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Als Arbeits- oder Kraftmaschine verwendbare Drehkolbenmaschine Es
sind Drehkolbenpumpen, insbesondere zur Förderung von Dickstoffen, bekannt, bei
denen ein Widerlagerschieber mit dem Umfang des. Drehkolbens (Rotors) zusammenwirkt
und dabei die Druck- von der Saugseite trennt. Hierbei ruht d er Widerlagerschieber
mit seiner Schneide auf dem Drehkolbenumfang auf, gegen den er durch eine Feder
od. dgl. gehalten wird. Dadurch ergibt sich aber eine starke Reibung am Kolbenumfang,
die eine rasche Abnutzung der sich berührenden Teile verursacht, welche Umstände
eine größere Tourenzahl des: Drehkolbens ausschließen. Es wurden auch schon Maschinen
dieser Art vorgeschlagen, bei denen der Widerlagerschieber von einem auf dessen
Welle befestigten von der Rotorwelle aus angetriebenen Steuerelement bewegt wird,
das sich z. B.. auf einer Steuerkurvenscheibe von der Umrißfarm des Rotors abstützt.
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Die Erfindung betrifft Maschinen der letzterwähnten Art. Um eine gleitdichtende
oder be-, rührungsfreie Führung des, Widerlagerwirkendes entlang einer beliebigen,
dem jeweiligen: Förderzweck gemäß frei -gewählten Rotorumrißform zu erzielen, erfolgt
erfindungsgemäß die dein Widerlagerschieber durch die Steuerung erteilte Einwärtsbewegung
auf jeden Fall zwangschlüssig, die
Auswärtsbewegung kraftschlüssig
und allenfalls erst in der Endphase zwangschlüssig. Vorzugsweise sind zwei von der
Rotorumrißform abgeleitete und in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl angetriebene
Steuerkurven zur Betätigung wenigstens eines auf .. der Widerlagerschieberwelle
befestigten Steuerelementes vorgesehen. Die mit den Kurvenbahnen: zusammenwirkenden
Steuerelemente sind entgegen einer Rückstellkraft relativ zueinander bewegbar angeordnet.
Von den Steuernocken verschiedener Umrißform steuert der eine Nocken die Hin-, der
andere die Rückbewegung des Widerlagerschiebers. Damit ergibt sich die Möglichkeit,
zwei oder mehrere Rotoren auf gleicher Achse in Umfangrichtung gegeneinander versetzt
und/oder von verschiedener Umrißform anzuordnen, von denen jeder unabhängig vom
anderen seine eigene Schiebersteuerung erhält. Diese Möglichkeit wird erfindungsgemäß
z. B. dazu benutzt, die mit mindestens zwei in Umfangrichtung gegeneinander versetzten
und achsgekuppelten Rotoren versehene Drehkolbenmaschine als Kraftmaschine oder
als Antrieb eines Zählwerkes zur Mengenmessung eines strömenden Mediums laufen zu
lassen.' Der Erfindungsgegenstand ist in beispielsweisen Ausführungs- bzw. Anwendungsformen
in der Zeichnung veranschaulicht, wobei die Fig. i einen Querschnitt durch die Maschine,
die Fig. 2 die Ansicht der Schiebersteuerung und die Fig. 3 die zugehörige Seitenansicht
der Steuerung samt Rotor und Schieber einer Ausführungsform darstellen. Die Fig.
4 zeigt schematisch eine besondere Rotorform. Die Fig. 5 und 6 stellen Quer- und
Längsschnitt durch eine andere als Flüssigkeitsmesser wirkende Maschinenausführung
dar; Fig.7 schließlich ist eine Ansicht einer Schiebersteuerung mit in Form einer
einseitig offenen, in sich geschlossenen Nut ausgebildeten Kurvenbahnen und einem
Rollenhebel.
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Die Drehkolbenmaschine gemäß den Fig. i bis 3 weist einen im Gehäuse
i auf seiner Welle 3 aufgekeilten vierflügeligen Rotor :2 auf, der in üblicher Weise
mit dem gleichfalls im Gehäuse i von einer Welle5 getragenen Widerlagerschieber4
zusammenwirkt. Um vollkommen unabhängig von der für den jeweiligen Förderzweck am
zweckentsprechendsten gewählten Rotorform eine berührungsfreie oder gleitdichtende
Steuerung des Widerlagerschiebers 4 entlang der Rotorumrißform zu erreichen, besteht
dessen Steuerung aus zwei nebeneinander auf der Rotorwelle 3 starr angeordneten
Steuernocken 9 und 13 mit voneinander abweichenden Umrißform:en, denen je ein auf
der Schieberwelle 5 vorgesehener Rollenhebel 7 bzw. i i zugeordnet ist. Von den
letzteren ist der mit einer Gleitrolle 8 auf der Nockenscheibe g geführte Rollenhebel
7 mit der Welle 5 fest verbunden und besitzt an der einen Nabenseite einen hülsenförmigen
Ansatz io, auf welchem der zweite Rollenhebel i i schwenkbar gelagert ist, dessen
Gleitrolle 12 mit dem zugehörigen Steuernocken 13 zusammenwirkt. Der Rollenhebel
7 weist zwei leicht abgewinkelte Arme 14 auf, zwischen denen ein ebenfalls abgewinkelter
Arm z5 des zweiten Rollenhebels ii unter Anordnung je einer seitlichen Feder 16,
17 eingespannt ist. Die beiden Rollenhebel 7, Il stehen somit unter einem ganz bestimmten
Winkel zueinander. In Gewindebohrungen der verbreiterten Enden der Arme 14 sind
Spannschrauben 18, ig eingesetzt, welche die zugehörigen Federn 16, 17 gegen den
Arm 15 des Rollenhebels- i i mit beliebig einstellbarer Spannung pressen.
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Die Ablenkung der Rolle 8 des starr mit der Widerlagerschieherwelle
5 verbundenen Steuerhebels 7 durch den Steuernocken g gegen den Sinn des Uhrzeigers
und damit die Einwärts:bewegung des Widerlagerschiebers erfölgen somit zwangsläufig,
wogegen die Ablenkung der Rolle 12 des: unter Zwischenschaltung der Federn 16; 17
lose mit dem Hebel 7 gekuppelten Hebels i i durch die Stenernocke 13 im Uhrzeigerssnn
die Auswärtsbewegung des Widerlagerschiebers 4 über den K @raftschluß der Feder
17 steuert, der allenfalls in der Endphase der Ablenkung des Hebels i i, durch völlige
Komprimierung der Feder 17, zum ZwangsschluJ3 wird.
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Die Form der Steuernocken kann beispielsweise dadurch ermittelt werden,
daß man den Widerlagerschieber 4 mit seiner Wirkkante 6 gegen den Rotorumfang hält
und letzteren bewegt. Dadurch beschreibt die Rolle 8 des auf die Schieberwelle 5
aufgekeilten Rollenhebels 7 auf einer im Rotordrehsinn bewegten Achsquerebene die
Umrißform des Steuernockens g. Analog ist der Umriß des Steuernockens. 13 durch
gleiche Bewegung der Rolle 121 des Hebels: i i feststellbar. Die praktische Durchführung
dieser Nockenformbestimmung erfolgt zweckmäßig auf graphischem Wege nach einem der
hierfür üblichen Verfahren.
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Die Montage der Schiebersteuerung wird so bewerkstelligt, daß zunächst
die Feder 17 zwischen dem Arm 15 und der Spannschraube ig des einen Gabelarmes 14
eingesetzt und so stark angezogen wird, daß die Rollen 8 und 12, an ihren zugehörigen
Steuernocken g, 13 mit entsprechend starkem Druck anliegen. Danach wird die zweite
Feder 16 zwischen der Spannschraube i8 des zweiten Gabelarmes 14 und dem Arm 15
eingesetzt sowie durch Anziehen der Spannschraube 18 .der Druck der Steuerrollen
8, 12 gegen ihre Steuernocken g, 13 so weit aufgehoben, daß man die hTocken g, 13
mittels der Achse 3 von Hand aus leicht drehen kann. Nach Durchführung der angegebenen
Einstellung der Steuerung wird der Widerlagerschieber 4 zwangsläufig so geführt,
daß seine Wirkkante 6 genau der Umrißform des Rotors 2 folgt. Gleichzeitig gleicht
die doppelte Abfederung 16, 17 der Rollenhebel 7, Il jede Ungenauigkeit oder Abnutzung
der Steuernockenumrißform aus., wodurch ein absolut gleichmäßiger Ablauf des Steuervorganges
gesichert ist. Hierbei kann die Führung der Wirkkante gleitdichtend oder berührungsfrei,
d. h. mit einem beliebig kleinem Spiel erfolgen, je nach der Stellung der Rollenhebel
7, 11 zum Schieber 4 bzw. deren Winkelstellung zueinander. Das Spiel
zwischen
der Schieberwirkkante 6 und Rotorumfang kann auch verstellbar sein, @beispielsweise
durch entsprechende Winkelverstellung des Schiebers 4 auf seiner Welle 5, zu welchem
Zweck der Schieber mit seiner Klemmnabe od. dgl. ausgestattet sein kann.
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Dadurch, daß. die Länge der Rollenhebel 7, i i kürzer gehalten ist
als die des Widerlagerschiebers 4, legen die Steuerrollern 8, 12 der Rollenhebel
7, i i kürzere Schwenkwege zurück, was zu weichen Umrißformen der Steuernocken 9.,
13 führt, die sohin nicht so scharfkantig sind wie die Rotorformen und dementsprechend
geringere Einbuchtungen besitzen. Dies ist selbst bei extremsten Rotorformen mit
scharfen Spitzen oder Kanten, wie eine .solche z. B. in der Fig. 4 schematis.ch..gezeigt
ist, der Fall. Bei dieser Roturform weisen die beiden Steuernocken sogar einen geschlossenen,
sich der Kreisform sehr nähernden Umriß auf, der allerdings nur einer Rotorumrißhälfte
entspricht, so daß einem ganzen Rotorumlauf zwei Umläufe jeder der beiden Steuernocken
entsprechen. Jedenfalls folgt hier die Wirkkante des Schiebers ganz genau auch den
Rotorspitzen. Der die Kurvenbahnen aufweisende umlaufende Steuerteil (Doppelnocken),
der entweder auf einer eigenen Vorgelegewelle oder mit Laufsitz auf der Rotorwelle
selbst angeordnet werden kann, ist letzterer gegenüber mit einer der Flügelzahl
des Rotors entsprechend übersetzten Drehzahl angetrieben.
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Fig. 7 zeigt eine Steuervorrichtung der letzterwähnten Art, bei welcher
die Kurvenbannen der Doppelnocke durch die Flanken einer in sich geschlossenen Nut
44 gebildet sind, mit welcher die Rolle 47 eines als Rollenhebel ausgebildeten Steuerhebels
45 mit geringem Spiel im Eingriff steht. Auf dem dem Rotor :2; abgewendeten Ende
der Welle 3 desselben ist, z. B,. mit Konussitz, ein Zahnrad 4o befestigt das mit
einer Drehzahlübersetzung i : 2@ auf ein Zahnritzen 41 arbeitet, das auf einer Vorgelegewelle
42 aufgekeilt ist und mit einer Steuerscheibe 43 aus einem Stück besteht, auf deren
freier Stirnseite eine in sich geschlossene,. urrunde, einseitig offene Steuernut
44 ausgebildet ist. Mit den zwei Kurvenbahnen bildenden Flanken dieser Nut 44 arbeitet
mit geringem Spiel der Rollenhebel 45 zusammen, der, ebenfalls mit Konussitz, auf
dem freien Ende der Welle 5 des Widerdagerschiebers aufgezogen ist. Der Steuerhebel
45 hat einen Arm 451" in dessen Kopf 45, die in die Steuernut, 44 eingreifende Rolle
47 gelagert ist, ferner zwei Gabelarme 45"1, 45"2. die symmetrisch zu einer mit
dem Rollenarm 45b einen Winkel von i2o° einschließenden, durch die Achse der Welle
5 gelegten Ebene angeordnet sind. Auf einer abgestuften Verlängerung der Nabe des
Rollenhebels 45 ist ein Hebel 46 frei drehbar angeordnet und spielt mit seinem freien,
als doppelseitiger Federteller ausgebildeten Ende 46" zwischen den Gabelarmen 45Q1
und 45"2. In die mit Innengewinde versehenen ringförmigen Köpfe derselben sind Justierschrauben
48e1 bzw. 4&"2 eingeschraubt, deren dem freien Ende des Armes, 46 zugewandten
Seiten zu Federtellern ausgetieft sind. Zwischen die Federteller der Arme q.5"1
und 45Q2 und die des Armes 46, 46" sind Schraubenfedern 47 eingesetzt.
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Die Wirkungsweise ergibt sich aus dem vorangehenden Teil der Beschreibung
von selbst.
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Bei der weiteren Ausführung bzw. Anwendung der erfindungsgemäßen Steuerungen
gemäß den Fig.5 und-6 sind beis,pselsweise zwei in benachbarten Räumen eines, Gehäuses
29 arbeitende Rotoren. 2!5, 26 gleicher Form vorgesehen,, die um 9o0 gegeneinander
versetzt sind und sich auf miteinander gekuppelten, Achsen 27, a9 befinden. An den
über die Lagerschilder vorragenden Enden der Rotorachsen 27, 2$ ist je ein Steuernockenpaar
30, 31 aufgekeilt oder sonst wie in der erforderlichen Lage fest angebracht. Die
Nockenpaare wirken mit je zwei Rollenhebeln 32, 33 od. dgl. zusammen, welche zweckmäßig
in der bereits behandelten Weise auf den unabhängig voneinander im Gehäuse gelagerten
Achsen 34, .35 der beiden Widerlagerschieber 36, 37 angeordnet sind.
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Die Vorrichtung ist mit ihren Anschlußstutzen 3&, 39 in den Strang
einer Flüssigkeitsleitung od. dgl. eingeschaltet, so daß die Rotoren 25, 26 ihren
Antrieb vom Flüssigkeitsstrom in dieser Leitung erhalten. Zufolge der Versetzung
der Rotorkolben zueinander können die Rotoren nicht in einer Totpunktstellumg hängenbleiben,
,denn einer der Kolben ist immer in Wirkstellung, so. daß die Rotorachse in gleichmäßiger
Drehung versetzt wird, was beim beschriebenen Ausführungsbeispiel über ein Zählwerk
zur Flüssigkeitsmessung benutzt wird.
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Die Ausführungen .bzw. Anordnungen des Erfindungsgegenstandes sind
selbstverständlich nicht auf die angegebenen und dargestellten beschränkt, vielmehr
kann er bei den verschiedensten Rotorformen und Anordnungen sowie für alle nur denkbaren
Förderzwecke Anwendung finden. So eignet sich die Maschine in ihrer Anwendung als
Arbeitsmaschine sowohl zur Förderung von körnigem bzw. staubförmigem Schüttgut,
wie etwa Getreide, Kohlenstaub usw., von jeder Art Dickstoff, allen Flüssigkeiten
sowie Gasen,, beispielsweise Luft, als auch als Kraftmaschine mit gasförmigem (Luft,
Dampf usw.) oder flüssigem Antriebsmittel.