EP0362133A1

EP0362133A1 - Fluid machine for incompressible mediums

Info

Publication number: EP0362133A1
Application number: EP89810698A
Authority: EP
Inventors: Kurt GÜTTINGER
Original assignee: Gutag Innovations AG
Current assignee: Cessione vdo Adolf Schindling AG
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1989-09-14
Publication date: 1990-04-04
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: JPH02191883A; DE58900498D1; EP0362133B1; US5011386A; JP2776911B2

Abstract

In a fluid machine for incompressible media with a delivery chamber (4) arranged in a fixed housing (1, 2) and formed in the manner of a circularly extending slot, a displacer (8) associated with the delivery chamber and likewise of circular design is held on a disc-shaped rotor (3) which can be driven eccentrically in relation to the housing. The displacer touches the inner and outer circumferential walls of the delivery chamber at at least one sealing line advancing continuously during operation and conveys the medium from an inlet (6) to an outlet (7). The inlet and the outlet are separated from one another by a web (5) extending radially in the delivery chamber (4). A cross-keyed coupling (9, 10) is provided for the purpose of guiding the displacer relative to the housing and, for the purpose of driving it in a circle, a wobble rod (12) is connected to a driving crank mechanism (13). In the region of the web (5), the working chambers (27, 28) communicate at the inlet (6) and at the outlet (7). In the majority of their circumference, the displacer (8) and the delivery chamber (4) have a pure circular shape. In an angular range of at most 20 DEG , the inlet and outlet ends of the displacer and of the delivery chamber have considerably smaller radii of curvature than those of the majority of their circumferences. <IMAGE>

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine für inkompressible Medien mit einem in einem feststehenden Gehäuse angeordneten, nach Art eines kreisförmig verlaufenden Schlitzes ausgebildeten Förderraum und mit einem dem Förderraum zugeordneten, ebenfalls kreisförmig ausgebildeten Verdrängerkörper, der auf einem gegenüber dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenförmigen Läufer derart gehalten ist, dass während des Betriebes jeder seiner Punkte eine von den Umfangswänden der Förderkammer begrenzte Kreisbewegung ausführt, und dessen Krümmung gegenüber derjenigen des Förderraumes so bemessen ist, dass er die inneren und äusseren Umfangswände des Förderraumes an mindestens einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie berührt und somit den Förderrraum in innere und äussere Arbeitsräume unterteilt, durch die das Medium von einem Einlass zu einem Auslass gefördert wird, wobei Einlass und Auslass durch einen vorzugsweise radial im Förderraum verlaufenden Steg voneinander getrennt sind, weshalb der Verdrängerkörper im Bereich des Steges unterbrochen ist, und wobei zur Führung des Läufers gegenüber dem Gehäuse eine Kreuz scheibenkupplung vorgesehen ist, und zum kreisförmigen Antrieb des Verdrängerkörpers ein Taumelstab mit einem antreibenden Kurbeltrieb verbunden ist.The invention relates to a displacement machine for incompressible media with a conveying space arranged in a fixed housing, designed in the manner of a circular slot, and with a displacer body, which is also circular and is assigned to the conveying space and is held on a disk-shaped rotor which can be driven eccentrically relative to the housing. that during operation each of its points executes a circular movement delimited by the peripheral walls of the delivery chamber, and its curvature relative to that of the delivery chamber is dimensioned such that it touches the inner and outer peripheral walls of the delivery chamber on at least one sealing line that progresses continuously during operation and thus the delivery room divided into inner and outer work spaces through which the medium is conveyed from an inlet to an outlet, the inlet and outlet being preferably radially in the conveyor are separated from each other by the extending web, which is why the displacer is interrupted in the region of the web, and a cross-disk clutch is provided for guiding the rotor relative to the housing, and a wobble rod is connected to a driving crank drive for the circular drive of the displacer.

Stand der TechnikState of the art

Verdrängungsmaschinen für Flüssigkeiten mit kreisförmig verlaufendem Verdrängungskörper sind bereits seit 1905 bekannt aus der DE-C-177 654. Der dortige in den Förderraum hineinragende Ringkolben ist allerdings schwingend angeordnet, wozu er an jenem Steg geführt ist, der den Einlass vom Auslass trennt. Angetrieben wird er von einer Kurbel, auf welcher er mittels einer Nabe gelagert ist. Diese Maschine soll sich durch eine ununterbrochene und gleichmässige Förderung auszeichnen.Displacement machines for liquids with a circular displacement body have been known from DE-C-177 654 since 1905. However, the annular piston protruding into the delivery chamber is arranged in a swinging manner, for which purpose it is guided on the web that separates the inlet from the outlet. It is driven by a crank on which it is supported by means of a hub. This machine should be characterized by an uninterrupted and even conveying.

Eine weitere Verdrängungsmaschine, allerdings nicht mit kreisförmigem, sondern mit herzförmig verlaufendem Verdrängerkörper ist bekannt aus der WO 86/05241. Ueber einen Kurbeltrieb werden bei der dortigen Pumpe 4 Verdrängerflügel gleichzeitig in zyklische Relativbewegung zu ihren zugehörigen Kammern versetzt. Ein radial anpassbares Glied erzeugt dabei eine Antriebskraft mit radialer und tangentialer Komponente, die auf den Träger der Verdrängungsflügel wirkt, so dass diese stets in dichtender Berührung mit ihren Kammern bleiben. Dabei kann das verstellbare Glied federnd, keilartig oder sonstwie kraftschlüssig, jedoch nicht formschlüssig wirken. Der die Verdrängerflügel aufweisende Träger ist in einer bestimmten Lage stets kippfrei geführt infolge der gegenseitigen Anlagestellen der in einem Kranz angeordneten Flügel.Another displacement machine, but not with a circular displacement body but with a heart-shaped displacement body, is known from WO 86/05241. With the pump there, 4 displacement vanes are simultaneously set in a cyclical relative movement to their associated chambers by means of a crank mechanism. A radially adjustable member generates a driving force with a radial and tangential component, which acts on the carrier of the displacement wing, so that they always remain in sealing contact with their chambers. The adjustable link can be resilient, wedge-like or otherwise non-positive, but not positive. The carrier having the displacer wings is always tilt-free in a certain position due to the mutual contact points of the wings arranged in a ring.

Aehnliche Verdrängermaschinen mit einem Taumelantrieb sind bekannt, beispielsweise aus den DE-C-2 603 462 und US-A-3 560 119. Desweiteren sind ähnliche Verdrängermaschinen mit einer Kreuzscheibenkupplung ebenfalls bekannt, beispielsweise aus den EP 10930 B1, US-A-4,437,820 und DE-A-27 35 664. Es handelt sich bei allen diesen Einrichtungen um sogenannte Verdrängungsmaschinen für kompressible Medien. Sie bestehen zum einen aus einem durch spiralartige, sich von einer Seitenwand senkrecht erstreckenden Umfangswände begrenzten Förderraum, der von einem ausserhalb der Spirale liegenden Einlass zu einem innerhalb der Spirale liegenden Auslass führt. Zum andern weisen sie einen in den Förderraum ragenden, ebenfalls spiralartigen Verdrängungskörper auf. Dieser ist in Bezug auf den Förderraum zur Ausführung einer kreisenden verdrehungsfreien Bewegung gelagert. Sein Zentrum ist gegenüber dem Zentrum der Umfangswände exzentrisch so versetzt, dass der Verdrängungskörper stets sowohl die aussenliegende als auch die innenliegende Umfangswand des Förderraumes an je mindestens einer fortschreitenden Dichtlinie berührt. Während des Betriebes der Maschine werden deshalb entlang des Förderraumes zwischen dem Verdränger und den beiden Umfangswänden des Förderraumes mehrere sichelförmige Arbeitsräume eingeschlossen, die sich vom Einlass durch den Förderraum hindurch zum Auslass hin bewegen. Hierbei kann sich je nach Umschlingungswinkel der Spirale das Volumen des geförderten Arbeitsmittels zunehmend verringern bei einer entsprechenden Erhöhung des Arbeitsmitteldruckes.Similar displacement machines with a wobble drive are known, for example from DE-C-2 603 462 and US-A-3 560 119. Furthermore, similar displacement machines with a cross disc clutch are also known, for example from EP 10930 B1, US-A-4,437,820 and DE-A-27 35 664. All of these devices are so-called displacement machines for compressible media. They consist, on the one hand, of a conveying space which is delimited by spiral-like circumferential walls which extend perpendicularly from a side wall and which leads from an inlet lying outside the spiral to an outlet lying inside the spiral. Secondly, they point you in the displacement space protruding, also spiral-like displacement body. This is mounted in relation to the conveying space to perform a circular, rotation-free movement. Its center is offset eccentrically from the center of the peripheral walls so that the displacer always touches both the outer and the inner peripheral wall of the delivery chamber on at least one progressive sealing line. During operation of the machine, therefore, several crescent-shaped work spaces are trapped along the delivery space between the displacer and the two peripheral walls of the delivery space, which move from the inlet through the delivery space to the outlet. Depending on the wrap angle of the spiral, the volume of the conveyed working medium can decrease increasingly with a corresponding increase in the working medium pressure.

Der Taumelantrieb ist bei diesen bekannten Maschinen jeweils das Mittel zur Umsetzung der rotierenden Bewegung der Antriebsmaschine in die translatorische Bewegung des Verdrängers.In these known machines, the wobble drive is in each case the means for converting the rotating movement of the drive machine into the translatory movement of the displacer.

Die Antriebslösung bei der DE-C-2 603 462 sieht einen drehfest mit einem Gegengewicht auf der Antriebswelle sitzenden Exzenterkörper vor, auf dem mittels eines Kugellagers eine Antriebsscheibe gelagert ist. Diese ist mit vier gleichmässig über den Umfang verteilten Kugelgelenkpfannen bestückt, in denen jeweils das Kugelende eines Taumelstabes einsitzt. Die Kugeln haben dabei lediglich Linienkontakt in ihrer zugehörigen Pfanne. Bei einer Drehbewegung der Antriebswelle wird der Rotorkörper durch die Taumelstäbe zur Ausführung einer kreisenden, jedoch nicht drehenden Bewegung angeregt. Neben der Antriebsfunktion haben bei dieser Lösung die Taumelstäbe somit auch die Verdrehsicherung zu gewährleisten.The drive solution in DE-C-2 603 462 provides an eccentric body which is seated in a rotationally fixed manner with a counterweight and on which a drive disk is mounted by means of a ball bearing. This is equipped with four evenly distributed ball joint pans, in each of which sits the ball end of a wobble rod. The balls only have line contact in their associated pan. When the drive shaft rotates, the rotor body is excited by the wobble rods to perform a circular but not rotating movement. In addition to the drive function, the wobble rods also have to ensure the anti-rotation device in this solution.

Bei der Ausführung nach US-A-3 560 119 ist der antriebsseitige Zapfen des Taumelstabes mittels eines Pendelkugellagers drehbar und schwenkbar in einer exzentrischen Position gelagert. Zur Verhinderung der Eigendrehung des Verdrängers sind die zweiten und dritten Kugelabschnitte jeweils mit Profilkränzen, z.B. Verzahnungen versehen, welche in entsprechend profilierte Gegenstücke im Verdränger resp. im feststehenden Gehäuseteil eingreifen und darin schwenkbar gelagert sind. Die axiale Sicherung der Taumelwelle erfolgt über eine im feststehenden Gehäuseteil einliegende Sicherungsscheibe.In the embodiment according to US-A-3 560 119, the drive-side pin of the wobble rod is rotatably and pivotably mounted in an eccentric position by means of a self-aligning ball bearing. To prevent the displacement of the displacer, the second and third spherical sections are each with profile rings, for example Provide teeth, which in correspondingly profiled counterparts in the displacer or. intervene in the fixed housing part and are pivotally mounted therein. The wobble shaft is axially secured via a lock washer located in the fixed housing part.

Für die Uebertragung der relativen Drehbewegung wird somit bei den bekannten Maschinen jeweils ein hochbelastetes und damit kostspieliges Kugellager verwendet. Darüberhinaus sind keine Massnahmen vorgesehen, welche bei Materialabrieb an der oder den Taumelstäben einen spielfreien Betrieb der Maschine garantieren.For the transmission of the relative rotary movement, a highly loaded and therefore expensive ball bearing is used in the known machines. In addition, no measures are provided which guarantee play-free operation of the machine in the event of material abrasion on the wobble bar (s).

Die Kreuzscheibenkupplung bildet bei all diesen bekannten Maschinen jeweils das rotationshemmende Mittel für den Verdränger. Dessen radiale Versetzung wird begrenzt durch die Berührung der spiralförmigen Rippen mit den Wandungen der Förderkammern. Die Begrenzung entspricht theoretisch einem Kreis, in diesem Fall dem Translationskreis. Der gegenüber der Förderkammer drehfreie Verdränger muss nun mittels der Kreuzscheibenkupplung so geführt werden, dass die Parallelführung einen grösseren Durchmesser zulässt als es dem Durchmesser des Trans lationskreises entspricht. Der Grund hierfür ist, dass die Radialverschiebung des Verdrängers durch die Kombination Rippe/Kammerwand begrenzt werden soll und nicht durch die führende Kreuzscheibenkupplung. Anhand dieser Regel sind die Abmessungen für die Kreuzscheibenkupplung einfach festzulegen.In all these known machines, the cross-disk clutch forms the rotation-inhibiting means for the displacer. Its radial displacement is limited by the contact of the spiral ribs with the walls of the delivery chambers. The limit theoretically corresponds to a circle, in this case the translation circle. The displacer, which is non-rotatable with respect to the delivery chamber, must now be guided by means of the cross disc coupling in such a way that the parallel guidance permits a larger diameter than the diameter of the translation circle. The reason for this is that the radial displacement of the displacer should be limited by the combination of rib / chamber wall and not by the leading cross-plate coupling. Using this rule, the dimensions for the cross plate coupling can be easily determined.

Es herrscht allgemein die Meinung, dass derartige Kreuzscheibenkupplungen für die Uebertragung von grossen Drehmomenten und für grosse Drehzahlen ungeeignet sind wegen der auftretenden Biegewechselbeanspruchung und der Verluste durch Reibung.The general opinion is that cross-type couplings of this type are unsuitable for the transmission of high torques and for high speeds because of the bending stress and the losses due to friction.

Bei allen bekannten Kreuzscheibenkupplungen bestehen die Leisten aus rechtwinkligen Blöcken, die in entsprechend konfigurierte Nuten eingreifen. Die Bedenken gegen eine Anwendung der Kreuzscheibenkupplung sind insoweit verständlich, als das seitliche Spiel in den Nuten zwecks ordentlicher Führung minimal sein muss. Dies führt aber zwangsläufig zu Reibflächen, die sich abnützen. Darüberhinaus können bei Eindringen von Schmutz in die Führung deren Teile gegeneinander klemmen, was die Funktionsfähigkeit der Kupplung beeinträchtigt.In all known cross plate couplings, the strips consist of right-angled blocks that engage in appropriately configured grooves. The concerns about the use of the cross disc clutch are understandable insofar as the lateral play in the grooves for the purpose of proper guidance is minimal have to be. However, this inevitably leads to friction surfaces that wear out. In addition, if dirt enters the guide, its parts can jam against each other, which impairs the functionality of the coupling.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolben-Verdrängerpumpe mit sehr niedrigen Pulsationen so zu gestalten, dass sie auch mit zunehmendem Materialabtrag infolge Verschleiss spielfrei bleibt.The invention is therefore based on the object of designing a rotary piston positive displacement pump with very low pulsations in such a way that it remains free of play even with increasing material removal as a result of wear.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst,
- dass im Bereich des Steges der innere und äussere Arbeitsraum am Einlass und am Auslass miteinander kommunizieren,
- dass der Verdrängerkörper und der Förderraum im überwiegenden Teil ihres Umfangs eine zumindest annähernde Kreisform aufweisen,
- dass der Verdrängerkörper über mindestens 360° dichtet,
- wozu die einlass- und auslasseitigen Enden des Verdrängerkörpers und des Förderraumes in einem winkelbereich von höchstens 30° wesentlich kleinere Krümmungsradien aufweisen als jene ihres überwiegenden Umfangs.According to the invention, the object is achieved by
- that the inner and outer working space at the inlet and outlet communicate with each other in the area of the web,
that the displacer body and the delivery space have an at least approximately circular shape in the major part of their circumference,
- that the displacer seals over at least 360 °,
- Which is why the inlet and outlet ends of the displacer and the delivery chamber have radii of curvature that are significantly smaller than those of their predominant circumference in an angular range of at most 30 °.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu erblicken, dass mit der neuen Konfiguration eine selbstansaugende, pulsationsarme, sich im Betrieb selbsteinstellende und nahezu wartungsfreie Pumpe geschaffen ist.The advantage of the invention is that the new configuration creates a self-priming, low-pulsation, self-adjusting and almost maintenance-free pump during operation.

Es ist besonders günstig, wenn der Taumelstab an seinem kurbelseitigen Ende mit einem Kugelabschnitt in einer allseits verschiebbaren Gelenkpfanne der Kurbel einsitzt, wenn er an seinem andern Ende mit einem Kugelabschnitt in einer halbkugeligen Gelenkpfanne des feststehenden Gehäuseteils gelagert ist, und wenn er zwischen seinen beiden Enden einen Kugelabschnitt aufweist, welcher drehbar und taumelfähig in einer halbkugeligen Gelenkpfanne im Verdränger gelagert ist, wobei Feder mittel für eine satte Anlage der Kugelabschnitte in den Gelenkpfannen sorgen. Diese Antriebsart beinhaltet sehr kleine Reibwege und somit Reibverluste.It is particularly expedient if the wobble rod is seated at its crank-side end with a ball section in an articulated socket of the crank, if it is mounted at its other end with a ball section in a hemispherical socket of the fixed housing part, and if it is between its two ends has a spherical section which is rotatably and tumble mounted in a hemispherical socket in the displacer, spring medium ensure that the spherical sections fit snugly in the socket. This type of drive contains very small friction paths and therefore friction losses.

Ferner ist es zweckmässig, wenn die Kreuzscheibenkupplung einen frei beweglichen Zwischenring aufweist, der auf seinen Planseiten je zwei unter 90° zueinanderstehende konvex gewölbte Leisten trägt, die in entsprechend konkav geformte Nuten der zu kuppelnden Teile eingreifen, wobei der Zwischenring mitsamt den Leisten ein einteiliges, vorgespanntes Werkstück aus Federstahl ist. Dieses sehr kostengünstige Element erzeugt neben der Führung zudem die Anpresskraft für den Verdrängerkörper gegen den Boden der Förderkammer.Furthermore, it is expedient if the cross-plate coupling has a freely movable intermediate ring, which carries on its flat sides two convex strips at 90 ° to each other, which engage in correspondingly concave grooves of the parts to be coupled, the intermediate ring together with the strips being a one-piece, Prestressed workpiece made of spring steel. In addition to the guidance, this very inexpensive element also generates the contact pressure for the displacement body against the bottom of the delivery chamber.

Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand eienr Flüssigkeitspumpe schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig.1 einen Längsschnitt durch die Pumpe mit umlaufenden Ringkolben
Fig.2 einen Querschnitt durch die Pumpe gemäss Linie A-A in Fig 1
Fig.3 eine erste Einbauvariante eines Taumelstabes im Längsschnitt
Fig.4 eine zweite Einbauvariante des Taumelstabes im Längsschnitt
Fig.5 eine perspektivische Ansicht des Taumelstabantriebes
Fig.6 eine perspektivische Ansicht einer zu montierenden Kreuzscheibenkupplung
Fig.7 die Geometrie der reibenden Teile einer Kreuzscheibenkupplung
Fig 8 eine unbelastete Kupplung mit vorgespanntem Zwischenring
Fig.9 die Verdrängergeometrie im Ein- und Auslassbereich
Fig.10 eine Skizze zur Ermittlung der Kurvengeometrie
Fig.11 eine Verbindungsmöglichkeit von innerem und äusserem Arbeitsraum
Fig.12 einen Schnitt gemäss Linie x-x in Fig.10

In the drawing, several embodiments of the invention are shown schematically using a liquid pump. Show it:

1 shows a longitudinal section through the pump with rotating ring pistons
2 shows a cross section through the pump according to line AA in FIG. 1
3 shows a first installation variant of a wobble rod in longitudinal section
4 shows a second installation variant of the wobble rod in longitudinal section
5 shows a perspective view of the wobble rod drive
6 shows a perspective view of a cross disc clutch to be mounted
Fig.7 the geometry of the friction parts of a cross disc clutch
8 shows an unloaded coupling with a preloaded intermediate ring
9 shows the displacement geometry in the inlet and outlet area
10 shows a sketch for determining the curve geometry
11 shows a possibility of connecting the inner and outer work space
12 shows a section along line xx in FIG. 10

In der stark vereinfachten Pumpendarstellung gemäss Fig.1 und 2 sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile dargestellt. In den verschiedenen Fig. sind die gleichen Teile jeweils mit denselben, ggfs. indizierten Bezugszeichen versehen.In the greatly simplified pump illustration according to FIGS. 1 and 2, only the parts essential for understanding the invention are shown. In the various figures, the same parts are provided with the same, possibly indexed, reference numerals.

Weg zur Ausführung der ErfindungWay of carrying out the invention

Zwecks Erläuterung der Funktionsweise der Pumpe , welche selbst nicht Gegenstand der Erfindung ist, wird auf die bereits genannte WO 86/05241 verwiesen. Nachstehend wird nur der für das Verständnis notwendige Maschinenaufbau und Prozessablauf kurz beschrieben.In order to explain the functioning of the pump, which is not itself the subject of the invention, reference is made to the already mentioned WO 86/05241. In the following, only the machine structure and process flow necessary for understanding are briefly described.

Im wesentlichen besteht die Pumpe nach den Fig. 1 und 2 aus zwei Gehäusehälften 1, 2, welche auf geeignete Weise miteinander verbunden sind, und dem darin einliegenden Verdränger mitsamt Antrieb und Führung. In die linke Gehäusehälfte 1 ist eine kreisringförmige Förderkammer 4 eingearbeitet. Sie weist parallele, im gleichbleibendem Abstand zueinander verlaufende Umfangswände auf, die einen Winkelbereich von ca. 360° umfassen, auch wenn dies in Fig. 2 nicht ersichtlich ist .Sie ist mittels eines Steges 5, der sich über die ganze Kammertiefe erstreckt, unterteilt. Beidseitig des Steges sind in der Rückwand der Gehäusehälfte 1 der Einlass 6 und der Auslass 7 für das zu fördernde Arbeitsmittel angeordnet. Zwischen den Umfangswänden greift der Verdrängerkörper 8 in den Förderraum 4 ein. Seine Krümmung ist so bemessen, dass er die innere und die äussere Umfangswand des Förderraumes an mindestens einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie berührt. Es handelt sich bei diesem Verdrängerkörper, der demnach den Ringkolben darstellt, um eine Rippe, die senkrecht auf der Läuferscheibe 8 gehalten ist. Der Verdrängerkörper 8 ist an jener Stelle, die dem Steg 5 gegenüberliegt, geschlitzt, d.h. in seiner ganzen Tiefe unterbrochen.The pump according to FIGS. 1 and 2 essentially consists of two housing halves 1, 2, which are connected to one another in a suitable manner, and the displacer lying therein, together with the drive and guide. An annular delivery chamber 4 is incorporated into the left housing half 1. It has parallel circumferential walls that run at a constant distance from one another and that encompass an angular range of approximately 360 °, even if this cannot be seen in FIG. 2. It is subdivided by means of a web 5 which extends over the entire chamber depth. The inlet 6 and the outlet 7 for the working medium to be conveyed are arranged on both sides of the web in the rear wall of the housing half 1. The displacement body 8 engages in the delivery chamber 4 between the peripheral walls. Its curvature is dimensioned such that it touches the inner and the outer peripheral wall of the delivery chamber on at least one sealing line that continuously progresses during operation. This displacement body, which accordingly represents the ring piston, is a rib which is held perpendicularly on the rotor disk 8. The displacer 8 is on that Point, which is opposite the web 5, slotted, ie interrupted in its entire depth.

Während des Betriebes führt der Läufer 3 zusammen mit dem Verdrängerkörper 8, im folgenden einfach Verdränger genannt, eine orbitale Bewegung aus. Anlässlich dieser kreisenden Bewegung berührt der Ringkolben ständig sowohl die innere als auch die äussere Umfangswand der Förderkammer. Dadurch ergeben sich auf beiden Seiten des Verdrängerkörpers sichelförmige, das Arbeitsmedium einschliessende Arbeitsräume 27, 28, die während des Antriebs des Läufers durch die Förderkammer vom Einlass 6 in Richtung auf den Auslass 7 verschoben werden. Durch seine Lageänderung wird demzufolge zum einen über den Einlass 6 Arbeitsmittel in die Kammer 4 hineingesaugt und zum andern über den Auslass 7 aus der Maschine hinausgefördert.During operation, the rotor 3 performs an orbital movement together with the displacer body 8, hereinafter simply referred to as the displacer. On the occasion of this circular movement, the ring piston constantly touches both the inner and the outer peripheral wall of the delivery chamber. This results in crescent-shaped work spaces 27, 28 enclosing the working medium on both sides of the displacer body, which are displaced from the inlet 6 in the direction of the outlet 7 during the drive of the rotor through the delivery chamber. Due to its change in position, working fluid is sucked into the chamber 4 via the inlet 6 and conveyed out of the machine via the outlet 7.

Zum orbitalen Umlauf des Verdrängers ist gemäss Fig.1 ein Antrieb mittels Taumelstab 12 vorgesehen. Ein nicht näher dargestellter Kurbeltrieb 13 ist kurbelseitig mit einer Gelenkpfanne 14 bestückt, in welcher der Taumelstab 12 mit einem ersten Kugelabschnitt 15 drehbar einsitzt. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf diese Antriebsvariante beschränkt ist. Massgeblich ist lediglich eine Konstruktion, bei welcher der Taumelstab nicht eine Drehbewegung, sondern eine Taumelbewegung vollführt, wobei sich die Bewegungsachse 30 auf einem Kegelmantel befindet.According to FIG. 1, a drive by means of a wobble rod 12 is provided for orbital circulation of the displacer. A crank mechanism 13, not shown, is equipped on the crank side with a joint socket 14 in which the wobble rod 12 is rotatably seated with a first ball section 15. It is understood that the invention is not limited to this drive variant. The only decisive factor is a construction in which the wobble rod does not perform a rotary movement, but a wobble movement, the movement axis 30 being located on a conical jacket.

Am entgegengesetzten Ende weist der Taumelstab 12 einen zweiten Kugelabschnitt 16 auf. Koaxial mit der Hauptachse 31 des Kurbeltriebes 13 ist dieser zweite Kugelabschnitt im linken feststehenden Gehäuseteil 1 drehbar und taumelfähig gelagert.At the opposite end, the wobble rod 12 has a second ball section 16. Coaxially with the main axis 31 of the crank mechanism 13, this second ball section is rotatably mounted in the left fixed housing part 1 and is capable of tumbling.

In der Ebene des Läufers 3 ist der Taumelstab 12 mit einem dritten Kugelabschnitt 17 versehen, dessen Kugelradius mit Vorteil jenem des zweiten Kugelabschnitts entspricht. Dieser dritte Kugelabschnitt ist in der Nabe des Läufers 3 drehbar und taumelfähig gelagert.In the plane of the rotor 3, the wobble rod 12 is provided with a third ball section 17, the ball radius of which advantageously corresponds to that of the second ball section. This third ball section is rotatably supported in the hub of rotor 3 and is capable of tumbling.

Wären die Lagerstellen für die beiden Kugelabschnitte 16 und 17 nunmehr zylindrische Lagerbuchsen, so werden die beispielsweise fliehkraftbedingten, rein radialen Kräfte nur auf einer halbkreisförmigen Linie abgestützt werden. Axialgerichtete Kräfte könnten überhaupt nicht übertragen werden.If the bearing points for the two spherical sections 16 and 17 were now cylindrical bearing bushes, the purely radial forces caused, for example, by centrifugal force will only be supported on a semicircular line. Axial forces could not be transmitted at all.

Diese Lagerstellen werden deshalb als halbkugelförmige Gelenkpfannen 18, 19 ausgebildet. Halbkugelig deshalb, weil dadurch zum einen die benötigten Einzelteile auf ein Minimum reduziert sind, und weil zum andern die Montage sehr einfach wird.These bearing points are therefore designed as hemispherical joint sockets 18, 19. Hemispherical because, on the one hand, this reduces the required individual parts to a minimum, and on the other hand, assembly is very easy.

Dies gilt allerdings nur, wenn die tragende Fläche in der Kugelpfanne innerhalb einer und derselben Kugelhemisphäre liegt. Diese Bedingung führt dazu, dass die Gelenkpfannen 18, 19 für die Aufnahmen der zweiten und dritten Kugelabschnitte spiegelbildlich zueinander angeordnet sind, d.h. die tragenden Kugelflächen sind voneinander abgekehrt.However, this only applies if the load-bearing surface in the ball socket lies within one and the same spherical hemisphere. This condition means that the joint sockets 18, 19 for the receptacles of the second and third spherical sections are arranged in mirror image to one another, i.e. the supporting spherical surfaces are turned away from each other.

Die axiale Kraft, die notwendig ist, damit die Kugelabschnitte unter allen Betriebszuständen satt in ihren jeweiligen Pfannen einliegen, wird durch Federmittel aufgebracht.The axial force that is necessary for the spherical sections to fit snugly in their respective pans under all operating conditions is applied by spring means.

Eine erste Lösungsmöglichkeit hierfür zeigt Fig.3. Der zweite Kugelabschnitt 16′ ist mit einer zentralen Bohrung versehen und lose auf den Taumelstab 12′ aufgesteckt, so dass er auf dem Taumelstab verschiebbar ist. Die gegeneinandergerichteten Flächen der Kugelabschnitte 16′ und 17′ sind abgeflacht und bilden jeweils einen Anschlag für eine Druckfeder 20′. Im montierten Zustand drückt diese Feder 20′ die Kugelabschnitte auseinander. Zur Aufnahme des Taumelstabs 12′ anlässlich einer Verschiebung des Kugelabschnitts 16′ ist die Gelenkpfanne 18′ in der linken Gehäusehälfte 1 mit einer Ausnehmung 21 versehen.A first solution to this is shown in FIG. 3. The second ball section 16 'is provided with a central bore and loosely attached to the wobble rod 12', so that it is displaceable on the wobble rod. The opposing surfaces of the ball sections 16 'and 17' are flattened and each form a stop for a compression spring 20 '. In the assembled state, this spring 20 'pushes the ball sections apart. To accommodate the wobble rod 12 'on the occasion of a displacement of the ball section 16', the socket 18 'is provided in the left housing half 1 with a recess 21.

Die in Fig.4 gezeigte Lösung geht aus von einem Gleitstein 22, welcher axial verschiebbar im linken Gehäuseteil 1 einsitzt. In der dem Läufer 3 zugekehrten Stirnfläche ist im Gleitstein die Gelenkpfanne 18 eingearbeitet. In dieser liegt der Kugelabschnitt 16 ein. Damit der Kugelabschnitt eine jederzeit defi nierte sphärische Auflage hat, ist auch hier der Pfannengrund mit einer Ausnehmung 21 versehen, so dass das Kopfende des Kugelabschnitts in keinem Fall Grundberührung hat. Die Axialkraft wird hier über die Schraubenfeder 20 aufgebracht, die vom Gehaüseteil 1 auf den Gleitstein 22 einwirkt.The solution shown in Figure 4 is based on a sliding block 22, which is axially displaceable in the left housing part 1. In the end face facing the rotor 3, the joint socket 18 is incorporated in the sliding block. The ball section 16 lies in this. So that the ball section is always defi has a spherical support, the base of the pan is also provided with a recess 21 here, so that the head end of the spherical section has no ground contact in any case. The axial force is applied here via the helical spring 20, which acts on the sliding block 22 from the housing part 1.

Unter Hinweis auf die Anordnung nach Fig.1 wird festgehalten, dass die Federkraft nicht so gross sein darf, dass der Verdrängerkörper 8 von seiner Dichtfläche an der Seitenwand des Gehäuses 1 abheben könnte. Die Gegenkraft, die diese Dichtwirkung aufrechterhält, wird über die Kreuzscheibenkupplung 9, 10 auf den Läufer 3 des Verdrängerss übertragen.With reference to the arrangement according to FIG. 1, it is stated that the spring force must not be so great that the displacer body 8 could lift off its sealing surface on the side wall of the housing 1. The counterforce that maintains this sealing effect is transmitted to the rotor 3 of the displacer via the cross-plate clutch 9, 10.

Immerhin muss die Federkraft so gross sein, dass die zusätzliche axiale Kraft in Zusammenwirkung mit der erwähnten radialen Kraft eine Abstützung der Kugelabschnitte in einer sphärischen Fläche verursacht. Diese sphärische Kontaktzone muss in jedem Fall erhalten bleiben, unabhängig von einem etwaigem Materialabtrag an einem der beteiligten Maschinenteile.After all, the spring force must be so great that the additional axial force in cooperation with the radial force mentioned causes the spherical sections to be supported in a spherical surface. This spherical contact zone must be preserved in any case, regardless of any material being removed from one of the machine parts involved.

Nachstehende Beispiele zeigen, welche möglichen Fehler anhand der Erfindung kompensiert werden können:
- Anlässlich der Taumelbewegung kann Material an der Kugel abgetragen werden. Dadurch kann sich die Kugel in die Pfanne "hineinfressen". Die Durchmesser von Kugel und Pfanne werden hierbei kleiner. Durch die konstante sphärische Kugelauflage bleibt die Verbindung achsgleich und spielfrei, obschon sich neben der Verkleinerung der Durchmesser auch der Abstand zwischen den Kugelzentren der Kugelabschnitte 16 und 17 vergrössert hat. Diese Ueberlegung gilt im übrigen auch, wenn sich nur die Kugeln oder nur die Pfannen abreiben.
- Anlässlich der orbitalen Bewegung können sich auch die Stirnseiten des Verdrängungskörper 8 am feststehenden Gehäuse 1 abreiben. Nach Fig.1 würde demnach der Abstand zwischen den Kugelabschnitten 16 und 17 geringer. Auch dieses Verhalten verkraften die Lösungsprinzipien nach den Fig.3 und 4 mühelos.The following examples show which possible errors can be compensated for using the invention:
- On the occasion of the tumbling movement, material can be removed from the ball. This allows the ball to "eat" into the pan. The diameter of the ball and pan will become smaller. Due to the constant spherical ball support, the connection remains coaxial and free of play, although in addition to the reduction in diameter, the distance between the ball centers of the ball sections 16 and 17 has increased. This consideration also applies if only the balls or only the pans rub off.
- On the occasion of the orbital movement, the end faces of the displacement body 8 can also rub against the fixed housing 1. According to Figure 1, the distance between the spherical sections 16 and 17 would be smaller. The solution principles according to FIGS. 3 and 4 can also easily cope with this behavior.

Es versteht sich, dass bei einer Veränderung des Abstandes zwischen den zweiten und dritten Kugelabschnitten der sich auf einem Kegelmantel befindende Winkel der Bewegungsachse 30 ebenfalls ändert. Dies gilt auch für den Abstand zwischen den Kugelabschnitten 16 resp. 17 und 15. In jedem Fall ist die Exzentrizät e (Fig.4) am Verdränger beizubehalten. Andererseits ist die Ebene des zweiten Kugelabschnittes massgebend für den Translationskreis und ist somit Bezugsebene. Deshalb muss auch der erste Kugelabschnitt 15 verschiebbar ausgebildet werden. Und zwar muss er zum einen in Längsrichtung des Taumelstabes verschiebbar sein, wie das in Fig.4 angedeutet ist; zum andern muss er auch in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene verschiebbar sein wegen der angesprochenen möglichen Winkelveränderung. Vorzugsweise wird deshalb dieser erste Kugelabschnitt 15 ebenfalls in eine mit einer Gelenkpfanne 14 ausgerüsteten Lagerbüchse eingebettet. Diese in den Fig 3 und 4 nur schematisch dargestellte Gelenkpfanne 14 ist ihrerseits mit einer Gleitfläche 26 versehen, welche auf einer entsprechenden Gegenfläche des Kurbeltriebes 13 allseitig verschiebbar ist. Gleitfläche 26 und Gegenfläche befinden sich dabei in einer Ebene parallel zur Achse des 31 Kurbeltriebes.It goes without saying that when the distance between the second and third spherical sections changes, the angle of the movement axis 30 located on a conical surface also changes. This also applies to the distance between the ball sections 16 and. 17 and 15. In any case, the eccentricity e (Fig. 4) on the displacer must be maintained. On the other hand, the plane of the second spherical section is decisive for the translation circle and is therefore the reference plane. Therefore, the first ball section 15 must also be designed to be displaceable. Namely, it must be displaceable on the one hand in the longitudinal direction of the wobble rod, as is indicated in FIG. 4; secondly, it must also be displaceable in the direction perpendicular to the plane of the drawing because of the possible change in angle mentioned. This first ball section 15 is therefore preferably also embedded in a bearing bushing equipped with a joint socket 14. This joint socket 14, which is shown only schematically in FIGS. 3 and 4, is in turn provided with a sliding surface 26 which can be displaced on all sides on a corresponding counter surface of the crank mechanism 13. The sliding surface 26 and counter surface are in a plane parallel to the axis of the 31 crank mechanism.

Der Vorteil eines derartig ausgebildeten Taumelantriebes kann anhand folgender Ueberlegung festgehalten werden: Die grösste im Betrieb vorherrschende radiale Kraft wirkt auf die Lagerkombination 17/19. Diese Kraft wird aufgenommen von den beiden Lagerkombinationen 15/14 und 16/18. Ueber die Wahl der Hebelarme zwischen den jeweiligen Kugelabschnitten hat man nun ein Mittel in der Hand, die Lagerbelastung in der Kombination 15/14 möglichst niedrig zu halten. Dadurch kann dieses Lager in seinen Dimensionen, d.h. insbesondere in seinem Kugeldurchmesser klein bemessen werden mit der Folge, dass es eine geringe Reibleistung aufweist. Andererseits sind die Gelenkpfannen für die zweiten und dritten Kugelabschnitte keine separaten Einzelteile, sondern sie sind in ohnehin vorhandenen Bauteilen integriert, einerseits im Verdränger, andererseits im feststehenden Gehäuseteil oder im Gleitstein. Die Lösung ist schon aus diesem Grunde sehr kostengünstig. Da es sich bei diesen Gelenkpfannen überdies nur um Halbschalen ohne Hinterschnitt handelt, sind auch die für die Herstellung benötigten Spritz- oder Presswerkzeuge nicht aufwendig.The advantage of a wobble drive designed in this way can be determined on the basis of the following consideration: The greatest radial force prevailing in operation acts on the bearing combination 17/19. This force is absorbed by the two bearing combinations 15/14 and 16/18. By choosing the lever arms between the respective spherical sections you now have a means to keep the bearing load as low as possible in the combination 15/14. As a result, this bearing can be dimensioned small in its dimensions, ie in particular in its ball diameter, with the result that it has a low frictional output. On the other hand, the joint sockets for the second and third spherical sections are not separate parts, but are integrated in existing components, on the one hand in the displacer, on the other hand in the fixed housing part or in the sliding block. The solution is already out of this Basically very inexpensive. Since these joint pans are also only half shells without an undercut, the injection or pressing tools required for the production are also not complex.

Ein Beispiel für den Antrieb des Taumelstabes 12, 12′ ist in Fig.5 gezeigt. Die Antriebswelle 33 ist an ihrem der Maschine zugekehrten Ende mit einem Bund 34 versehen. Dieser ist stirnseitig so ausgespart, dass unterhalb der Hauptachse 31 ein Mitnehmerversatz 35 geformt ist. Dieser weist die parallel zur Hauptachse verlaufende, obengenannte Gegenfläche für das Zusammenwirken mit der Gleitfläche 26 auf. Dies ist der eigentliche Kurbeltrieb 13.An example of the drive of the wobble rod 12, 12 'is shown in Fig.5. The drive shaft 33 is provided with a collar 34 at its end facing the machine. This is recessed on the end face such that a driver offset 35 is formed below the main axis 31. This has the above-mentioned counter surface running parallel to the main axis for interaction with the sliding surface 26. This is the actual crank mechanism 13.

Die Lagerbuchse 32 mit der eingebetteten Gelenkpfanne 14 für die Aufnahme des Kugelabschnitts 15 ist in ihrer axialen Erstreckung etwas schmäler bemessen als der Mitnehmerversatz. Dies erlaubt einen Verschiebung der Buchse über die Gleitfläche 26 in Achsrichtung, wie dies durch Pfeile dargestellt ist. Ueber die gleiche Gleitfläche ist die Buchse auch senkrecht zur Achsrichtung in den angedeuteten Pfeilrichtungen verschiebbar. Hierdurch können Aenderungen im Winkel der Bewegungsachse 30 kompensiert werden. Die Grösse der Exzentrizität E zwischen Hauptachse 31 und Endpunkt der Bewegungsachse 30 ist eine Funktion der Verdrängerexzentrizität e und des Uebersetzungsverhältnisses zwischen den drei Lagerstellen des Taumelstabes 12,12′.The bearing bush 32 with the embedded joint socket 14 for receiving the ball section 15 is dimensioned somewhat narrower in its axial extension than the driver offset. This allows the bush to be displaced in the axial direction via the sliding surface 26, as shown by arrows. The bushing can also be displaced perpendicular to the axial direction in the indicated arrow directions over the same sliding surface. Changes in the angle of the movement axis 30 can hereby be compensated for. The size of the eccentricity E between the main axis 31 and the end point of the movement axis 30 is a function of the displacement eccentricity e and the translation ratio between the three bearing points of the wobble rod 12, 12 '.

Zur verdrehungsfreien Führung des Verdrängers ist eine Kreuzscheibenkupplung vorgesehen. Sie besteht im wesentlichen aus einem Zwischenring 9, welcher an seinen Planseiten mit Leisten 10, 10′ versehen ist. Im gezeigten Beispiel lassen sich die dem Läufer 3 zugekehrten Leisten 10 in Relation zum Verdränger auf einer gemeinsamen Vertikalachse verschieben. Sie greifen dabei in entsprechend konfigurierte, vertikal verlaufende Nuten 11 im Läufer 3 ein. Die Leisten 10′, welche senkrecht zu den Leisten 10 angeordnet sein müssen - im vorliegenden Fall also horizontal und deshalb in dem Längsschnitt nach Fig.1 nicht darge stellt - sind der feststehenden rechten Gehäusehälfte 2 zugekehrt und in Relation zu dieser auf einer gemeinsamen Horizontalachse verschiebbar. Dabei gleiten sie in entsprechend konfigurierten, horizontal in der Stirnseite der Gehäusehälfte 2 eingearbeiteten Nuten 11′.A cross-plate coupling is provided for torsion-free guidance of the displacer. It consists essentially of an intermediate ring 9, which is provided on its plan sides with strips 10, 10 '. In the example shown, the strips 10 facing the runner 3 can be displaced in relation to the displacer on a common vertical axis. They engage in appropriately configured, vertically running grooves 11 in the rotor 3. The strips 10 ', which must be arranged perpendicular to the strips 10 - in the present case, therefore, horizontally and therefore not in the longitudinal section according to Fig.1 represents - are facing the fixed right housing half 2 and can be moved in relation to this on a common horizontal axis. They slide in appropriately configured, horizontally machined grooves 11 'in the front of the housing half 2'.

Das Prinzip ist in Fig.6 erkennbar, in welcher die Naben der zu kuppelnden Bauteile als einfache Ringe dargestellt sind. Dabei stehen in Anlehnung an die in den Fig.1 gezeigte Pumpe die Bezugszahl 2 für den feststehenden Gehäuseteil und die Bezugszahlen 3 und 8 für den kreisenden Läufer mitsamt ringförmigem Verdrängerkörper 8.The principle can be seen in FIG. 6, in which the hubs of the components to be coupled are shown as simple rings. The reference number 2 for the fixed housing part and the reference numbers 3 and 8 for the orbiting rotor together with the annular displacement body 8 are based on the pump shown in FIG. 1.

Die eigentliche Geometrie der aufeinander gleitenden Teile ist in Fig.7 gezeigt. Die konvexe Reibfläche 23 der Leiste muss selbstverständlich übereinstimmen mit der konkaven Wölbung der Nutwandung 24. Gewählt wurde für beide eine Kreisform mit dem Radius R. Die rechte Hälfte der Fig.7 zeigt eine eingelaufene Kupplung, wo die Nutwandung über die ganze zur Verfügung stehende Fläche trägt. Die linke Hälfte der Fig.7 zeigt die Kupplung vor dem Einfahren. Wegen Fertigungsungenauigkeiten oder aber wegen bewusster unterschiedlicher Radiuswahl von "Kugel und Pfanne" liegt die Leiste nicht voll ein. Dennoch wird sie bereits über einen nicht unbeträchtlichen Abschnitt am oberen Rand der Nut getragen. Es ist auch zu erkennen, dass ein Klemmen infolge unregelmässigen Materialabtrages nicht möglich ist. Schliesslich ist die Kupplung absolut spielfrei, unabhängig von der gegenseitigen Lage von Leiste und Nut.The actual geometry of the parts sliding on one another is shown in FIG. The convex friction surface 23 of the strip must of course match the concave curvature of the groove wall 24. A circular shape with the radius R was chosen for both. The right half of FIG. 7 shows a run-in clutch, where the groove wall extends over the entire available surface wearing. The left half of Fig. 7 shows the clutch before retracting. Due to manufacturing inaccuracies or because of deliberately different radius selection of "ball and pan", the bar is not fully inserted. Nevertheless, it is already worn over a not inconsiderable section at the upper edge of the groove. It can also be seen that jamming is not possible due to irregular material removal. Finally, the coupling is absolutely free of play, regardless of the mutual position of the bar and groove.

Der Nutengrund 25 ist derart zurückversetzt, dass auch bei vollständigem Einliegen der Leiste in der Nut eine Berührung zum Nutengrund vermieden wird. Der ausgesparte Nutengrund vermeidet auf jeden Fall, dass bei Deformationen des Zwischenringes mitsamt Leisten die tragende Zone sich im Kopf der Leisten, d.h. im Nutengrund befindet. In diesem Fall könnte nämlich an den Nutenrändern ein seitliches Spiel zwischen Wand und Leisten entstehen, wie Versuche gezeigt haben.The bottom of the groove 25 is set back in such a way that contact with the bottom of the groove is avoided even when the strip is completely in the groove. The recessed groove base in any case avoids that in the event of deformation of the intermediate ring together with the strips, the load-bearing zone is located in the head of the strips, ie in the groove base. In this case, there could be a lateral play between the wall and the strips at the groove edges, as tests have shown.

Bei den vorherrschenden Kräften handelt es sich zum einen um den Anpressdruck F_s, der gemäss Fig.7 vertikal wirkt, d.h in Achsrichtung der Kupplung. Diese Kraft entspricht in der Regel einer Federkraft; sie ist infolge der minimalen Federwege einigermassen konstant. Zum andern wirkt eine Horizontalkraft F_t auf die vertikal verlaufenden Leisten 10, die in Grösse und Richtung variabel ist. Beides ist abhängig von der Lage und Grösse der Reibkräfte zwischen dem ringförmigen Verdrängerkörper 8 und den Wandungen der Förderkammer 4.The prevailing forces are, on the one hand, the contact pressure F _s , which acts vertically according to FIG. 7, ie in the axial direction of the coupling. This force usually corresponds to a spring force; it is reasonably constant due to the minimal spring travel. On the other hand, a horizontal force F _t acts on the vertical strips 10, which is variable in size and direction. Both are dependent on the position and size of the frictional forces between the annular displacement body 8 and the walls of the delivery chamber 4.

Die auf die tragende Wandung 24 der Nuten wirkende Normalkraft ist die Resultierende aus den beiden Kräften F_s und F_t. Es ist somit erkennbar, dass die Belastung entlang der tragenden Zone nicht gleichmässig ist. Wenn F_t grösser ist als F_s, so ist die Belastung im oberen Segmentabschnitt der Nut grösser als im unteren. Andererseits kann es vorkommen, dass bei Umkehr der Kraftverhältnisse der mittlere Vektor der Reaktionskraft sich langsam nach abwärts richtet. Hier gilt es nun zu vermeiden, dass der Kraftvektor in den Nutengrund hineinwandert. Abhilfe schafft der zurückversetzte Nutengrund.The normal force acting on the supporting wall 24 of the grooves is the result of the two forces F _s and F _t . It can thus be seen that the load along the load-bearing zone is not uniform. If F _{t is} greater than F _s , the load in the upper segment of the groove is greater than in the lower. On the other hand, it can happen that when the force relationships are reversed, the mean vector of the reaction force slowly turns downwards. It is now important to avoid the force vector migrating into the bottom of the groove. The recessed groove bottom provides a remedy.

Aus Fig.7 ist im übrigen erkennbar, dass der Zwischenring und die Leisten einteilig sind. Es kann sich um ein tiefgezogenes Werkstück handeln, was sich auf die Fertigungskosten sehr günstig auswirkt.It can also be seen from FIG. 7 that the intermediate ring and the strips are in one piece. It can be a deep-drawn workpiece, which has a very favorable effect on the manufacturing costs.

Das einteilige Werkstück besteht aus korrosionsfestem Federstahl. Wie in Fig.8 dargestellt, ist der Zwischenring so vorzuspannen, dass bei allen Betriebszuständen ein spielfreies Anliegen in den Nuten gewährleistet ist, Daneben übt das Element auch noch jene Axialkraft auf den Verdränger 3 auf, die notwendig ist, damit die Dichtwirkung zwischen den Stirnseiten des Verdrängerkörpers 8 und der Förderkammer 4 aufrechterhalten bleibt.The one-piece workpiece consists of corrosion-resistant spring steel. As shown in Fig. 8, the intermediate ring is to be preloaded in such a way that there is no play in the grooves in all operating states. In addition, the element also exerts the axial force on the displacer 3 that is necessary for the sealing effect between the end faces of the displacer 8 and the delivery chamber 4 is maintained.

Nachdem nun mit dem Taumelantrieb und der Kreuzscheibenfiihrung alle Bedingungen erfüllt sind, damit der Verdrängerkörper während des Betriebes trotz möglichem axialen und radialen Materialabtrag jederzeit dicht ist, kann zur Wahl der Kurvengeometrie für Verdrängerkörper und Förderraum geschritten werden. Die gewünschte Pulsationsarmut wird unter anderm dadurch erzielt, dass zumindest auslasseitig die innere und die äussere Arbeitskammer miteinander kommunizieren. Von Vorteil ist es auch, wenn die Arbeitsräume einlasseitig strömungsmässig miteinander verbunden sind, wie später noch auszuführen ist. Dabei muss in jedem Arbeitsraum der Einlass vom Auslass durch mindestens eine Dichtlinie voneinander getrennt sein. Desweiteren muss jeder Arbeitsraum momentan zwei Dichtlinien aufweisen, die unmittelbar am Einlass und am Auslass anliegen, wenn eine Abdichtung über volle 360° gewährleistet sein soll. Ferner müssen die Kurven von Verdrängerkörper und Förderraum an ihren jeweiligen Berührungsstellen eine gemeinsame Tangente bilden, wobei infolge der gleichen Bewegungsrichtung die Tangenten an der inneren und an der äusseren Berührungsstelle parallel zueinander verlaufen müssen. Der Abstand zwischen innerer und äusserer Tangente entspricht einer ersten Dimension des Kolbenquerschnittes. Die andere Dimension ist durch die Tiefe der in den Förderraum hineinragenden Verdrängerrippen gegeben; sie ist über dem ganzen Verlauf des Förderraums konstant. Hieraus ergibt sich, dass für eine absolut gleichförmige, d.h. pulsationsfreie Förderung der Tangentenabstand über die ganzen 360° konstant sein müsste. Diese Bedingung lässt sich jedoch nicht erfüllen, da zwischen Einlass 6 und Auslass 7 zum einen der Steg 5 vorhanden sein muss und deswegen der Verdränger in diesem Bereich unterbrochen sein muss. Zum andern gilt es auch den durch die Translationsbewegung des Verdrängers bewirkten Freiraum der Enden des Verdrängerkörpers zu berücksichtigen. Diese Enden dürfen zudem anlässlich ihrer Kreisbewegung mit ihren Stirnseiten nicht den Steg berühren.Now that all conditions have been met with the wobble drive and the cross disc guide, so that the displacer body during operation despite possible axial and radial Material removal is tight at all times, you can proceed to the selection of the curve geometry for the displacer and the delivery chamber. The desired low pulsation is achieved, among other things, by the fact that the inner and outer working chambers communicate with one another at least on the outlet side. It is also advantageous if the working spaces are connected to one another in terms of flow, as will be explained later. The inlet and outlet in each work area must be separated from one another by at least one sealing line. Furthermore, each work area must currently have two sealing lines that are directly adjacent to the inlet and outlet if a seal over a full 360 ° is to be guaranteed. Furthermore, the curves of the displacer body and the conveying space must form a common tangent at their respective points of contact, the tangents at the inner and outer points of contact having to run parallel to one another as a result of the same direction of movement. The distance between the inner and outer tangents corresponds to a first dimension of the piston cross section. The other dimension is given by the depth of the displacement ribs projecting into the delivery chamber; it is constant over the entire course of the production area. This means that for an absolutely uniform, ie pulsation-free conveyance, the tangent distance would have to be constant over the entire 360 °. However, this condition cannot be met, since on the one hand the web 5 must be present between inlet 6 and outlet 7 and therefore the displacer must be interrupted in this area. On the other hand, the free space of the ends of the displacer caused by the translational movement of the displacer also has to be taken into account. These ends must not touch the web with their end faces due to their circular movement.

Damit sind alle Bedingungen gegeben, um das Höchstmass des Abstandes zwischen den Enden des Verdrängerkörpers, im folgenden Lücke L genannt, zu bestimmen. In Fig.9 ist dieser Sachverhalt skizziert.This means that all the conditions are in place to determine the maximum dimension of the distance between the ends of the displacement body, hereinafter referred to as gap L. This situation is outlined in FIG.

Darin steht der schraffierte Verdrängerkörper 8 in seiner oberen Position, d.h. seine Enden berühren die äusseren Umfangswände des Förderraums; der äussere, sichelförmige Förderraum 28 ist demnach mit zwei Dichtlinien verschlossen. Nicht gezeigt ist, dass der Körper mit seinem unteren Teil an der Innenwand des Förderraumes anliegt. Gegenüber der Darstellung in Fig. 2, bei welcher der innere Arbeitsraum 27 geschlossen ist, ist der Verdrängerkörper also um 180° weitergedreht.In it the hatched displacement body 8 is in its upper position, i.e. its ends touch the outer peripheral walls of the delivery chamber; the outer, crescent-shaped delivery chamber 28 is therefore closed with two sealing lines. It is not shown that the lower part of the body lies against the inner wall of the delivery chamber. Compared to the illustration in FIG. 2, in which the inner working space 27 is closed, the displacer body is thus rotated further by 180 °.

Der strichlierte und punktierte Verdrängerkörper befindet sich am linken Anschlag, d.h. sein rechtes Ende weist seinen Mindestabstand s zum Steg 5 auf. Bei der Wahl dieses Mindestabstandes s ist darauf zu achten, dass auch bei Materialabtrag infolge fortgesetzten Betriebes der Verdrängerkörper in keinem Fall am Steg 5 anstossen soll. Mit R_VI ist der Innenradius des Verdrängerkörpers 8 bezeichnet. Mit diesem Radius ist der Körper an seinem überwiegenden Umfang ausgebildet. B ist die Breite des Förderraumes, die sich aus dem Durchmesser des Translationskreises, d.h. zweimal der Exzentrizität e und der Dicke des Verdrängerkörpers zusammensetzt. R_UI ist der Innenradius des Förderraumes. R_VIe und R_UIe sind die entsprechenden innerern Radien am einlassseitigen (6) und am auslasseitigen (7) Ende der Elemente. Diese Krümmungsradien sind kleiner bemessen, wie noch auszuführen ist.The dashed and dotted displacer body is located on the left stop, ie its right end has its minimum distance s from the web 5. When choosing this minimum distance s, care must be taken to ensure that the displacer should not abut web 5, even when material is removed due to continued operation. R _VI denotes the inner radius of the displacer 8. With this radius the body is formed on its predominant circumference. B is the width of the delivery space, which is composed of the diameter of the translation circle, ie twice the eccentricity e and the thickness of the displacement body. R _UI is the inside radius of the delivery chamber. R _VIe and R _UIe are the corresponding inner radii at the inlet (6) and outlet (7) ends of the elements. These radii of curvature are smaller, as is still to be done.

Wie nun ohne weiteres zu erkennen ist, bestimmt sich das Höchstmass des genannten Abstandes, d.h. die Weite der Lücke L aus der Summe der Dicke C des Steges 5 + zweimal das Mindestmass s + zweimal die Exzentrizität e.As can now be easily seen, the maximum dimension of the stated distance is determined, i.e. the width of the gap L from the sum of the thickness C of the web 5 + twice the minimum dimension s + twice the eccentricity e.

Nachdem solchermassen die sogenannte Lücke dimensioniert ist, müssen zur Bestimmung der eigentlichen Verdrängergeometrie noch folgende Bedingungen erfüllt sein:
Die Kurve darf keine geraden Teilstücke aufweisen, da in einem solchen Abschnitt das Medium herausgequetscht würde. Die Kurve darf zudem keine Wendepunkte aufweisen, d.h. alle Zentren der aneinanderzureihenden Krümmungsteilstücke müssen innerhalb der resultierenden Kurve liegen. Andernfalls würden sich die Berührungslinien nicht kontinuierlich verschieben, sondern sie würden Teilabschnitte überspringen.After the so-called gap is dimensioned in this way, the following conditions must still be met to determine the actual displacement geometry:
The curve must not have any straight sections since the medium would be squeezed out in such a section. In addition, the curve must not have any turning points, ie all centers of the sections of curvature to be strung together must lie within the resulting curve. Otherwise they would Do not move contact lines continuously, but they would skip sections.

Aus alldem ergibt sich als Idealform für den Verdrängerkörper sowie für den Förderraum die Kreisform. Unter Berücksichtigung der erforderlichen Lückenweite werden deshalb der Verdrängerkörper und der zugehörige Abschnitt des Förderraumes im überwiegenden Teil ihres Umfangs mit reiner Kreisform ausgebildet. Um das Kriterium der Dichtung über 360° zu erfüllen, werden für die einlass- und auslasseitigen Enden des Verdrängerkörpers und des Förderraumes in einem Winkelbereich α von höchstens 30° wesentlich kleinere Krümmungsradien gewählt als es jene des sogenannten überwiegenden Umfangs sind. Letzterer erstreckt sich somit mindestens über 360° - 2x30° = 300° in reiner Kreisform. Welche Auswirkungen dies auf die Variation der Fördermenge hat, zeigt das anhand der Fig.10 erläuterte Zahlenbeispiel: Diese Skizze ist selbsterläuternd. R bezeichnet einen symbolischen Radius, der sowohl für den Verdrängerkörper als auch für die Umfangswände des Förderraumes steht. Es ist jener Radius, der jeweils am überwiegenden Umfang vorherrscht. R_e bezeichnet den Krümmungsradius an den Enden der entsprechenden Elemente, der über den Umschlingungswinkel α vorherrscht. Der Abstand der Tangenten, dessen Verlauf anlässlich eines Umlaufs des Verdrängerkörpers massgebend für die Pulsation des gefördrten Mediums ist, ist mit T bezeichnet.All of this results in a circular shape as the ideal shape for the displacement body and for the delivery chamber. Taking into account the required gap width, the displacer body and the associated section of the delivery chamber are therefore formed with a purely circular shape over the majority of their circumference. In order to meet the criterion of the seal over 360 °, the radii of curvature chosen for the inlet and outlet ends of the displacer and the delivery chamber are much smaller than those of the so-called predominant circumference in an angular range α of at most 30 °. The latter thus extends at least over 360 ° - 2x30 ° = 300 ° in a pure circular shape. The numerical example explained with reference to Fig. 10 shows what effects this has on the variation of the delivery quantity: This sketch is self-explanatory. R denotes a symbolic radius, which stands both for the displacement body and for the peripheral walls of the delivery chamber. It is the radius that is predominant in each case. R _e denotes the radius of curvature at the ends of the corresponding elements, which prevails over the wrap angle α. The distance between the tangents, the course of which on the occasion of a revolution of the displacement body is decisive for the pulsation of the medium being conveyed, is designated by T.

Zur Illustration wird nunmehr angenommen, dass die Lücke L eine Weite von 1/2R aufweisen soll. Der Krümmungsradius R_e, der ja wesentlich kleiner sein soll als R, wird mit 1/4R angenommen. Hieraus ergibt sich:
sin α = 1/4*R : 3/4*R = 1/3
α = 19,47° Der durch die Abweichung von der reinen Kreisform verursachte Unterschied δT im Tangentenabstand ist dann
δT = R - 3/4*R*cosα - 1/4*R = 0,043 Dies führt zu einer Variation der Fördermenge in [%] δM = 100 * δT/2*R = 2,14%As an illustration, it is now assumed that the gap L should have a width of 1 / 2R. The radius of curvature R _e , which is supposed to be much smaller than R, is assumed to be 1 / 4R. This results in:
sin α = 1/4 * R: 3/4 * R = 1/3
α = 19.47 ° The difference δT in the tangent distance caused by the deviation from the pure circular shape is then
δT = R - 3/4 * R * cosα - 1/4 * R = 0.043 This leads to a variation in the delivery rate in [%] δM = 100 * δT / 2 * R = 2.14%

Aus alldem ergibt sich, dass die Pulsation ausserordentlich gering ist beim gewählten Beispiel und dass sie mit grösser werdendem Winkel α ebenfalls ansteigt.From all this it follows that the pulsation is extraordinarily low in the chosen example and that it also increases with increasing angle α.

Die Weite der Lücke L ist auch noch aus einem anderen Grund von Bedeutung. Es muss Raum mit genügend grossem Querschnitt geschaffen werden für die Anordnung des Einlasses 6 und des Auslasses 7. Es sei hier nochmals Fig.9 betrachtet. In der linken Figurenhälfte ist erkennbar, dass sowohl die innere als auch die äussere Umfangswand des Förderraumes unterbrochen ist in der gleichen Ebene mit dem schraffierten Verdrängerkörper. Dieser Unterbruch bildet den radialen Einlass 6 oder Auslass 7, je nach Drehrichtung des Verdrängerkörpers 8. Diese Anordnung beeinträchtigt demnach nicht die gewünschte Abdichtung über die vollen 360°, zeigt jedoch auf, dass für Einlass und Auslass nur ein beschränkter Raum zur Verfügung steht. Gemäss linker Figurenhälfte kann somit die Zuströmung des Mediums radial von oben und von unten erfolgen. Auch wenn der Verdrängerkörper in diesem Fall seinen Mindestabstand s innehat, besteht kein Problem, den inneren und den äusseren Arbeitsraum 27, 28 zu füllen bezw. zu entleeren.The width of the gap L is also important for another reason. Space with a sufficiently large cross-section must be created for the arrangement of the inlet 6 and the outlet 7. Let us look at FIG. 9 again here. In the left half of the figure it can be seen that both the inner and the outer peripheral wall of the delivery space are interrupted in the same plane with the hatched displacement body. This interruption forms the radial inlet 6 or outlet 7, depending on the direction of rotation of the displacer 8. This arrangement therefore does not impair the desired sealing over the full 360 °, but shows that there is only a limited space available for the inlet and outlet. According to the left half of the figure, the inflow of the medium can thus take place radially from above and from below. Even if the displacer has its minimum distance s in this case, there is no problem filling or filling the inner and outer working spaces 27, 28. to empty.

Anders präsentiert sich der Fall in der rechten Figurenhälfte, in der es keinen unteren Einlasskanal gibt. In der Stellung des punktierten Verdrängerkörpers ist nun erkennbar, dass eine Kommunikation zwischen den beiden Arbeitsräumen 27 und 28 nur über den Abstand s erfolgen kann. Dies ist selbstverständlich viel zu wenig, um eine stossfreie Füllung des inneren Arbeitsraumes 27 zu gewährleisten. Abhilfe wird hier gemäss den Fig. 11 und 12 durch das Ausparen des Förderraumbodens im Bereich von Einlass resp. Auslass geschaffen. Diese Ausparung 29, die etwas breiter bemessen ist als die Dicke des Verdrängerkörpers 8, ist in der Kanalmitte angeordnet. Sie ermöglicht es, dass in der dargestellten Endposition des Körpers das Arbeitsmittel ohne weiteres vom äusseren Arbeitsraum 28 unter dem Körper hindurch in den inneren Arbeitsraum 27 gelangen kann. Die Breite der Ausparung 29 ist dabei so gewählt, dass in den Verdrängerpositionen, wie sie in den Fig.2 und 9 (schraffiert) gezeigt sind, eine leichte Ueberdeckung besteht.The situation is different in the right half of the figure, in which there is no lower inlet duct. In the position of the dotted displacement body, it can now be seen that communication between the two working spaces 27 and 28 can only take place over the distance s. Of course, this is far too little to ensure a smooth filling of the inner working space 27. Remedy is here according to FIGS. 11 and 12 by recessing the floor of the delivery area in the area of the inlet and. Outlet created. This recess 29, which is dimensioned somewhat wider than the thickness of the displacer 8, is arranged in the center of the channel. It makes it possible that in the end position of the body shown, the working medium can easily pass from the outer working space 28 under the body into the inner working space 27. The width of the recess 29 is chosen so that in the Displacement positions, as shown in Figures 2 and 9 (hatched), there is a slight overlap.

Bei der beschriebenen Konfiguration ist davon ausgegangen worden, dass sich Einlass und Auslass jeweils im feststehenden Gehäuseteil befinden. Es kann jedoch auch der Fall auftreten, dass sich eine der beiden Oeffnungen 6 oder 7 im Verdränger selbst befinden. In diesem Fall muss an der Stirnseite des Läufers im Ein- oder Auslassbereich eine entsprechend ausgebildete Ausparung vorgesehen sein. Auch diese muss eine Breite aufweisen, die grösser ist als die Dicke des Verdrängerkörpers, damit die äussere und die innere Arbeitskammer miteinander komunizieren. Die Ausparung ist in diesem Fall unterhalb der Verdrängerrippe angeordnet, d.h. die Rippe hat an dieser Stelle keinen Kontakt zur Stirnfläche des Läufers. Bei dieser Lösung besteht die Möglichkeit, das Arbeitsmittel über den Einlass im feststehenden Gehäuseteil anzusaugen und über den Auslass im Verdränger in das Maschineninnere auszustossen. Dort kann es beispielsweise die beteiligten Antriebs- und Führungselemente schmieren und/oder kühlen. In diesem Fall erübrigt sich zudem die ansonsten erforderliche Stopfbüchsendichtung zwischen Antriebswelle und Gehäuse.In the configuration described, it was assumed that the inlet and outlet are each located in the fixed housing part. However, it can also happen that one of the two openings 6 or 7 is located in the displacer itself. In this case, an appropriately designed recess must be provided on the face of the rotor in the inlet or outlet area. This too must have a width which is greater than the thickness of the displacement body, so that the outer and the inner working chamber communicate with one another. In this case, the recess is arranged below the displacer rib, ie the rib has no contact with the end face of the rotor at this point. With this solution, it is possible to suck in the working fluid through the inlet in the fixed housing part and to eject it into the interior of the machine via the outlet in the displacer. There it can lubricate and / or cool the drive and guide elements involved, for example. In this case, the otherwise required stuffing box seal between the drive shaft and the housing is unnecessary.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1.2 housing half
3 runners
4 delivery chamber
5 bridge
6 admission
7 outlet
8 displacers
9 intermediate ring
10,10 ′ bar
11.11 ′ groove
12.12 ′ wobble
13 crank mechanism
14 joint socket
15 first ball section
16.16 ′ second spherical section
17.17 'third spherical section
18.18 ′ socket in 1
19 socket in 3
20 spring means
21 recess
22 sliding block
23 friction surface of 10.10 ′
24 load-bearing wall of 11.11 ′
25 groove base
26 sliding surface
27 inner work space
28 outer work space
29 Notches
30 axis of motion from 12.12 ′
31 major axis of 13
32 bearing bush
33 drive shaft
34 fret
35 Carrier misalignment
α angular range for R e
B Width of the delivery chamber 4
C thickness of 5
e Eccentricity of 3 and 8
E eccentricity of 15
F t axial force to 10.10 ′
F s horizontal force on 10
L gap
r radius of 23.24
R radius of the predominant circumference
R e radius in the angular range α
R UI Radius of the inner wall of the delivery chamber
R UIe Radius of the inner circumferential wall in the α
R VI Radius of the inner peripheral wall of the displacer
R VIe radius of the inner peripheral wall in the α
s Minimum distance between 5 and 8
T distance of the tangents
δT difference in tangent spacing

Claims

1. Displacement machine for incompressible media with a in a fixed housing (1,2) arranged in the manner of a circular slot formed delivery space (4) and with the delivery space associated, also circularly shaped displacement body (8), which on a opposite Housing eccentrically drivable disk-shaped rotor (3) is held in such a way that during operation each of its points executes a circular movement delimited by the peripheral walls of the delivery space, and its curvature relative to that of the delivery space is dimensioned such that it adjoins the inner and outer peripheral walls of the delivery space touches at least one sealing line which is continuously progressing during operation and thus divides the delivery space into inner and outer work spaces (26, 27) through which the medium is conveyed from an inlet (6) to an outlet (7), the inlet and outlet preferably being through a radial in Conveying space (4) extending web (5) are separated from each other, which is why the displacer (3) is interrupted in the region of the web, and wherein a cross disc clutch (9, 10) is provided for guiding the displacer body and for the circular drive of the Displacer a wobble rod (12, 12 ') is connected to a driving crank mechanism (13),
characterized,
- That in the area of the web (5) the inner and outer working space (27, 28) communicate with each other at the inlet (6) and at the outlet (7),
- That the displacer (8) and the delivery chamber (4) have an at least approximately circular shape in the major part of their circumference,
- That the displacer (8) seals over at least 360 °,
- for which purpose the inlet and outlet ends of the displacer and the delivery chamber have an essentially smaller radius of curvature than that of their predominant circumference in an angular range (α) of at most 30 °.

2. Displacement machine according to claim 1, characterized in that inlet (6) and outlet (7) are arranged directly on the web (5) and open radially into the delivery chamber (4) and that the bottom of the delivery chamber (4) in the middle of the channel in Area of the inlet (6) and the outlet (7) is provided with a recess (29).

3. Displacement machine according to claim 1, characterized in that the inlet (6) and outlet (7) are arranged directly on the web (5) and open radially into the delivery chamber (4) and that the end face of the rotor (3) in the region of the inlet (6) or the outlet (7) below the displacement body (8) is provided with a recess.

4. displacement machine according to claim 1, characterized in that the wobble rod (12, 12 ') at its crank-side end with a first ball section (15) in a socket (14) of the crank that it sits at its other end with a second ball section (16,16 ') in a hemispherical socket (18,18') of the fixed housing part (1), and that it has a third spherical section (17 17 ') between its two ends, which is rotatable and tumble in a hemispherical socket (19) is mounted in the hub of the displacer (3), spring means (20, 20 ') ensuring that the spherical sections abut in the joint sockets.

5. displacement machine according to claim 4, characterized in that the second ball section (16 ') is loosely mounted on the wobble rod (12'), and that a coil spring (20 ') between the second and the third ball section (16' and 17th ') Is arranged.

6. displacement machine according to claim 4, characterized in that the joint socket (19) for receiving the third ball section (17) is provided in a sliding block (22) which is spring-loaded (20) in the fixed housing part (1) is displaceable.

7. displacement machine according to claim 4, characterized in that the joint socket (14) for receiving the first ball section (15) is displaceable in a plane parallel to the axis of the crank mechanism.

8. Displacement machine according to claim 1, characterized in that the cross-plate coupling has a freely movable intermediate ring (9) which carries on its plan sides each at 90 ° to each other strips (10, 10 '), which in corresponding grooves (11, 11' ) engage the parts to be coupled (3, 2), the strips (10, 10 ') being convexly curved on their friction surfaces (23) and the load-bearing walls (24) of the grooves (11, 11') for receiving the strips are correspondingly concave, and that the bottom of the groove (25) is set back for freedom of contact with the bar (10, 10 ').

9. displacement machine according to claim 8, characterized in that the friction surfaces of the strips and the bearing surfaces of the grooves have a circular cross section.

10. Cross disc clutch according to claim 8, characterized in that the intermediate ring (11) together with the strips (12, 13) is a one-piece, prestressed workpiece made of spring steel.