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Mengenzähler mit Drehkolben Es sind Drehkolben mit dreieckiger Grundform
des Querschnittes bekanntgeworden, deren Kolbenflanken nach Kurven verlaufen, die
durch Abrollen von Kreisen auf einem Teilkreisfflentstehen (Cycloiden). Zur Verbesserung
des volumetrischen Wirkungsgrades, unter dem das Verhältnis des halben, bei jeder
Umdrehung hindurchgetretenen Flüssigkeitsvolumens zu dem Volumen des den einen Drehkörper
umhüllenden Zylinders zu verstehen ist, können an die Stellen der abrollenden Kreise
auch Ellipsen oder ellipsenähnliche Rollilguren treten. Derartige Kolben haben einen
günstigen volumetrischen Wirkungsgrad, besitzen jedoch den Nachteil, daß sie durch
Zahnräder miteinander gekuppelt werden müssen, da sie nicht selbst verzahnt werden
können, weil nämlich ihre Begrenzungslinien nicht aufeinander abrollen, sondern
nur gleiten können.
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Man hat daher nach einer Lösung gesucht, die zusätzlichen Getriebleräder
zu vermeiden, d. h. also, die Kolben -selbst zu verzahnen, und ist dabei, von lemniskatenähnlichen
unverzahnten Drehkolben ausgehend, zu ellipsenähnlichen Drehkolben gelangt, die
auf ihrem Umfang mit möglichst viel Zähnen gleicher Zahnteilung versehen sind, sp
daß also zusätzliche Getrieberäder fortfallen.
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Die Anwendung verzahnter tellipsenähnlicher Kolben bringt nun zwar
gegenüber lemniskatenförmigen unverzahnten Kolben eine bessere, leichter erreichbare
Abdichtung der Kolben gegeneinander. Die Eingriffstrecke beider Kolben miteinander
ist jedoch namentlich in den Scheitelpunkten ziemlich kurz, da im Gegensatz zu Lemniskatenkolben
immer nur entgeglenglesetzt gekrümmte Kurvenstücke miteinander in Eingriff kommen.
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Hierdurch wird die durch die Verzahnung erreichte Verbesserung der
Abdichtung beeinträchtigt.
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Erfindungsgemäß werden daher verzahnte Kolben verwendet, die dadurch
gekennzeichnet
sind, daß die Grundform des senkrecht zur Drehachse
gelegten Kolbenquerschnittes drei oder mehr Ecken aufweist. Dabei soll im Sinne
der Erfindung unter der Anzahl der Ecken die Anzahl der Berührungs- bzw. Abdichtungsstellen
jedes Kolbens mit dem ihn umgebenden Zylinder verstanden sein. In dieser Ausdrucksweise
hätte demnach der elliptische Drehkolben eine zweieckige Grundform.
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Mit den erfindungsgemäßen Kolben ist es möglich, stets Kurvenstücke
gleichgerichteter Krümmung in Eingriff zu bringen, wodurch die Eingriffstrecke vergrößert
und die Abdichtung verbessert wird. Gleichzeitig besitzen dreieckförmige Kolben
den Vorteil einer besseren Abdichtung gegen das Gehäuse und ergeben geringere Schwankungen
der Durchflußstärke.
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Die erfindungsgemäßen Kolben vereinigen somit die Vorteile der dreieckförmigen
Kolben mit denen der verzahnten Kolben.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. I zeigt eine Drehkolbenmaschine mit zwei dreieckähnlich ausgebildeten
Drehkolhen. In dem angedeuteten Gehäuse I, das mit einer Eintrittsöffnung2 und einer
Austrittsöffnung 3 versehen ist, sind zwei dreieckähnliche Kolben um je eine durch
ihren Schwerpunkt laufende Achse 4, 5 drehbar angeordnet. Die Drehkolben sind auf
ihrem ganzen Umfang mit Zähnen gleicher Zahnteilung versehen. Die Ecken der Drehkolben
sind abgerundet, während die Seiten mit großer Annäherung geradlinig verlaufen.
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In Fig. 2 sind zwei ähnliche Drehkolben dargestellt, bei denen aber
im Gegensatz zu Fig. 1 die Dreieckseiten konkav, d. h. auf die Drehachse zu, gekrümmt
sind. Die beiden Drehkolben. die sich um ihre durch den Schwerpunkt gehende Achse
6 und 7 drehen. sind in einem Gehäuse 8, das einen Zufluß g und einen Abfluß 10
besitzt, angeordnet. Bei dieser Ausbildung der Drehkolben kommen die konvexen lQurvenstücke
des einen Drehkolbens mit den konkaven Eurvenstücken des anderen in Eingriff. wodurch
eine große Eingriffstrecke und damit eine gute Abdichtung bei günstigem volumetrischem
Wirkuagsgrad erreicht wird. Bei der Anordnung nach Fig. I liegen die Verhältnisse
nicht ganz so günstig. da konvexe Kurvenstücke mit einer Geraden in Eingriff kommen,
doch ist die Eingriffstrecke und damit die Abdichtung hierbei noch wesentlich günstiger
als bei den hekannten cllipsenähnlichen Drehkolben.
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Gleichzeitig ist bei Verwendung derartiger verzahnter Drehkolben
auch die Abdichtung gegen das Gehäuse, wie erwähnt, sehr günstig, da z. B. bei den
hier dargestellten dreicckartigen Drehkolben in fast allen Stellungen die Abdichtung
an der Gehäusewand durch je zwei hintereinanderliegende Ecken des Kolbens erfolgt.
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Statt der hier dargestellten dreieckartig ausgebildeten Drehkolben
lassen sich natür-]ich auch solche mit mehreren Ecken und entsprechend ausgebildeten
Seiten verwenden.
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Für diese Drehkolben gilt betreffs der Abdichtung in gleicher Weise
das. was für die dreieckähnlichen dargestellt worden ist. Allerdings wird bei mehr
als drei Ecken der volnmetrische - Wirkungsgrad geringer.
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Die hier dargestellten Drehkolben werden in bekannter Weise durch
das zu messende Medium in Drehung versetzt. Wirksame Dreh kräfte treten jeweils
an denjenigen Vieleckseiten auf, die nicht auf ihrer ganzen Länge unter gleichem
Flüssigkeitsdruck stehen, also an den Seiten, an denen sich die Drehkolben gerade
berühren. Die wirksamen Drehkräfte sind an den Abb. I und 2 durch Pfeile kennt lich
gemacht.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die hier dargestellten Beispiele,
da. wie bereits in der Beschreibung erwähnt worden ist, auch Drehkolben mit mehr
als drei Ecken verwendet werden können, Ebenso lassen sich natürlich derartige Drehkolbenmaschinen
außer als Mengenmesser auch für andere Zwecke, beispielsweise als Pumpen. verwenden.
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PATENTANSPR8CHE: I. Mengenzähler mit zylindrischen Drehkolben mit
von der Kreis form abweichen dem Querschnitt, die an ihrem Umfang verzahnt sind,
und deren Teilkurven aufeinander abrollen, dadurch gekennzeichnet. daß die Grundform
des senkrecht zur Drehachse gelegten Kolbenquerschnittes drei oder mehr Ecken aufweist.