Jede Endplatte enthält Schlitze 28 (Fig. io)-, die von Läuferauslaßkanälen
25, 26 nach dem Umfang der Endplatte führen. Diese Endplatte ist (Fig. io) mit einer
Öffnung 29 versehen, die den Schlitz 28 über eine entsprechende Öffnung
30 in dem Zylinder ii finit der Einlaßseite der Arbeitskammer, d. h. mit
dein sichelförmigen Arbeitsraum, verbindet.
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Die Einlaßseite 32 (Fig. 4., 8) der Arbeitskammer ist durch Schlitze
35 iin Zylinder i i dauernd in Verbindung finit einem Speicherraulll 3.4 für die
Druckluft. Die Umfangslänge der Zylinderschlitze entspricht ungefähr der länge der
Endplattenschlitze 28 (Fig. 5) und der Länferauslaßsciilltze 25. Der Speicheri-auln
34 an der. Einlaßseitc ist gegenüber der Außenluft geschlossen, während die elftsprechende
Kammer 36 (Fig. 5) an der Auslaßseite durch die Öffnung 6h (Fig. 4), das Innere
des Ventils 6 und die Auslaßöffnunä io finit der Außenluft in Verbindung steht,
wobei naturgemäß, wenn die Maschine um-Illesteuert wird, der Rauen 36 zum Speicherraum
wird und der Rauen 34 mit der Außenluft in Verbindung tritt.
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Es folgt nun eine Beschreibung der von Hand gesteuerten Drosselvorrichtung
für die Zuführung von Frischluft zu den Läufereintrittskanälen 1511 und 1611 und
für die Entlüftung der Speicherräume 34 und 36. Fig. i, _>, 6 find 7 zeigen das
Steuerventil 6 in einer neutralen Stellung. Fig.4 und 5 zeigen das Ventil in einer
Stellung, in der der Läufer 5 im Uhrzeigersinn angetrieben wird, wie durch die Pfeile
in Fig. 4 angedeutet ist. Der Luftdruck tritt in die Maschine durch (las Rohr 9
ein, gellt durch die Öffnung 37 (Fig. i i) zu der Einlaßseite des Steuerventils
6 durch die Öffnung 6' (Fig. 5) in den Kanal 15, der in die Arbeitskammer über dem
Kanal i 5a in den Endplatten i9 und 2o einmündet. Ein ähnlicher Kanal 16 führt die
Druckluft von dem Kanal 6f in dem Ventil zu dem Läuferzuführungskanal 1611, wenn
das Drosselventil in die Umkehrstellung gelegt ist. .Es wird besonders auf Fig.
5 und i i verwiesen. Jeder Einlaßkanal 15 und 16 besteht aus einem oberen Teil i
15 und 116, einem waagerechten Teil 215 und 216 und Abzweigarmen 315 und 316, die
in den Kanal 1511 und i6a einmünd#en. Wenn das Drosselventil 6 auf Vorwärtsgang
eingestellt ist, um Frischluft den Iiäufereinlaßkanälen auf der rechten Seite des
Läufers, gesehen in Richtung der Fig. 4 und 5, zuzuführen, dann verriegelt das Venti16
das obere Ende der Kammer an der rechten Seite, die die Speicherkammer an der Einlaßseite
der Arbeitskammer wird. Gleichzeitig wird die entsprechende Kammer auf der linken
Seite, der Auslaßseite, durch einen Kanal 611 (Fig.4) in dem Ventil mit der Außenluft
in Verbindung gebracht. Wenn das Drosselventil in die Rücklaufstellung gelegt wird,
verriegelt es das obere Ende der Kammer 36 auf der linken Seite, macht diese Kammer
zuin Speicherraum für Druckluft, die durch die Einlaßkanäle 1611 zugelassen wird,
und setzt gleichzeitig die Kaninier 34 durch einen Kanal 6-' im Drosselventil mit
der Außenluft, in Verbindung.
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Zur Vereinfachung der Beschreibung der Arbeitsweise der 1?rfincluiig
sollen die ein7elnenTeile des sichelförmigen Raumes zwischen Läufer und Zylinder
folgendermaßen bezeichnet werden: 32 = Einlaßseite der Arbeitskammer 4.== - Auslaßseite
der -43 = Mittelteil (Fig. 4 und 8).
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Beim Arbeiten in der umgekehrten Richtung wird natürlich 42 die Einlaßseite
und 32 die Auslaßseite. Angenommen, die Maschine: sei in Ruhe und werde unter starker
Belastung angelassen, der Druck der Frischluft sei nicht groß genug, um die anfängliche
starke Belastung zu überwinden. Wenn keine gute Abdichtung an den äußeren Kanten
der Flügel besteht, so wird die Druckluft zwischen den Flügeln und der Zylinderwand
entweichen und unmittelbar von der Einlaßseite nach der Ausiaßseite der Maschine
übertreten, olinei die 1,'lügel anzutreiben. Dies hat nicht nur eine Verschwendung
des Arbeitsmittels, sondern auch eine Erniedrigung des-Drehnionentes zur Folge,
das die Maschine entwickeln konnte, wenn sie unter einer starken Last aus der Ruhestellung
anläuft. Bei vielen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ist (las Anlaßniornent
von viel größerer Wichtigkeit als das Moment, das die Maschine entwickelt, nachdem
sie ihre normale Geschwindigkeit erbalten hat, insbesondere wenn die Maschine zur
Steuerung eines Hilfsventils benutzt wird. Wenn die Maschine nicht die größtmögliche
Reibung des Ventils beim Angehen überwinden kann, wird sie unsicher in ihrem Arbeiten
und ist daher nicht für diesen Zweck geeignet.
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Angenommen, die Maschine sei in Ruh c. und sei mit einer Stelle verbunden,
die zum Angehen ein beträchtliches Drehmoment verlangt; das Steuerventil befindet
sich in der neutralen Stellung; Ein- und Auslaßkanäle
für die Maschine
sind geschlossen. Wenn die Drosselkurbel 6b in die Vorwärtsstellung gedreht wird,
erhält man an der Austrittsseite 42 der Arbeitskammer Verbindung mit dem Auslaßrohr
1o durch die Kammer 36 und die Auslaßöffnung hfl im Drosselventil 6. Das Auslaßrohr
1o kann entweder mit der Außenluft in Verbindung stelteti oder sonst gegenüber dem
Einlaßrohr 9 so ausgebildet sein, daß man zwischen den beiden Rohren einen Druckunterschied
erhält. Zu derselben Zeit, wo die Auslaßseite mit der Außenluft verbunden wird,
läßt das Steuerventil 6 Luft durch ' den Kanal 6f und die Kanüle 15 nach den bogenförmigen
Einlaßkanäien 15u zu, die auf gegenüberliegenden Seiten des Läufers 5 und über einigen
verbreiterten Schlitzteilen 12(1 im Läufer liegen, die die Frischluft von den Kanälen
15q nach den unteren Kanten der Schlitze 12 führen, 111 dellen die Flügel
13 sitzen. Alle Flügel, die gerade über den bogenförmigen Kanälen i 5a liegen, werden
deslizlb radial auswärts gegen die ZvIinderwand gedrückt. Die Zuführung von Frischluft
unter den Flügel ist gerade in dieser Arbeitsstellung für eine gute Abdichtung besonders
wirksam, da dein Druck unterhalb der Flügel kein merklicher Gegendruck an der Außenkante
des Flügels entgegenwirkt, und zwar durch eine neue Anordnung zur Verzögerung des
Entstehens des Druckes in der Einlaßseite der Arbeitskammer. Diese Einrichtung zur
Verzögerung der Entwicklung eines hohen Druckes an der äußeren Kante des Flügels,
während die innere Kante dem vollen Druck ausgesetzt ist, besteht in einer Reihe,
von üffnungen und Kanälen 22, 23, 25, 25, 29, 3o, durch die die 1_uft hindurchstreichen
muß, was einen Druckabfall der Frischluft auf ihrem Wege von der inneren Kante des
Flügels nach der Einlaßseite 32 zur Folge hat.