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Mit Druckmittel betriebene, als Motor oder Pumpe arbeitende Maschine
mit umlaufenden Kolben Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Druckmittel betriebene,
als Motor oder Pumpe zu verwendende Maschine mit umlaufenden Kolben, die verschiebbar
in einem in einem zylindrischen Gehäuse umlaufenden Drehkörper angeordnet sind.
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Man hat bereits vorgeschlagen, bei derartigen Maschinen die Kolbenplatten
axial verschiebbar anzuordnen und so auszubilden, da$ sie den die Kolbentrommel
bildenden Drehkörper in seiner Länge vollständig durchragen und mit ihren Enden
an Steuerflächen gleiten, die an den Stirnflächen der die Kolbentrommel einfassenden
Gehäusedeckel angeordnet sind. Die Flüssigkeit wird hierbei durch Ringnuten gefördert,
die sich am Umfang der Kolbentrommel befinden, und die Kolbenplatten sind an ihren
die Umfangsnuten der Kolbentrommel durchsetzenden Flächen mit Ausschnitten versehen,
die durch die axiale Verschiebung der Kolbenplatten zeitweilig mit den Umfangsnuten
der Kolbentrommel zur Deckung kommen, damit die Kolbenplatten, an, den, stellenweise
in die Umfangsnuten der Kolbentrommel ragenden Gehäuseansätzen vorbeikommen.
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Die Erfindung ist auf eine vereinfachte Ausführung derartiger Maschinen,
gerichtet, die eine leichtere und billigere Herstellung ermöglicht, eine bessere
Abdichtung der durch Ringnuten, gebildeten Arbeitsräume erlaubt und eine Arbeitsleistung
mit
gutem Wirkungsgrad sichert. Das Neue besteht- darin, daß die Ringnuten an den Stirnflächen
des Drehkörpers angeordnet, die in die Ringnuten eingreifenden, verschiebbaren Kolbenplatten
axial von ihrer den Ringnuten abgekehrten Seite her durch Federungsmittel od. dgl.
unter Druck gesetzt, die Steuermittel zum Verstellen der Kolbenplatten durch in
die Rirngrnuten eingreifende, sie stellenweise versperrende, nockenartige Gehäuseansätze
mit schrägen Anlaufflächen gebildet und die Gehäusedeckel im Bereich dieser Ansätze
mit Zu- und Abführungsöffnungen für das Druckmittel versehen sind.
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Damit . sich die Druckübertragung möglichst gleichmäßig auf eine ganze
Umdrehung der Kolbentrommel verteilt, können die an ihrer einen Stirnseite angeordneten
Kolben und zugeordneten Gehäuseansätze in Umfangsrichtung versetzt zu den an der
anderen Stirnseite befindlichen Kolben und Ansätzen liegen. Indessen kann die Maschine
nach der Erfindung auch so ausgebildet sein, daß sich sowohl die beiderseitigen
Kolben als auch die in die beiderseitigen Ringnuten ragenden Gehäuseansätze in axialer
Ausrichtung gegenüberliegen. Die Kolben können dann paarweise in einem gemeinsamen
Axialdurchlaß der Kolbentrommel angeordnet und durch eine zwischen ihnen befindliche
Feder auseinandergedrückt sein.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Maschine nach
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. r einen Axialschnitt durch den Motor,
Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie a-a der Fig. r, Fig. 3 einen Querschnitt nach
Linie b-b der Fig. r, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie c-c der Fig. 2 in Abwicklung,
Fig. 5 eine Teilansicht der Innenfläche des einen Gehäusedeckels mit einem daran
befindlichen Ansatt, Fig. 6 einen Schnitt durch -den Gehäusedeckel nach Linie d-d
der Fig.5. Fig.7 einen Teilschnitt entsprechend Fig.4 durch eine abgeänderte Ausführungsform,
Fig. 8 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Motors, Fig. 9 einen
Querschnitt nach Linie a-a der Fig. 8, Fig. ro einen Axialschnitt nach Linie b-b
der Fig. 8, Fig. r r einen Schnitt nach Linie c-c der Fig. 9 in Abwicklung und Fig.
r2 eine Teilansicht der Innenseite des einen Gehäusedeckels mit einem daran befindlichen
Ansatz in größerem Maßstab.
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Der Motor nach Fig. r bis 7 weist ein zylindrisches Gehäuse auf, dessen
Deckel mit Ein- und Auslaßöffnungen für das Druckmittel versehen sind und in dem
ein fest mit seiner Welle verbundener Rotor angeordnet ist. Das Gehäuse besteht
aus dem eigentlichen Zylinderkörper r, der mit einer Grundplatte versehen und durch
zwei Deckel 2 und 3 verschlossen ist. Der Deckel 3 weist einen mittleren, mit Labyrinthdichtungen
. versehenen Durchlaß für die Welle 4 des Rotors 5 auf. Der Rotor hat einen zylindrischen
Mantel 6 und steht an seiner Umfangsfläche mit der Innenfläche des zylindrischen
Gehäusekörpers r und an den Stirnflächen des Mantels mit den Innenflächen der Gehäusedeckel
2 und 3 in Berührung. In jeder Stirnfläche des Rotormantels ist eine Ringnut 7 bzw.
8 vorgesehen.
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Auf dem Boden der Ringnuten sind je vier Schlitze 9 vorgesehen, von
denen je, zwei sich diametral gegenüberliegen und in denen Kolbenplatten
ro in Querrichtung verschiebbar sind. Die Kolbenplatten ro. sind so bemessen, daß
sie in der tiefsten Stellung nicht über den Boden der Ring= nut hervorstehen. Die
Kolbenplatten ro stehen unter Wirkung von Federn rr 'oder eines.Druckmittels, so
daß sie stets nach außen in Richtung gegen die Ge'häus-edeäkel2, 3 gedrückt werden.
Die Gehäusedeckel weisen an* ihrer Innenseite je zwei nockenartige Ansätze r3.,
14 auf, die sich diametral gegenüberliegen und bis auf den Boden der Ringnuten sägen,
so daß sie die durch diese Nuten und die Gehäusedeckel gebildetenRingkammern in
zwei Abschnitte unterteilen. Die Ansätze 13, 14 sind auf der einen Seite
mit schrägen Anlaufflächen 15, 16 versehen (Fig.2 und 4), die sich von der Innenfläche
der Gehäusedeckel bis zum Boden der Ringnuten 7 bzw. 8 erstrecken. Jeder Gehäusedeckel
weist in. der Nähe der Ansätze 13, 14 auf der der schrägen Anlauffläche abgewendeten
Seite eine Einlaßöffnung 17 und am Ende der Anlauffläche eine Auslaßöffnung 18 auf.
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Die Kolbenplatten der einen Seite des Rotors und die nockenartigen
Ansätze des einen Gehäusedeckels sind zu denen der anderen Seite versetzt angeordnet,
um die Reibungskräfte zu vermindern und einen möglichst gleichmäßigen Gang der Maschine
zu erzielen. Bei Verwendung eines flüssigen Druckmittels benutzt man vorzugsweise
die erwähnten Federn i i, um die Kolbenplatten gegen die Gehäusedeckel zu drücken.
Die Kolbenplatten ro werden dann mit. Ausgleichsbohrungen r9 versehen.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist am besten aus Fig. 4 ersichtlich.
Das Druckmittel wird durch die öffnungen 17 in die Kammer 7' eingeleitet und drückt
in Richtung des Pfeiles F gegen den Kolben ro'. Gleichzeitig wird das in der Kammer
7" befindliche Druckmittel unter Wirkung des Kolbens ro" durch die Öffnung r8 in
einen Behälter gedrückt, bis dieser Kolben an den Ansatz 13 kommt und durch dessen
Abschrägung 15 in den zugehörigen Schlitz 9 gedrückt wird. Nach dem Freikommen von
der Kante 13' des Ansatzes wird der Kolben ro" durch die Feder rr sofort wieder
bis an den Gehäusedeckel 2 vorgeschoben. Das Druckmittel wird,so lange in die Kammer
7" eingeleitet, bis der Kolben ro" über die Öffnung 17 hinweggekommen ist und dann
eine neue Expansionskammer begrenzt. Das in der vorhergehenden Kammer 7' befindliche
Druckmittel ist bis zu seinem
späteren Ausschieben zwischen zwei
Kolben eingeschlossen. Die gleichen -Vorgänge spielen sich auf der anderen Seite
des Rotors ab. Bei Verwendung von Dampf, Druckgas oder Druckluft ist das Arbeitsprinzip
das gleiche, nur wird das Druckmittel dann in die freie Umluft ausgeschoben. Die
auf die Schieberkolben wirkenden Federn werden in diesem Fall zweckmäßig durch einen
von dem Betriebsmittel erzeugten Druck ersetzt, wobei das Druckmittel durch besondere
Kanäle 12 (s. Fig. 7) auf die Rückseite der Kolben geleitet wird.
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Bei Ausführung nach Fig. 8 bis 12 sind das zylindrische Gehäuse mit
2o, der Rotor mit 21, seine Welle mit 22 bezeichnet. Der Rotormantel 23 weist auch
hier an jeder - Stirnseite eine Ringnut 24 bzw. 25 auf. Diese beiden Nuten sind
durch zwei Queröffnungen oder Schlitze 26 von rechteckigem (Querschnitt miteinander
verbunden, die sich diametral gegenüberliegen. In jedem dieser Schlitze befinden
sich zwei Kolbenplatten 27, 28 bzw. 27', 28' und zwischen ihnen je eine Feder 29,
die die beiden Kolben gegen die Innenflächen der Gehäusedeckel 30 zu drücken
sucht.
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Jeder Gehäusedeckel weist auf seiner Innenseite einen nockenartigen
Ansatz 31 auf. Die beiden Ansätze liegen sich hier gegenüber. Sie erstrecken'sich
beide bis auf den Boden der zugehörigen Ringnut und weisen auf der dem Drehsinn
des Rotors entgegengerichteten Seite eine Abschrägung 32 auf, die sich von der Innenfläche
des zugeordneten Gehäusedeckels bis zum Boden der Ringnut erstreckt.
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Der zylindrische Gehäuseteil 2o weist an seiner Innenfläche in der
mittleren Querebene eine Nut 33 auf, die sich im Dreahsirnn des Rotors (s.. Pfeil
F in Fig. 9) von der der Abschrägung abgewen< eten Seite des Ansatzes über etwa
i8o° erstreckt. In dem Rotormantel befinden sich zwei Bohrungen, die den zwischen
den Kolben 27, 28 und 27',:28' liegenden Raum mit der Nut 33 verbinden. Jeder Kolben
ist mit einer Längsbohrung 34' versehen, die sich von der der Feder zugekehrten
inneren Fläche bis zu einer Querbohrung 35 erstreckt (Fig. i i), die bei normaler
Kolbenstellung auf der der Drehrichtung des Rotors entgegengesetzten Seite in den
Ringraum ausmündet. Das Druckmittel wird durch eine Leitung 36 in die Nut 33 eingeleitet,
während der Auslaß durch Leitungen 37 erfolgt, die am Fuß der Abschrägungen 32 der
Ansätze 31 angeordnet sind. Um ein vollständiges Ausschieben des Druckmittels zu
ermöglichen, ist die Abschrägung 32 mit einer Längsnut 38 versehen.
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Beim Betrieb der Maschine als Motor gelangt das Druckmittel durch
die Leitung 36, die Ringnut 33 und die Bohrung 34 in den Raum zwischen den Kolben
27, 28 und äus diesem durch die Bohrungen 34' und die Bohrung 35 in den Raum zwischen
diesen Kolben und den Ansätzen 31. Dadurch werden die Kolben 27, 28 im Sinn des
Pfeiles F in Fig. 9 zurückgedrückt, während die Kolben 27', 28' das zwischen ihnen
und der Abschrägung 32 befindliche Druckmittel durch die Öffnung 37 ausschieben.
Dieses Zurückdrücken der Kolben 27, 28 geschieht so lange, bis die Bohrung 34 das
Ende 33' der Nut 33 verUßt. Währenddessen haben die Kolben 27', 28' das Ausschieben
des Druckmittels beendet. Sie sind dann von der Abschrägung 32 der Ansätze
31 in den Schlitz 26 zurückgedrückt worden und nach dem Freikommen von der
Kante 31' der Ansätze durch die Feder 29 wieder nach außen gegen die Gehäusedeckel
gedrückt worden. In diesem Augenblick kommt die zu diesen Kolben gehörige Bohrung
34 mit der Nut 33 in Verbindung, und nun beginnt das Spiel aufs neue.
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Die gleichen Maschinen können auch als Pumpe verwendet werden, wenn
man die Rotorwelle antreibt.