DE953041C - Pumpe oder Motor mit vier in einer Ebene angeordneten Zylindern - Google Patents

Description

• pumpe oder Motor mit vier in einer Ebene angeordneten Zylindern Es, sind Flüssigkeitspumpen bzw. -motoren mit vier in einer Ebene angeardnäten Zylindern be kannt, bei denen die Ein- und Auslässe jedes Zylinders von dem steuerschieberartig ausgebildeten Kolben eines benachbarten Zylinders gesteuert werden. Diese bekannten Maschinen benötigen stets mehr oder weniger lange Verbindungsleitungen von dem Arbeitsraum des einen Zylinders zu derjenigen Stelle des anderen Zylinders, an welcher die Steuerung durch den steuerschieberartigen Kolben erfolgt. Dadurch wird der schädliche Raum größer, als es bei Pumpen mit veränderlichem Hub zulässig ist, so daß auch der Wirkungsgrad schlecht ist. Besonders bei hydrostatischen Getrieben ist der große schädliche Raum nachteilig. Die Erfindung bezweckt, die Größe des schädlichen Raumes zu vermindern, und besteht darin, daß der Arbeitsraum jedes Zylinders stirnseitig in denjenigen Zylinder einmündet, in dem der ihn steuernde Kolben läuft. Dabei können die Achsen der Zylinder ein Rechteck, beispielsweise Quadrat, bilden, wie es an sich bei rotierenden Mehrzylinderpumpen bekannt ist, deren Zylinder exzentrisch zum Drehungsmittelpunkt und tangen.tial zu einem konzentrischen Steuerkörper angeordnet sind. Der schädliche Raum kann sehr klein werden, wenn Kolben und Zylinder rechteckigen Querschnitt erhalten.
• Die Einlaß- bzw. Auslaßkanäle aller Zylinder werden zweckmäßig an eine gemeinsame zentrale Leitung angeschlossen, während. die Auslaß- bzw. Elnläßkanäle aller Zylinder an eine Ringleitung angeschlossen werden.
• Die Erfindung bezieht sich ferner auf den Antrieb und die Vorrichtung zur stufenlosen Verstellung der Steuerung der vier Zylinder, .deren Achsen ein Qudrat bilden.. Weiterhin, sieht die Erfindung auch Pumpen und Motoren vor, die, mit acht, zwölf oder mehr Zylindern ausgerüstet sind.
• Die Zeichnung erläutert drei Ausführungsbeispiele von Pumpen gemäß der Erfindung, und zwar zeigt Fig. i einen Schnitt nach Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig. i mit Teilschnitten nach Linie IIä IIQ und Linie IIb-IIb, Fig. 3 schematisch eine andere Pumpe mit abgenommener vorderer Seitenwand. und mit Antrieb der Kolben durch vier Exzenter bzw. Kurbelwellen, Fig.4 eine zugehörige Draufsicht teilweise im Schnitt, Fig.5 in schematischer Darstellung eine Abweichung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 3 und 4, Fig. 6 einen Schnitt gemäß VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt gemäß VII-VII der Fig. 6. In einem quadratischen Zylinderblock i bewegen sich die vier Kolben. 2 und steuern mit ihrem Hals 6 in bereits vorgeschlagener Weise die Einlaßkanäle 3 und die Auslaßkanäle 4. Die AuslaBkanäle 4 münden in ein gemeinsames Auslaßrohr 5, während die Einlaßkanäle 3 die rückwärtige Platte 9 durchdring gen und in. einen geneinsamen. Einlaßringkanal 7, zu dem eine Zufiußleitung 8 führt, münden.
• Der Zylinderblock i ist mit den zwei Platten 9 und io fest verschraubt. In den beiden. Platten. sind zwei Kurbelwellen 14 gelagert und traget. an. ihren vorderen Enden je ein Zahnrad 13, die mit dem Zahnrad 12 der Antriebswelle i i kämmen.. Am Zapfen 15 der Kurbelwelle 14 greift ein kurzes Pleuel 17 und ein langes, gegabeltes Pleuel 16 an (s. Fig. 2). Diese Pleuel sind durch Bolzen mit Schwenkarmen 18 verbunden.. Die Schwenkarme 18 sind durch Laschen 23 mit den. Kolben :2 verbunden und besitzen eine viereckige Durchbrechung i9, in welcher ein Gleitstein 2o liegt, der, von. einem Bolzen 21 getragen, wird. Der Bolzen 2i ist in, zwei Gleitsteinen 24 (s.. Fig. 2), die in rechteckigen. Durchbrechungender Platten 9 und io gleiten, ge@-lagert. Die Durchbrechungen verlaufen senkrecht zu dem zugehörigen Kolben 2. Die Bolzen 21 sind so weit über die Wand 9 hinaus verlängert, daß sie durch Schlitze einer Scheibe 25 hindurchragen. Die Scheibe 25 sitzt mit ihrer Nabe 26 auf Spiralnuten der Büchse 27, die ihrerseits auf geradlinigen Nuten, des Auslaßrohres 5 sitzt. Es, sind Führungen 53 vorgesehen, gegen welche sich die Schwenkarme mit Rollen 52 abstützen. Die Führungen könnten auch dadurch geschaffen werden, daß die Schwenkarme i9 unter Fortlassung der Lasche 23 unmittelbar an den dann verlängerten Kolben .2 angelenkt sind. Durch Hin- und Herschieben der Büchse 27 wird also die Scheibe 25 gegenüber den Platten. 9 und io gedreht; dadurch werden die Bolzen 21 mit ihren Gleitsteinen 24 in den Durchbrechungen der Platten verschoben. und damit der Gleitstein 2o des Schwenkarmes 18. Dies ergibt eine Veränderung des Hebelverhältnisses der Schwenkarme 18 und damit ändert sich der Hub. der Kolben. 2. Diese Hubveränderung erfolgt symmetrisch zu der Mittelstellung, so daß die Steuerwirkung der Kolben da; durch nicht gestört wird.
• Gemäß Fig. 3 und 4 sind in den Platteng und io zwei einfach gekröpfte Exzenterwellen 41 und zwei doppelt gekröpfte Exzenterwellen 33 gelagert. Sämtliche Kräpfungen der Exzenterwellen 41 und ` 33 in Fig. 3 stehen vertikal. In, Fig. 4 ist zur Veranschaulichung die linke Exzenterwelle jedoch um 9o° gedreht gezeigt. Die zwei untersten Pleue138 und 39 in Fig. 3 sind abgebrochen. und nicht bis zu den Exzenterscheibenmittelpunkten 34 bzw. 42 durchgeführt, um die Zeichnung nicht unklar zu machen. Die Antriebswelle 30 läuft im Uhrzeigersinn, und ihr Zahnrad 31 kämmt mit den zwei Zahnrädern 32, die sich also entgegen, dem Uhrzeigersinn drehen. Die zwei Exzenterwellen. 33 drehen sich also auch entgegen dem Uhrzeigersinn. Hinter der Platte 9 trägt die verlängerte linke Exzenterwelle 33 ein Zahnrad 48, das mit einem Vorgelegerad 45 kämmt. Letzteres ist mit einem Zahnrad 44 fest verbunden und auf einer gemeinsamen Welle in einem Vorgelegegehäuse 46 gelagert. Zahnrad. 44 kämmt mit einem Zahnrad. 43, das durch eine Hülse mit einem Zahnrad 49 verbunden ist. Zahnrad 49 kämmt mit zwei Zahnrädern 5o der Exzenterwellen 41. Diese drehen sich also im Uhrzeigersinne und bei entsprechend gewählten. Zahnrädern mit gleicher Drehzahl wie die Exzenterwellen 33. Durch Verdrehen eines am Gehäuse 46 befestigten Schneckenrades 47 werden die Exzezterwellen.41 gegen die Exzenterwellen 33 verdreht, und damit wird der Hub der Kolben geändert. Die langen Pleue138 sind gegabelt (s. Fig.4). In Fig.4 sind die in Fig. 3 oben gelegenen Teile 38, 39, 40 weggelassen.
• Der Antrieb der zwei Exzenterwellen 41 kann bei einer Abwandlung dieser Konstruktion gemäß Fig. 5 bis 7 auch durch ein auf der Antriebswelle 30 sitzendes innenverzahntes Zahnrad erfolgen. Diese Wellen erhalten dann je ein Ritzel auf der Antriebsseite, wobei die Verdrehung des Innenzahnrades durch Verschieben einer zwischen ihr und der Welle sitzenden Gewindehülse erfolgen kann.
• In dein Fig. 5 bis 7 entsprechen diejenigen. Teile, deren Bezugszeichen mit dem Index a versehen sind, denjenigen. Teilen, die in den. Fig. 3 und. 4 mit gleichen, Bezugszeichen ohne den Index versehen sind. Die Ritzel der Exzenterwellen 31, kämmen dabei mit dem Zahnrad 31Q, während die Ritzel der Exzenterwellen 41" mit dem innenverzahnten Zahnrad 55 kämmen, das auf einer Hülse 56 sitzt, die ihrerseits auf der Welle 30, sitzt. Während das Zahnrad 55 durch ein Lager 57 an Axialverschiebungen gehindert ist, kann die Hülse 56 axial. in beiden Richtungen von Hand oder mittels einer Verstellvorrichtung verschoben. werden. Sie sitzt mit geraden Längsnuten, auf der Achse 30a, während das Zahnrad 55 mit steilgängigen Gewindenuten auf der Hülse 56 sitzt, so' daß die Winkelstellung des Zahnrades 55 gegenüber der Welle 33" durch Verschieben der Hülse 56 veränderbar ist.
• An Stelle der zylindrischen. Kolben können auch solche mit rechteckigem -Querschnitt verwendet werden, wobei die Arbeitsräume (Zylinder) dann ebenfalls rechteckigen Querschnitt erhalten:. Werden in bereits vorgeschlagener Weise die Steuerkanten des Kolbens, welche den benachbarten Kolben steuern, durch einen Bund rechteckiger. Querschnittes gebildet, der Zu- und Abfluß in seiner Mittelstellung absperrt, so wird der schädliche Raum praktisch gleich .Null, so daß die Pumpe auch als Kompressor verwendet werden kann.
• Die Anordnung nach der Erfindung läßt sich gleichermaßen vorteilhaft anwenden:, einerlei, ob der Zylinderblock rotiert oder stillsteht. Für Anordnungen mit rotierenden Zylinderblöcken., die insbesondere für die Konstruktion von Getrieben in Frage kommen, ist die Ausbildung nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 besonders geeignet.
• Durch die Verwendung von Pleuel mit verschiedener Länge und durch die abwechselnde Anordnung von einfach und doppelgekröpften Kurbel-bzw. Exzenterwellen wird es ermöglicht, die Antriebswellen symmetrisch zu den Kolben bzw. Zylindern zu legen.. Die Anordnung nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. i und 2 ermöglicht eine besonders einfache Hubverstellung durch Verdrehen der zentralgelagerten Scheibe 25.
• Die erfindungsgemäße Bauart ist verhältnismäßig klein, durch die Verwendung eines rechtkantigen Zylinderblockes. Durch die zwei Seitenwände wird ein, kompliziertes Pumpen- bzw. Motorgehäuse eingespart, so daß die Konstruktion nach den. Ausführun..,sbeispielen. einfacher und billiger ist als die bekannten Motoren- bzw. Pumpenbauarten für Flüssigkeiten von hohem Druck und veränderlichem Hub. Gegenüber den bekannten Pumpen bzw. Motoren mit sternförmig angeordneten Zylindern macht sich der Fortfall von Organen, insbesondere Federn, für die Kolbenrückführung vorteilhaft bemerkbar. Hierdurch kann die Maschinendrehzahl erheblich gesteigert werden,.

Claims (7)

1. ,PATENTANSPRÜCHE: i. Mit Wasser, Luft od. dgl. arbeitende Pumpe oder Motor mit vier Zylindern, bei der die Ein- und Auslässe jedes Zylinders von dem steuerschieberartig ausgebildeten Kolben eines benachbarten Zylinders gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum jedes Zylinders stirnseitig in denjenigen Zylinder einmündet, in dem der ihn steuernde Kolben läuft.
2. 2. Pumpe oder Motor nach. Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Zylinder bzw. Kolben. in an sich bekannter Weise ein Viereck, vorzugsweise ein Quadrat, bilden.
3. 3. Pumpe oder Motor nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Auslaßkanäale (4) aller Zylinder an eine gemeinsame zentrale Leitung (5) angeschlossen, sind, während die Einlaßkanä.le (3) aller Zylinder an eine gemeinsame Ringleitung (7) angeschlossen werden, oder umgekehrt.
4. 4. Pumpe oder Motor, bei der die Kolben über Schwenkarme, derer. Schwenkachsen während des Betriebes verschiebbar sind, betätigt werden, nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (21) gemeinsam von einem um die Mittelachse der vier Zylinder drehbaren Stellorgan (Scheibe 25) verschiebbar sind, wobei jede Achse, vorzugsweiAe mit Kulissensteinen (24), in einer festen Führung (Seitenwänden 9, io) gleitet.
5. 5. Pumpe oder Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Schwenkarme (18) garneinsam von einer Exzenter- oder Kurbelwelle (14) betätigt werden, wobei die beiden Exzenter- bzw. Kurbelwellen mit einer um die gemeinsame Mittelachse aller vier Zylin, der drehbaren. Welle (i i) über Zahnräder (12, 13) gekuppelt sind.
6. 6. Pumpe oder Motor, bei der jeder Kolben mit zwei gegeneinander verdrehbaren Exzenter-bzw. Kurbelwellen über am Kolben. schwenkbare Schwenkarme (4a) und über Pleuel verbunden, ist, nach einem der Ansprüche. i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kurbel- bzw. Exzenterwelle (33, 41) mit zwei Kolben (2) verbunden ist., wobei die verbindenden Pleuel (38. 39) vorzugsweise ungleiche Länge haben.
7. 7. Pumpe oder Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel- bzw. Exzenterwellen (33, 41) gleichen Abstand von der Längsachse des von ihnen gemeinsam betriebenen Kolbens (2) haben,. ' B. Pumpe oder Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei Exzenter-bzw. Kurbelwellen (41) je ein Pleuel (38, 39) zweier benachbarter Kolben unter gleichem Winkel angeschlossen sind, während an den. beiden anderen Exzenter- bzw. Kurbelwellen. (33) die Pleuel (38, 39) zweier benachbarter Kolben mit einem Versatz von i8o° angeschlossen sind, wobei die erstgenannten Wellen (41) in anderem Drehsinn als die zweitgenannter. Wellen. (33) umlaufen. 9. Pumpe oder Motor nach Anspruch .6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei erstgenannten Wellen (41) .gegenüber den zweitgenannten Wellen (33) winkelverstellbar sind, beispielsweise derart, daß von. den vier Wellen nur zwei (33) angetrieben werden und ihrerseits über ein schwenkbar gelagertes Vorgelege (43 bis 49) oder eine bekannte gleichwertige Versteillvorrichtung die zwei anderen. Wellen (41) antreiben. io. Pumpe oder Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß von den vier Exzen: --ter- bzw. Kurbelwellen. je zwei durch ein Außenzahnrad und je zwei durch ein Innenzahnrad angetrieben werden, die gegeneinander verdrehbar sind, beispielsweise durch Verschieben. einer zwischen, beiden, liegende, Spiralhülse. ' _ i i. Pumpe oder Motor nach einem der Ansprüche 4 bis io, dadurch, gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (i) zwischen je zwei Seitenwänden (9, io) eingespannt ist, in. dem die Kulissensteine (24) verschiebbar bzw. die Exzenter- oder Kurbelwellen, (33, 41) gelagert sind. 12. Pumpe oder Motor nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zylinderblöcke und Wände aneinanderliegen, wobei die Kurbel- bzw. Exzenterwellen (14 bzw. 33, 41) gleichzeitig Kolben mehrerer Zylinderblöcke betätigen. 13. Pumpe oder Motor nach einem der Ansprüche i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben und Zylinder rechteckigen Querschnitt haben, wobei vorzugsweise die Steuerkanten des Kolbens, welche den benachbarten. Kalben. steuern, durch einen Bund rechteckigen Querschnittes gebildet werden, der Zu- und Abfluß in seiner Mittelstellung absperrt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 475 710, 126 518, 4.351.