EP0475041A1 - Arbeitsmaschine - Google Patents

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EP0475041A1
EP0475041A1 EP91112497A EP91112497A EP0475041A1 EP 0475041 A1 EP0475041 A1 EP 0475041A1 EP 91112497 A EP91112497 A EP 91112497A EP 91112497 A EP91112497 A EP 91112497A EP 0475041 A1 EP0475041 A1 EP 0475041A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
area
working machine
conveying
sealing area
Prior art date
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Granted
Application number
EP91112497A
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English (en)
French (fr)
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EP0475041B1 (de
Inventor
Thomas Hiestand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KARL HIESTAND FLUIDTECHNIK
Original Assignee
KARL HIESTAND FLUIDTECHNIK
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Publication date
Application filed by KARL HIESTAND FLUIDTECHNIK filed Critical KARL HIESTAND FLUIDTECHNIK
Publication of EP0475041A1 publication Critical patent/EP0475041A1/de
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Publication of EP0475041B1 publication Critical patent/EP0475041B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0818—Vane tracking; control therefor
    • F01C21/0827—Vane tracking; control therefor by mechanical means
    • F01C21/0836—Vane tracking; control therefor by mechanical means comprising guiding means, e.g. cams, rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C2/3441—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation

Definitions

  • the invention relates to a working machine in the manner of a traction vane pump or a traction vane motor with a rotor rotatably arranged in a housing, which is used in a working chamber, which is provided in a conveying area and a sealing area of approximately the same length lying opposite it, as well as between these with inlet and Control areas equipped outlet openings is divided and has a curved inner wall on which in the rotor radially displaceably arranged slide abut sealingly in the conveying and sealing area, and wherein the conveying and sealing area are curved with different radii concentrically about the axis of rotation of the rotor and the radius of the delivery area is larger than the radius of the sealing area.
  • a rotary pump of this type is known from DE-A-3812794.
  • two oppositely arranged sliders are each formed by a plate and the plates are inserted into one another like a comb and slidably inserted in continuous slots machined into the rotor.
  • the plates are dimensioned in length so that the The sum of the radii of the conveying and sealing areas correspond, so that the slides in these areas lie sealingly against the inner wall of the working chamber, but with each revolution of the rotor the plates have to be moved twice in the slots by the height of the conveying chamber.
  • the slides which have a high weight, strike the wall several times in the control areas.
  • a high-speed machine is therefore of such a type because the operating noise caused by it is high and the wear caused by the impact is high suitable.
  • the object of the invention is therefore to design a working machine of the type mentioned in such a way that it is not only very versatile, in particular for conveying media and can also be used as a motor, but above all that the rotor is supported on both sides and runs quietly with low friction losses possible are.
  • the slides In the sealing area and the one adjustment area, the slides should not be additionally pressed against the inner wall of the housing by acting on the slides arranged opposite one another. Nevertheless, it should be ensured that these lie sealingly against the inner wall in the conveying and sealing area.
  • the construction effort, by means of which this can be accomplished, should be kept low, and the stability of the rotor should not be impaired.
  • this is achieved in a working machine of the aforementioned type in that in each case two slider-like slide chambers inserted into diametrically opposite slot-like receiving chambers are mutually supported via one or more linkages which are displaceably guided in the rotor in the conveying and sealing area, that the slide and / or the rotor are provided with cutouts through which the inner region of a receiving chamber is connected to one of the delivery chambers of the rotor provided next to it, and that the bushings of the linkages in the rotor are designed to be pressure-tight.
  • the rods can be formed in a simple embodiment by preferably two bolts arranged at a lateral distance from one another and symmetrically arranged in the rotor, which are sealingly guided radially displaceably in the rotor and on whose end faces the slides are supported in the conveying and sealing area.
  • the slide should be curved on their end face lying against the inner wall of the working chamber of the housing with a radius which corresponds to the radius of curvature of the conveying region of the working chamber.
  • the two control areas each under a radius which is larger than the radius of the sealing area of the working chamber and which merges into the radii of the conveying and sealing area and the inlet opening and / or the outlet opening should each be kidney-shaped Clearance must be assigned, which preferably run approximately concentrically to the control areas or approximately concentrically to the rotor and extend in whole or in part over their length.
  • the rotor should have an outer diameter that corresponds to twice the radius of the sealing area of the working chamber, while, when conveying liquid media, the outer diameter should be smaller than twice the radius of the sealing area.
  • the slides can also be made from a low-weight material. And in order to ensure a good lateral seal, these sealing washers should be arranged on both sides of the rotor on the same diameter range.
  • the slides according to the invention are each used in receiving chambers, the bottom of which is connected to one of the adjacent delivery chambers, and two oppositely arranged slides are supported by a linkage, the bushings of which are pressure-tight in the rotor are, it is possible to apply the same pressure medium pressure to the inner end faces of the slides in the conveying area and in the adjustment area assigned to the pressure side as their outer end faces, so that almost no forces have to be supported on the housing in the sealing area and in the other adjustment area.
  • the slides are thus hydrostatically balanced and do not influence the respectively opposite slides, but they are still in contact with the inner wall of the working chamber in a sealing manner, controlled by the sealing area, via the linkage. Accordingly, even with rotors rotating at high speeds, it is ensured that the friction losses and the wear on the slides and the housing caused by them are low and that no high operating noises occur, and therefore a long service life of the proposed working machine is guaranteed.
  • the bushings can rather be designed as bores.
  • the rotor can also be supported on both sides, so that the bushings of the linkage and the receiving chambers can be sealed in a pressure-tight manner without difficulty. This also has a favorable effect on the operating behavior and the service life of the machine. And since the slider and the linkage can be designed with low mass and can be slid easily in the receiving chambers or bushings, trouble-free operation is ensured despite the low construction costs, even at high speeds of the rotor.
  • the work machine shown in FIGS. 1 and 2 and designated 1 serves for conveying liquid or gaseous media and essentially consists of a housing 2, into which a working chamber 3 with a curved inner wall 4 is incorporated, as well as a rotor inserted therein 11, which can be driven by a motor (not shown) by means of a shaft 12 led out of the housing 2.
  • a sealing washer 5 and 6 and a flange 7 and 8 are arranged laterally next to the housing 2 and are clamped together by screws 9.
  • the rotor 11 is rotatably mounted in the flanges 7 and 8, and the passage of the shaft 12 through the flange 7 is sealed by means of a seal 10.
  • the linkages 21, 22 and 23 are each formed by two bolts 24, 24 ', 25, 25', 26, 26 ', which are arranged at a lateral distance from one another and which bores 27, 27', 28, 28 are machined into the rotor 11 'and 29, 29' are used sealingly.
  • the pump 1 has an inlet opening 31 and an outlet opening 33, to which recesses 32 and 34, respectively, which are kidney-shaped, are assigned.
  • the working chamber 3 of the housing 2 is, as shown in Figure 2, divided into a conveying area marked with F and a diametrically opposite sealing area D, and between these a control area St1 or St2 is provided.
  • the conveying area F as well as the sealing area D are concentrically curved to the axis of rotation A of the rotor 11, namely with the different radii R1 and R2.
  • the radius R 1 is larger than the radius R 2 and the difference between these forms the height of the feed cells between two of the slides 18, 19, 20, 18 ', 19' and 20 '.
  • cutouts 35, 35 ', 36, 36' and 37, 37 ' are incorporated into the side surfaces of the slides 18, 18', 19, 19 'and 20, 20', through which the lower region 15 '', 16 '' and 17 '' of the receiving chambers 15, 15 ', 16, 16' and 17, 17 'with one of the adjacent delivery chambers of the rotor 11, in the exemplary embodiment shown with that of the respective receiving chamber 15, 15', 16, 16 ' and 17, 17 'subsequent delivery chamber is connected.
  • the pressure medium pressure prevailing in the delivery chambers is thus introduced into the lower region 15 ′′, 16 ′′ and 17 ′′ of the receiving chambers 15, 15 ′, 16, 16 ′ and 17, 17 ′ and therefore acts because the bushings 24 pass through , 24 ', 25, 25' and 26, 26 'are made pressure-tight in the rotor 11, also on the inner end faces of the slide 18, 18 '19, 19' and 20, 20 ', so that they are hydrostatically balanced and no force acts on the opposite slide.
  • the linkages 21, 22 and 23 or the bolts 25, 25 ', 26, 26' and 27, 27 'forming them and the respectively associated slides 18, 18', 19, 19 'and 20, 20' are dimensioned in this way that their length and height correspond to the sum of the radii R1 and R2 of the conveying and sealing area F and D. This ensures that, despite the hydraulic compensation of the slides 18, 18 ', 19, 19', 20, 20 'in the conveying area F, they nevertheless lie sealingly on the inner wall 4 of the working chamber 3. And since the end faces 30 of the slide 18, 18 ', 19, 19', 20, 20 'are curved with a radius which corresponds to the radius of curvature R1 of the conveying area F, a reliable flat seal is given.
  • the pressure medium is sucked in through the driven rotor 11 in the control region St 1 via the inlet opening 31 and the kidney-shaped recess 32 and is conveyed into the conveying region F curved about the axis of rotation A of the rotor 11.
  • this area is sealed off from the outlet opening 33 and the enclosed pressure medium is pressed into the outlet line 33 by the slide 20'; pressure is thus built up as a function of the back pressure.
  • the subsequent slide 19' has reached the conveying area F and the enclosed pressure medium is now further conveyed by this.
  • the slider 18, 18 ', 19, 19', 20, 20 ' are thus only guided when passing through the conveying and sealing area F and D through the linkages 21, 22, 23, in the larger dimensioned control area St2 assigned to the pressure side they are also hydrostatically balanced and can be easily adjusted using the adjustment curve of the St2 control area. Striking noises do not occur, especially since the slides 18, 18 ', 19, 19', 20, 20 'can be designed with low mass, even with a rotor 11 rotating at high speeds.
  • the work machine shown in FIGS. 4 to 8 and designated 41 is constructed in the same way as the work machine 1 according to FIGS. 1 to 3.
  • a housing 42 there is in turn a rotor in a working chamber 43 provided with a curved inner wall 44 51 used, which can be driven by means of a shaft 52 and whose working chamber 43 is sealed by lateral sealing disks 45 and 46.
  • the rotor 51 is supported on both sides by bearings 53 and 54 in flanges 47 and 48, which are clamped together by screws 49, and the passage of the shaft 42 is sealed in the flange 47 by a seal 50.
  • the working machine 41 has four sliders 58, 58 'and 59, 59' which are arranged in one plane and are arranged opposite one another in pairs and are inserted radially displaceably in slot-like receiving chambers 55, 55 'and 56, 56'.
  • a linkage 61 or 61 ' which is common to the slides 58, 58' and 59, 59 ', supports each other in the conveying and sealing area.
  • the rods 61 and 61 'consist as can be seen in particular from FIGS. 5 and 8, of discs 62 or 62' with a cylindrical or square outer lateral surface and inserted in a central recess 60 or 60 'of the rotor 51 on this adjoining bolts 63, 63 'and 64, 64', which are guided so as to be displaceable in a pressure-tight manner in bores 65, 65 'and 66, 66' machined into the rotor 51.
  • the recesses 60 and 60 ' are each designed as bores, the diameter of which is at least larger than the diameter of the cylindrical disk 62 or the diagonal of the square disk 62 by at least the adjustment path of the sliders 58, 58' and 59, 59 ''.
  • the disk 62 or 62 ' can perform an oscillating movement when the rotor 51 rotates, nevertheless, the coupling of two opposing slides 58, 58 'and 59, 59' is provided in the conveying and sealing area, the line of action of a pair of slides running through the axis of rotation of the rotor 51.
  • the slides 58, 58 'and 59, 59' are hydraulically balanced in the conveying area and in a pressure-side adjustment area of the working machine 41.
  • recesses 67, 67 ' are incorporated into the slides 58, 58' and 59, 59 ', which are connected to one of the delivery chambers adjacent to the respective receiving chamber 55, 55' and 56, 56 '.
  • a bore 69 can also be machined into the rotor 51, as shown in FIG. 8, through which the base of a receiving chamber is connected to the subsequent delivery chamber.
  • the work machine 41 according to FIG. 5 is also equipped with an inlet opening 71 with an associated kidney-shaped recess 72 and an outlet opening 73 with an associated kidney-shaped recess 74.
  • the slides 58, 58 ', 59, 59', as shown in FIG has cutouts 68 in order to reduce their weight.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

Bei einer Treibschieberpumpe (1) mit einem in einem Gehäuse (2) verdrehbar angeordneten Rotor (11) sind jeweils zwei in diametral einander gegenüberliegenden schlitzartigen Aufnahmekammern (15, 15', 16, 16', 17, 17') eingesetzte Schieber (18, 18', 19, 19', 20, 20') über ein an diesen im Förderbereich (F) und im Dichtbereich (D) anliegenden verschiebbar geführten Gestänge (21, 22, 23) gegenseitig abgestützt. Außerdem sind die Schieber (18, 18', 19, 19', 20, 20') mit Freisparungen (35, 35', 36, 36', 37, 37') ausgestattet, durch die der innere Bereich (15'', 16'', 17'') einer Aufnahmekammer jeweils mit einer der neben dieser vorgesehenen Förderkammer verbunden und die Durchführungen der Gestänge (21, 22, 23) im Rotor (11) sind druckdicht ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, den Rotor (11) beidseitig zu lagern, und es ist ein geräuscharmer Betrieb bei geringen Reibungsverlusten gegeben, da die Schieber (18, 18', 19, 19', 20, 20') hydrostatisch ausgeglichen sind. Dennoch liegen diese im Förder- und Dichtbereich dichtend an der Innenwandung (4) der Arbeitskammer (3) an. <IMAGE> <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsmaschine nach Art einer Treibschieberpumpe oder eines Treibschiebermotors mit einem in einem Gehäuse verdrehbar angeordneten Rotor, der in einer Arbeitskammer eingesetzt ist, die in einen Förderbereich und einen diesem gegenüberliegenden etwa gleichlang bemessenen Dichtbereich sowie zwischen diesen vorgesehene mit Einlaß- und Auslaßöffnungen ausgestattete Steuerbereiche unterteilt ist und eine gekrümmt ausgebildete Innenwandung aufweist, an der in dem Rotor radial verschiebbar angeordnete Schieber im Förder- und Dichtbereich dichtend anliegen, und wobei der Förder- und Dichtbereich mit unterschiedlichen Radien konzentrisch um die Rotationsachse des Rotors gekrümmt sind und der Radius des Förderbereichs größer bemessen ist als der Radius des Dichtbereichs.
  • Eine Rotationspumpe dieser Art ist durch die DE-A-3812794 bekannt. Bei dieser Pumpe sind jeweils zwei einander gegenüberliegend angeordnete Schieber durch eine Platte gebildet und die Platten sind kammartig ineinandergesteckt und verschiebbar in durchgehenden in den Rotor eingearbeiteten Schlitzen eingesetzt. Zwar sind die Platten in ihrer Länge derart bemessen, daß diese der Summe der Radien des Förder- und des Dichtbereiches entsprechen, so daß die Schieber in diesen Bereichen dichtend an der Innenwandung der Arbeitskammer anliegen, bei jeder Umdrehung des Rotors müssen die Platten aber zweimal um die Höhe der Förderkammer in den Schlitzen verschoben werden. Pro Umdrehung des Rotors schlagen somit die Schieber, die eine hohe Gewichtskraft aufweisen, mehrfach in den Steuerbereichen an die Wandung an, für hohe Drehzahlen ist demnach eine derartige Arbeitsmaschine, da die dadurch bedingten Betriebsgeräusche hoch und der durch das Aufschlagen hervorgerufene Verschleiß groß sind, nicht geeignet.
  • Des weiteren ist von Nachteil, daß die starr miteinander verbundenen Schieber nicht hydrostatisch ausgeglichen werden können. Die auf die Schieber im Förderbereich und in dem der Druckseite zugeordneten Verstellbereich einwirkenden Kräfte müssen somit in voller Höhe im Dichtbereich sowie in dem anderen Verstellbereich an dem Gehäuse abgestützt werden. Dies wiederum führt insbesondere während des Verstellens der Schieber zu hohen Reibungsverlusten und ebenfalls zu Geräuschen. Und da in den Rotor sich kreuzende durchgehende Schlitze, durch die auch die seitliche Abdichtung der Arbeitskammer beeinträchtigt wird, einzuarbeiten sind, ist eine hohe Stabilität nicht gegeben und der Rotor kann nicht beidseitig gelagert werden. Der Einsatzbereich der bekannten Rotationspumpe ist daher äußerst beschränkt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Arbeitsmaschine der eingangs genannten Gattung in der Weise auszubilden, daß diese nicht nur sehr vielseitig, insbesondere zum Fördern von Medien und auch als Motor verwendbar ist, sondern daß vor allem eine beidseitige Lagerung des Rotors und ein geräuscharmer Betrieb bei geringen Reibungsverlusten möglich sind. Im Dichtbereich und dem einen Verstellbereich sollen hierbei die Schieber nicht zusätzlich durch eine Beaufschlagung der gegenüberliegend angeordneten Schieber an die Innenwandung des Gehäuses angepreßt werden. Dennoch soll gewährleistet sein, daß diese im Förder- und Dichtbereich dichtend an der Innenwandung anliegen. Der Bauaufwand, mittels dem dies zu bewerkstelligen ist, soll gering gehalten werden, auch soll die Stabilität des Rotors nicht beeinträchtigt sein.
  • Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Arbeitsmaschine der vorgenannten Art dadurch erreicht, daß jeweils zwei in diametral einander gegenüberliegend in den Rotor eingearbeiteten schlitzartigen Aufnahmekammern eingesetzte Schieber über ein oder mehrere an diesen im Förder- und Dichtbereich anliegende im Rotor verschiebbar geführte Gestänge gegenseitig abgestützt sind, daß die Schieber und/oder der Rotor mit Freisparungen ausgestattet sind, durch die der innere Bereich einer Aufnahmekammer jeweils mit einer der neben dieser vorgesehenen Förderkammern des Rotors verbunden ist, und daß die Durchführungen der Gestänge im Rotor druckdicht ausgebildet sind.
  • Die Gestänge können hierbei in einfacher Ausgestaltung durch vorzugsweise jeweils zwei mit seitlichem Abstand zueinander umd symmetrisch im Rotor angeordnete Bolzen gebildet sein, die radial verschiebbar im Rotor dichtend geführt und an deren Stirnflächen die Schieber im Förder- und Dichtbereich abgestützt sind.
  • Bei einer Arbeitsmaschine mit vier in einer Ebene in dem Rotor angeordneten Schiebern ist es aber auch möglich, das Gestänge durch eine in einer zentrischen Ausnehmung des Rotors radial verstellbare Scheibe mit einer zylindrischen oder quadratischen Querschnittsfläche oder durch eine Kugel und in den Rotor verschiebbar eingesetzte Bolzen oder an den Schiebern angeformte im Rotor druckdicht geführte Ansätze zu bilden, über die die Schieber im Förder- und Dichtbereich an der Scheibe oder der Kugel abgestützt sind. Die Ausnehmung sollte hierbei eine Bohrung sein, deren Durchmesser mindestens um den Verstellweg der Schieber größer bemessen ist als der Durchmesser der zylindrischen Scheibe oder der Kugel bzw. als die Diagonale der quadratischen Scheibe.
  • Zweckmäßig ist es ferner, die Gestänge jeweils derart in den Rotor einzusetzen, daß die Wirkungslinien zwischen zwei Schiebern durch die Rotationsachse des Rotors verlaufen.
  • Des weiteren sollten die Schieber an ihrer an der Innenwandung der Arbeitskammer des Gehäuses anliegenden Stirnfläche mit einem Radius gekrümmt sein, der dem Krümmungsradius des Förderbereiches der Arbeitskammer entspricht.
  • Vorteilhaft ist es ferner, die beiden Steuerbereiche jeweils unter einem Radius zu krümen, der größer bemessen ist als der Radius des Dichtbereiches der Arbeitskammer und der in die Radien des Förder- und Dichtbereiches übergeht und der Einlaßöffnung und/oder der Auslaßöffnung sollte jeweils eine nierenförmig ausgebildete Freisparung zuzuordnen sein, die vorzugsweise etwa konzentrisch zu den Steuerbereichen oder etwa konzentrisch zu dem Rotor verlaufen und sich ganz oder teilweise über deren Länge erstrecken. Auch sollte insbesondere bei der Förderung von Gasen der Rotor einen Außendurchmesser aufweisen, der dem zweifachen Radius des Dichtbereiches der Arbeitskammer entspricht, bei der Förderung von flüssigen Medien sollte dagegen des Außendurchmesser der kleiner als der doppelte Radius des Dichtbereiches bemessen sein.
  • Zur Reduzierung der Gewichtskraft der Schieber ist es angebracht, diese als Hohlkörper auszubilden und/oder mit Freisparungen zu versehen. Die Schieber können aber auch aus einem Werkstoff mit geringer Wichte hergestellt werden. Und um eine gute seitliche Abdichtung zu gewährleisten, sollte beiderseits des Rotors diese auf einem jeweils gleichen Durchmesserbereich übergreifende Dichtscheibenangeordnet sein.
  • Werden bei einer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ausgebildeten Arbeitsmaschine die Schieber gemäß der Erfindung jeweils in Aufnahmekammern eingesetzt, deren Grund an eine der benachbarten Förderkammern angeschlossen ist, und werden jeweils zwei einander gegenüberliegend angeordnete Schieber über ein Gestänge abgestützt, dessen Durchführungen im Rotor druckdicht ausgebildet sind, so ist es möglich, die inneren Stirnseiten der Schieber im Förderbereich und in dem der Druckseite zugeordneten Verstellbereich mit dem gleichen Druckmitteldruck zu beaufschlagen wie deren äußere Stirnseiten, so daß im Dichtbereich und in dem anderen Verstellbereich nahezu keine Kräfte an dem Gehäuse abzustützen sind. Im Förderbereich sowie in einem der Verstellbereiche sind die Schieber somit hydrostatisch ausgeglichen und beeinflussen die jeweils gegenüberliegenden Schieber nicht, sie liegen aber dennoch, da über die Gestänge eine starre Verbindung geschaffen ist, gesteuert durch den Dichtbereich dichtend an der Innenwandung der Arbeitskammer an. Auch bei mit hohen Drehzahlen umlaufenden Rotoren ist demnach gewährleistet, daß die Reibungsverluste und der dadurch bedingte Verschleiß an den Schiebern und dem Gehäuse gering sind und daß keine hohen Betriebsgeräusche auftreten, eine lange Lebensdauer der vorschlagsgemäß ausgebildeten Arbeitsmaschine ist demnach gewährleistet.
  • Des weiteren ist von Vorteil, daß in den Rotor keine durchgehenden die Schieber aufnehmenden Aussparungen einzuarbeiten sind und dieser somit nicht in unnötiger Weise geschwächt wird. Die Durchführungen der Gestänge können vielmehr als Bohrungen ausgebildet werden. Auch kann der Rotor beidseitig gelagert werden, eine druckdichte Abdichtung der Durchführungen der Gestänge sowie der Aufnahmekammern ist somit ohne Schwierigkeiten zu bewerkstelligen. Dies wirkt sich ebenfalls günstig auf das Betriebsverhalten und die Lebensdauer der Arbeitsmaschine aus. Und da die Schieber wie auch die Gestänge massearm gestaltet und leicht verschiebbar in den Aufnahmekammern bzw. den Durchführungen gelagert werden können, ist trotz des geringen Bauaufwandes ein störungsfreier Betrieb, und zwar auch bei hohen Drehzahlen des Rotors, sichergestellt.
  • In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der gemäß der Erfindung ausgebildeten Arbeitsmaschine dargestellt, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind. Hierbei zeigt:
    • Figur 1
    eine mit einem in einem Gehäuse eingesetzten Rotor versehene Arbeitsmaschine in einem Axialschnitt,
    Figur 2
    die Arbeitsmaschine nach Figur 1 in einem Schnitt nach der Linie II - II der Figur 1,
    Figur 3
    die bei der Arbeitsmaschine nach Figur 1 vorgesehenen Schieber mit den Gestängen in Ansicht,
    Figur 4
    eine weitere Ausführungsform einer Arbeitsmaschine gemäß Figur 1 in einem Axialschnitt,
    Figur 5
    die Arbeitsmaschine nach Figur 8 in einem Schnitt nach der Linie V - V der Figur 4.
    Figuren 6 und 7
    jeweils ein bei der Arbeitsmaschine nach Figur 4 vorgesehenes Schieberpaar in unterschiedlichen Ausgestaltungen und
    Figur 8
    eine andersartige Ausführungsform des die Schieber abstützenden Gestänges bei der Arbeitsmaschine nach Figur 4 in einer Darstellung gemäß Figur 5.
  • Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte und mit 1 bezeichnete Arbeitsmaschine dient zum Fördern von flüssigen oder gasförmigen Medien und besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 2, in das eine Arbeitskammer 3 mit einer gekrümmt ausgebildeten Innenwandung 4 eingearbeitet ist, sowie einem in dieses eingesetzten Rotors 11, der mittels einer aus dem Gehäuse 2 herausgeführten Welle 12 von einem nicht gezeigten Motor angetrieben werden kann. Seitlich neben dem Gehäuse 2 sind jeweils eine Dichtscheibe 5 und 6 sowie ein Flansch 7 und 8 angeordnet, die durch Schrauben 9 miteinander verspannt sind. Mittels Lager 13 und 14 ist der Rotor 11 drehbar in den Flanschen 7 und 8 gelagert, und der Durchgang der Welle 12 durch den Flansch 7 ist mit Hilfe einer Dichtung 10 abgedichtet.
  • In den Rotor 11 sind jeweils paarweise einander gegenüberliegend und gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Aufnahmekammern 15, 15', 16, 16' und 17, 17' eingearbeitet, in denen Schieber 18, 18', 19, 19' und 20, 20' eingesetzt sind. Über Gestänge 21, 22 und 23 sind die Schieber 18, 18' bzw. 19, 19' bzw. 20, 20' beim Durchfahren eines Förderbereiches F und eines Dichtbereiches D aneinander abgestützt. Die Gestänge 21, 22 und 23 sind hierbei jeweils durch zwei mit seitlichem Abstand zueinander angeordenten Bolzen 24, 24', 25, 25', 26, 26' gebildet, die in in den Rotor 11 eingearbeitete Bohrungen 27, 27', 28, 28' und 29, 29' dichtend eingesetzt sind.
  • Außerdem weist die Pumpe 1 eine Einlaßöffnung 31 sowie eine Auslaßöffnung 33 auf, denen jeweils nierenförmig ausgebildete Freisparungen 32 bzw. 34 zugeordnet sind.
  • Die Arbeitskammer 3 des Gehäuses 2 ist, wie dies in Figur 2 eingezeichnet ist, in einen mit F gekennzeichneten Förderbereich sowie einen diametral diesem gegenüberliegenden Dichtbereich D unterteilt, und zwischen diesen ist jeweils ein Steuerbereich St₁ bzw. St₂ vorgesehen. Der Förderbereich F wie auch der Dichtbereich D sind konzentrisch zur Rotationsachse A des Rotors 11 gekrümmt ausgebildet, und zwar mit den unterschiedlichen Radien R₁ und R₂. Der Radius R₁ ist hierbei jedoch größer bemessen als der Radius R₂ und die Differenz zwischen diesen bildet die Höhe der Förderzellen zwischen zwei der Schieber 18, 19, 20, 18', 19' und 20'. Außerdem sind in die Schieber 18, 18', 19, 19' und 20, 20' in deren Seitenflächen Freisparungen 35, 35', 36, 36' bzw. 37, 37' eingearbeitet, durch die jeweils der untere Bereich 15'', 16'' und 17'' der Aufnahmekammern 15, 15', 16, 16' und 17, 17' mit einer der benachbarten Förderkammern des Rotors 11, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit der der jeweiligen Aufnahmekammer 15, 15', 16, 16' und 17, 17' nachfolgenden Förderkammer verbunden ist. Der in den Förderkammern herrschende Druckmitteldruck wird somit in den unteren Bereich 15'', 16'' und 17'' der Aufnahmekammern 15, 15', 16, 16' und 17, 17' eingeleitet und wirkt demnach, da die Durchführungen der Bolzen 24, 24', 25, 25' und 26, 26' im Rotor 11 druckdicht gestaltet sind, auch auf die inneren Stirnflächen der Schieber 18, 18' 19, 19' und 20, 20' ein, so daß diese hydrostatisch ausgeglichen sind und keine Kraft auf den jeweils gegenüberliegenden Schieber einwirkt.
  • Die Gestänge 21, 22 und 23 bzw. die diese bildenden Bolzen 25, 25', 26, 26' und 27, 27' sowie die jeweils zugeordneten Schieber 18, 18', 19, 19' und 20, 20' sind hierbei derart bemessen, daß deren Länge und Höhe der Summe der Radien R₁ und R₂ des Förder- und Dichtbereiches F und D entsprechen. Dadurch ist gewährleistet, daß trotz des hydraulischen Ausgleichs der Schieber 18, 18', 19, 19', 20, 20' im Förderbereich F diese dennoch dichtend an der Innenwandung 4 der Arbeitskammer 3 anliegen. Und da die Stirnflächen 30 der Schieber 18, 18', 19, 19', 20, 20' mit einem Radius gekrümmt sind, der dem Krümmungsradius R₁ des Förderbereiches F entspricht, ist eine zuverlässige flächige Abdichtung gegeben.
  • Bei Inbetriebnahme der Arbeitsmaschine 1 wird durch den angetriebenen Rotor 11 im Steuerbereich St₁ das Druckmedium über die Einlaßöffnung 31 sowie die nierenförmige Freisparung 32 angesaugt und in den um die Rotationsachse A des Rotors 11 gekrümmten Förderbereich F gefördert. Sobald beispielsweise der Schieber 20' den Förderbereich F erreicht, wird dieser Bereich zur Auslaßöffnung 33 hin abgedichtet und das eingeschlossene Druckmedium wird von dem Schieber 20'in die Auslaßleitung 33 gedrückt; es wird somit in Abhängigkeit von dem Gegendruck ein Druck aufgebaut. Bevor jedoch der Schieber 20' den Förderbereich F verläßt, hat der nachfolgende Schieber 19' den Förderbereich F erreicht und durch diesen wird nun das eingeschlossene Druckmedium weiter gefördert.
  • Auch im Dichtbereich D, der ebenfalls um die Rotationsachse A des Rotors 11 gekrümmt ist, allerdings mit dem kleineren Radius R₂, liegen die Schieber 18, 18', 19, 19', 20, 20', zumal deren äußere Stirnflächen 30 mit dem Radius R₁ des Förderbereiches F gekrümmt ausgebildet sind, nahezu flächig an der Innenwandung 4 an. Und da die Schieber 18, 18', 19, 19', 20, 20' über die Gestänge 21, 22, 23 beim Durchfahren des Förder- und Dichtbereiches D und F gewissermaßen starr miteinander gekoppelt sind, ist gewährleistet, daß trotz der Beaufschlagung der inneren Bereiche 15'', 16'' und 17'' der Aufnahmekammern 15, 15', 16, 16', 17, 17' die Schieber 18, 18', 19, 19', 20, 20' im Förderbereich F dichtend an der Innenwand 4 der Arbeitskammer 3 anliegen.
  • Die Schieber 18, 18', 19, 19', 20, 20' sind somit nur beim Durchfahren des Förder- und Dichtbereiches F und D durch die Gestänge 21, 22, 23 zwangsgeführt, in dem im Durchmesser großer bemessenen der Druckseite zugeordneten Steuerbereich St₂ sind sie ebenfalls hydrostatisch ausgeglichen und können durch die Verstellkurve des Steuerbereichs St₂ leicht verstellt werden. Schlagende Geräusche treten somit, zumal die Schieber 18, 18', 19, 19', 20, 20' massearm gestaltet werden können, auch bei einem mit hohen Drehzahlen umlaufenden Rotor 11 nicht auf. Und da die Aufnahmekammern 15, 15', 16, 16', 17, 17' ohne Schwierigkeiten durch eine entsprechende Ausbildung der Durchführungen der Bolzen 24, 25, 26 im beiderseitig gelagerten Rotor 11 wie auch der seitlich neben diesen angeordneten Dichtscheiben 5 und 6, die den Rotor 11 jeweils auf einem gleichen Durchmesserbereich durchgreifen, druckdicht abgedichtet werden können, sind auch bei hohen Betriebsdrücken die in Kauf zu nehmenden Druckverluste gering und es ist ein guter Wirkungsgrad gegeben.
  • Die in den Figuren 4 bis 8 im einzelnen dargestellte und mit 41 bezeichnete Arbeitsmaschine ist in gleicher Weise aufgebaut wie die Arbeitsmaschine 1 nach den Figuren 1 bis 3. In einem Gehäuse 42 ist hierbei wiederum in einer mit einer gekrümmten Innenwandung 44 versehenen Arbeitskammer 43 ein Rotor 51 eingesetzt, der mittels einer Welle 52 antreibbar und dessen Arbeitskammer 43 durch seitliche Dichtscheiben 45 und 46 abgedichtet ist. Außerdem ist der Rotor 51 durch Lager 53 und 54 in Flanschen 47 und 48, die durch Schrauben 49 miteinander verspannt sind, beidseitig gelagert, und die Durchführung der Welle 42 ist in dem Flansch 47 durch eine Dichtung 50 abgedichtet.
  • Bei der Arbeitsmaschine 41 sind vier in einer Ebene angeordnete jeweils paarweise einander gegenüberliegende Schieber 58, 58' und 59, 59' vorgesehen, die radial verschiebbar in schlitzartigen Aufnahmekammern 55, 55' und 56, 56' eingesetzt sind. Über ein den Schiebern 58, 58' und 59, 59' jeweils gemeinsames Gestänge 61 bzw. 61' sind diese im Förder- und Dichtbereich aneinander abgestützt.
  • Die Gestänge 61 bzw. 61' bestehen hierbei, wie dies insbesondere den Figuren 5 und 8 zu entnehmen ist, aus in einer zentrischen Ausnehmung 60 bzw. 60' des Rotors 51 eingesetzten Scheibe 62 bzw. 62' mit einer zylindrischen bzw. quadratischen Außenmantelfläche und an dieser anliegenden Bolzen 63, 63' und 64, 64', die in in den Rotor 51 eingearbeiteten Bohrungen 65, 65' und 66, 66' druckdicht verschiebbar geführt sind. Die Ausnehmungen 60 bzw. 60' sind hierbei jeweils als Bohrungen ausgebildet, deren Durchmesser mindestens um den Verstellweg der Schieber 58, 58' und 59, 59' größer bemessen ist als der Durchmesser der zylindrischen Scheibe 62 bzw. als die Diagonale der quadratischen Scheibe 62'. Auf diese Weise kann die Scheibe 62 bzw. 62' bei Rotation des Rotors 51 eine oszillierende Bewegung ausführen, dennoch ist die Koppelung zweier einander gegenüberliegender Schieber 58, 58' und 59, 59' im Förder- und Dichtbereich gegeben, wobei die Wirkungslinie eines Schieberpaares durch die Rotationsachse des Rotors 51 verläuft.
  • Des weiteren sind die Schieber 58, 58' und 59, 59' im Förderbereich und in einem druckseitigen Verstellbereich der Arbeitsmaschine 41 hydraulisch ausgeglichen. Dazu sind in die Schieber 58, 58' und 59, 59' Freisparungen 67, 67' eingearbeitet, die an eine der der jeweiligen Aufnahmekammer 55, 55' und 56, 56' benachbarten Förderkammer angeschlossen sind. In dem unteren Bereich der Aufnahmekammern 55, 55' und 56, 56' herrscht somit der gleiche Druckmitteldruck wie in den mit diesen verbundenen Förderkammern. Zu dem gleichen Zweck können aber auch, wie dies in Figur 8 eingezeichnet ist, jeweils eine Bohrung 69 in den Rotor 51 eingearbeitet werden, durch die der Grund einer Aufnahmekammer mit der nachfolgenden Förderkammer verbunden ist.
  • Die Arbeitsmaschine 41 nach Figur 5 ist ebenfalls mit einer Einlaßöffnung 71 mit zugehöriger nierenförmig gestalteter Freisparung 72 und einer Auslaßöffnung 73 mit zugehöriger nierenförmig gestalteter Freisparung 74 ausgestattet, außerdem können die Schieber 58, 58', 59, 59', wie dies in Figur 7 gezeigt ist, um deren Gewichtskraft zu reduzieren, Freisparungen 68 aufweisen.

Claims (11)

  1. Arbeitsmaschine nach Art einer Treibschieberpumpe oder eines Treibschiebermotors mit einem in einem Gehäuse verdrehbar angeordneten Rotor, der in einer Arbeitskammer eingesetzt ist, die in einen Förderbereich und einen diesem gegenüberliegenden etwa gleichlang bemessenen Dichtbereich sowie zwischen diesen vorgesehene mit Einlaß- und Auslaßöffnungen ausgestattete Steuerbereiche unterteilt ist und eine gekrümmt ausgebildete Innenwandung aufweist, an der in dem Rotor radial verschiebbar angeordnete Schieber im Förder- und Dichtbereich dichtend anliegen, und wobei der Förder- und Dichtbereich mit unterschiedlichen Radien konzentrisch um die Rotationsachse des Rotors gekrümmt sind und der Radius des Förderbereichs größer bemessen ist als der Radius des Dichtbereichs,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß jeweils zwei in diametral einander gegenüberliegend in den Rotor (11; 51) eingearbeiteten schlitzartigen Aufnahmekammern (15, 15', 16, 16', 17, 17'; 55, 55', 56, 56') eingesetzte Schieber (18, 18'. 19, 19', 20, 20'; 58, 58', 59, 59') über ein oder mehrere an diesen im Förderbereich (F) und Dichtbereich (D) anliegende im Rotor (11; 51) verschiebbar geführte Gestänge (21, 22, 23; 61, 61') gegenseitig abgestützt sind, daß die Schieber (18, 18', 19, 19', 20, 20'; 58, 58', 59, 59') und/oder der Rotor (11; 51) mit Freisparungen (35, 35', 36, 36', 37, 37'; 67, 67') ausgestattet sind, durch die der innere Bereich (15'', 16'', 17'') einer Aufnahmekammer (15, 15', 16, 16', 17, 17'; 55, 55', 56, 56') jeweils mit einer der neben diesen vorgesehenen Förderkammern des Rotors (11; 51) verbunden ist, und daß die Durchführungen (Bohrungen 27, 27', 28, 28', 29, 29'; 65, 65', 66, 66') der Gestänge (21, 22, 23; 61, 61') im Rotor (11; 51) druckdicht ausgebildet sind.
  2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß die Gestänge (21, 22, 23) durch vorzugsweise jeweils zwei mit seitlichem Abstand zueinander umd symmetrisch im Rotor (11) angeordnete Bolzen (24, 24', 25, 25', 26, 26') gebildet sind, die radial verschiebbar im Rotor (11) dichtend geführt und an deren Stirnflächen die Schieber (18, 18', 19, 19', 20, 20') im Förder- und Dichtbereich (F, D) abgestützt sind.
  3. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß bei einer Arbeitsmaschine (41) mit vier in einer Ebene in dem Rotor (51) angeordneten Schiebern(58, 58', 59, 59') das Gestänge (61) durch eine in einer zentrischen Ausnehmung (60) des Rotors (51) radial verstellbare Scheibe (62, 62') mit einer zylindrischen oder quadratischen Querschnittsfläche oder durch eine Kugel und in den Rotor (51) verschiebbar eingesetzte Bolzen (63, 63', 64, 64') oder an den Schiebern angeformte im Rotor dichtend geführte Ansätzegebildet ist, über die die Schieber (58, 58', 59, 59') im Förder- und Dichtbereich (F, D) an der Scheibe (62, 62') oder der Kugel abgestützt sind.
  4. Arbeitsmaschine nach Anspruch 3,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß die in den Rotor (51) eingearbeitete, die Schieber (62, 62') bzw. die Kugel aufnehmende Ausnehmung (60) jeweils als Bohrung ausgebildet ist, deren Durchmesser mindestens um den Verstellweg der Schieber (58, 58' 59, 59') größer bemessen ist als der Durchmesser der zylindrischen Scheibe (62) oder der Kugel bzw. als die Diagonale der quadratischen Scheibe (62').
  5. Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß die Gestänge (21, 22, 23; 61) jeweils derart in den Rotor (11; 51) eingesetzt sind, daß die Wirkungslinien zwischen zwei Schiebern (18, 18', 19, 19', 20, 20'; 58, 58', 59, 59') durch die Rotationsachse (A) des Rotors (11; 51) verlaufen.
  6. Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß die Schieber 18, 18', 19, 19', 20, 20'; 58, 58', 59, 59') an ihrer an der Innenwandung (4; 44) der Arbeitskammer (3; 43) des Gehäuses (2; 42) anliegenden Stirnfläche (30) mit einem Radius gekrümmt ausgebildet sind, der dem Krümmungsradius (R₁) des Förderbereiches (F) der Arbeitskammer (3; 43) entspricht.
  7. Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß die beiden Steuerbereiche (St₁, St₂) jeweils unter einem Radius gekrümmt ausgebildet sind, der größer bemessen ist als der Radius (R₂) des Dichtbereiches (D) der Arbeitskammer (3) und der in die Radien (R₁, R₂) des Förder- und Dichtbereiches (F, D) übergeht.
  8. Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß der Einlaßöffnung (31; 71) und/oder der Auslaßöffnung (33; 73) jeweils eine nierenförmig ausgebildete Freisparung (32; 34; 72; 74) zugeordnet ist, die etwa konzentrisch zu den Steuerbereichen (St₁, St₂) oder etwa konzentrisch zu dem Roktor (51) verlaufen und sich ganz oder teilweise über deren Länge erstrecken.
  9. Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß der Rotor (11) einen Außendurchmesser aufweist, der dem zweifachen Radius (R₂) des Dichtbereiches (D) der Arbeitskammer (3) entspricht oder kleiner als der doppelte Radius (R₂) des Dichtbereiches (D) bemessen ist.
  10. Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß zur Reduzierung der Gewichtskraft der Schieber (58, 58', 59, 59') diese als Hohlkörper ausgebildet und/oder mit Freisparungen (67, 67') versehen sind oder aus einem Werkstoff mit geringer Wichte bestehen.
  11. Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß beiderseits des Rotors (11; 51) diesen auf einem jeweils gleichen Durchmesserbereich übergreifende Dichtscheiben (5, 6; 45, 46) angeordnet sind.
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