EP0569454B1 - Vorrichtung zur förderung und/oder verdichtung von medien sowie arbeits- oder kraftmaschinen - Google Patents

Vorrichtung zur förderung und/oder verdichtung von medien sowie arbeits- oder kraftmaschinen Download PDF

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EP0569454B1
EP0569454B1 EP92904220A EP92904220A EP0569454B1 EP 0569454 B1 EP0569454 B1 EP 0569454B1 EP 92904220 A EP92904220 A EP 92904220A EP 92904220 A EP92904220 A EP 92904220A EP 0569454 B1 EP0569454 B1 EP 0569454B1
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EP
European Patent Office
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slide
housing
rotor
guide paths
inside wall
Prior art date
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EP92904220A
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French (fr)
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EP0569454A1 (de
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Raimund Frank
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Individual
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Publication of EP0569454B1 publication Critical patent/EP0569454B1/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
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/34—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 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 group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F01C1/344—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 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 group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F01C1/3441—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 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 group F01C1/08 or F01C1/22 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
    • F01C1/3442—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 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 group F01C1/08 or F01C1/22 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 the surfaces of the inner and outer member, forming the working space, being surfaces of revolution
    • 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
    • F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
    • F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
    • F01C11/004—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle and of complementary function, e.g. internal combustion engine with supercharger

Definitions

  • the invention relates to a device for conveying, preferably under pressure, of liquid media or for conveying and / or compressing gaseous or liquid media, with a housing with a pressure and a suction connection, in which housing an eccentrically rotatably mounted to the housing Rotor is arranged, in which at least one slider is held, which is slidable in the radial direction, which runs along the inner wall of the housing in a sealing manner and which is guided along guideways arranged on the inside of a shoulder, on which two rolling elements connected to the slider roll, wherein a rolling element rolls on each guideway, and wherein the line of contact of the rotor with the inner wall of the housing lies between the suction and the pressure connection.
  • a device of this type namely a pump, has been e.g. known from U.S. Patent 3,001,482.
  • slides are provided with rollers which are guided in a groove-shaped guide with considerable play in order to avoid jamming of the rollers.
  • DE-C 443 963 discloses an engine with revolving radial pistons guided by rollers and curves.
  • rollers and mechanisms divide the work area, these guideways do not guarantee tightness in a larger area around the inlet and outlet.
  • the radial piston is driven by rotors, which results in friction losses and shear forces between the rotor and the piston.
  • FR-A 1091637 in turn shows a rotary machine without guiding the movable slide at the rotor-housing contact point. This leads to severe wear.
  • the seal is achieved in the lower speed range by spring force, in the areas above it by additional centrifugal force. Due to the design of the contact surfaces of the housing, the rotor moves erratically.
  • the aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a device of the type mentioned at the outset in which play-free guidance of the slides is ensured without the risk of the slides jamming.
  • this is achieved in that the slide or slides is driven by the drive shaft of the rotor and by the rotor cylinder, that the projections of the two guideways cross each other at two diametrical points in a plane perpendicular to the drive shaft of the rotor, and that the projections of the two Guideways represent geometric curves, which ensure exact guiding of the slider on the inner wall of the housing cylinder for any position of the rotating slider, whereby the wear on the contact points is reduced to a minimum over the entire speed range.
  • the guideways are essentially slightly deviating from the circular shape, the extent of the deviation being determined by the eccentricity of the drive shaft (and therefore also of the rotor and the slide) with respect to the housing cylinder.
  • Another object of the invention is to propose a work or power machine.
  • the housing have at least two separate chambers, in each of which a rotor is arranged with a slider, the rotors being connected to one another in a rotationally fixed manner, and the sliders being controlled by two guideways arranged in a manner known per se on the inside of the flat side walls of the housing cylinder such that the projections of the two guideways into one Plane perpendicular to the drive shaft de s runner each other at two diametrically cross opposite points, and that the two guideways represent geometric curves, which ensure exact and play-free guidance of the slider on the inner wall of
  • the proposed measures ensure reliable guidance of the slide. By guiding the slide with two rolling bodies rolling on different guideways, exact and practically backlash-free guidance is ensured, and the risk of jamming is also avoided. There is also only minimal wear, since the rolling elements roll on free tracks.
  • the one guideway supports the slide against the centrifugal forces that occur during rotation, while the other guideway takes care of the tightness of the contact point between the slide and the housing cylinder.
  • This shape of the guideways ensures a very smooth and jerk-free rotary movement with an eccentric arrangement of the slide.
  • the drive shaft 3 is mounted eccentrically in the housing 5, or on bearings held on the plates thereof.
  • the housing 5 has an inlet 5a and an outlet connection 5b for the liquid medium to be preferably conveyed under pressure or the gaseous medium to be conveyed and / or compressed. Operating modes of e.g. as a gas or liquid pump, compressor or the like are thus possible.
  • This end shield is designed as a control ring 1 and has guide tracks 1a, 1b arranged on the inside of a tubular extension in two different planes perpendicular to the drive shaft 3.
  • a hollow rotor 4 is arranged in the housing, which is arranged centrally on the drive shaft 3 and is driven by the latter.
  • the annular wall of the hollow rotor 4 is provided with a slot 7, which is penetrated by the slide 2.
  • the slider 2 has an elongated slot 9, which is penetrated by the drive shaft 3, which has flats 10 in the area of the slider 2, which can slide along the walls of the elongated slot 9 of the slider 2 and intervene with little play between them.
  • the desired one Distance of the end face 11 of the slide from the inner wall 12 of the housing can be maintained, by means of which the wear of the slide can be kept correspondingly low.
  • the course of the two guideways 1a, 1b depends on the shape of the inner wall 12 of the housing 5 and the eccentricity of the drive shaft in relation to the housing 5, and depending on the size of the hollow rotor 4, the size of which determines the measure of the delivery rate or the output of the pump.
  • the housing 105 of the engine according to FIGS. 3 to 5 has an inlet and an outlet connection 109, 110 for the mixture to be compressed.
  • the bearing plates 151, 152, 153, 154 are provided with control rings 101 and have guide tracks 101a, 101b arranged on the inside of a tubular extension in two different planes perpendicular to the drive shaft 103.
  • Two chambers 160, 161 are arranged in the housing 105, in each of which a hollow rotor 104 is arranged, which is arranged centrally on the drive shaft 103 and is driven by the latter.
  • the annular wall of each hollow rotor 104 is provided with a slot 155 through which the slide 102 passes.
  • the slider 102 has an elongated slot, which is penetrated by the drive shaft 103, which has flats in the area of the slider 102, which can slide along the walls of the elongated slot of the slider 102 and engage between them with only slight play.
  • Rollers 116 are also held on each slide 102, two of which each roll on a different guideway 101a, 101b.
  • the rollers 116 which roll on the two guide tracks 101a, 101b, the projections of which cross each other in two diametrically opposite points, the desired distance of the end face of the slide from the inner wall of the housing 105 can be maintained, through which the wear of the slide 102 can be kept correspondingly low.
  • the course of the two guideways 101a, 101b depends on the shape of the inner wall of the housing 105 and the eccentricity of the drive shaft in relation to the housing 105, and on the size of the hollow rotor 104, the size of which determines the measure of the performance of the machine .
  • the diametrical spacing of the two guideways 101a, 101b from one another always remains the same, which ensures exact guiding of the slides 102, by absorbing the centrifugal forces which occur during operation, which would lead to the slider being pressed against the inner wall of the housing, which correspondingly high wear would have occurred.
  • the drive shaft 103 is divided by a clutch 115, the coupling halves of which are connected in a rotationally fixed manner to the two parts of the drive shaft 103 and are provided with a toothing which is in mutual engagement.
  • the chamber 160 has an outlet 162 next to the inlet 109 of the housing 105, which outlet is connected to the second chamber 161 via a connecting line 107.
  • a hollow cylinder 106 is arranged between the connecting line 107 and the inlet 171 of the second chamber 161, the cylindrical wall of which is penetrated by two slots 172, 173.
  • this hollow cylinder 106 can be rotated by means of a cam 111 and a linkage 112.
  • the slider 102 arranged in the chamber 161 is only partially indicated for the sake of clarity, with the omission of the rolling elements 116; however, the arrangement and design correspond to that of the slider arranged in the chamber 160, cf. Fig. 5.
  • the cam controller 111, 112 reverses the hollow cylinder 106 and the slot 173 coincides brought with the inlet 171 so that the pressurized mixture can flow.
  • the rotor 104 arranged in the chamber 182 is in a position in which its recess 117 arranged in the lateral surface is opposite the inlet 171, which opens essentially tangentially into the chamber 182.
  • a spark plug 108 is arranged next to the inlet 171 and ignites the mixture.
  • the associated expansion of the fuel gas drives the rotor 104 in the direction of the arrow 175, the gas in the space 182 being expelled via the outlet 110 of the housing 105.
  • the rotor 104 of the chamber 160 is driven via the drive shafts and the clutch 115, which in connection with the slide 102 sucks and compresses mixture.
  • the compression of the mixture can be increased or decreased.
  • the compression can also be increased so far that the mixture ignites by itself, so that under certain circumstances. the spark plug 108 can be dispensed with.
  • FIG. 6 shows the creation of the geometric shapes of the guideways 1a, 101a and 1b for the exemplary embodiment according to FIG. 1 and that according to FIG. 2.
  • the shape of the guideway 1b, 101b, of which about a half is shown, must be determined in accordance with the conditions which should prevail at the point of contact 52 between slide 2, 102 and housing 5, 105.
  • Both the center path 1b ', 101b' of the rollers 2b, 116 and the guideway 1b, 101b will generally differ only slightly or not at all from a circular path around the housing center 51.
  • a deviation from the circular path can e.g. to compensate for different centrifugal forces which occur due to variable slide positions and would necessarily result in different deformations on the supporting parts (rollers 2b, 116) and thus a grinding of the slide 2, 102 at the contact point 51.
  • the second guideway 1a, 101a which is to ensure a play-free slide movement, is due to the guideway 1b, 101b or its center path 1b, 101b and the constant center distance of the rollers 2a and 2b or 116 or the eccentricity e is defined as the distance between the shaft center 31 and the housing center 51.
  • the center path 1a 'of the rollers 2a can be understood starting from the center path 1b', as the set of all points which have a diametrically opposed constant distance with respect to the shaft center 31.
  • the guide track 1a, 101a of the only about half that is shown in FIG. 6, which corresponds to the half of the guide track 1b, 101b that is also shown, is then obtained as an equidistant with the distance corresponding to the roller body radius r to the center track 1a ', 101a ′.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Förderung, vorzugsweise unter Druck, von flüssigen Medien bzw. zur Förderung und/oder Verdichtung gasförmiger oder flüssiger Medien, mit einem Gehäuse mit einem Druck- und einem Sauganschluß, in welchem Gehäuse ein exzentrisch zum Gehäuse drehbar gelagerter Läufer angeordnet ist, in dem mindestens ein in radialer Richtung verschiebbar gehaltener Schieber angeordnet ist, der an der Innenwand des Gehäuses dichtend entlangstreicht und der entlang von an der Innenseite eines Ansatzes angeordneten Führungsbahnen geführt ist, an denen pro Schieber zwei mit diesem verbundene Rollkörper abrollen, wobei auf jeder Führungsbahn ein Rollkörper abrollt, und wobei die Berührungslinie des Läufers mit der Innenwand des Gehäuses zwischen dem Saug- und dem Druckanschluß liegt.
  • Eine Vorrichtung dieser Art, nämlich eine Pumpe wurde z.B. durch die US-PS 3 001 482 bekannt. Bei dieser bekannten Pumpe sind Schieber mit Rollen versehen, die mit erheblichem Spiel in einer nutförmigen Führung geführt sind, um ein Verklemmen der Rollen zu vermeiden.
  • Dadurch ergibt sich aber der Nachteil, daß die Schieber beim Betrieb der Pumpe durch die Fliehkraft gegen die Innenwand des Gehäuses gepreßt werden, wodurch sich ein entsprechend hoher Verschleiß ergibt.
  • Eine ähnliche Lösung wurde auch durch die JP-A-56-44 489 bekannt, wobei bei dieser bekannten Pumpe, die der eingangs erwähnten Pumpe entspricht, ebenfalls Führungsrillen vorgesehen sind, in die eine Rolle des Schiebers eingreift. Auch bei dieser Lösung ergibt sich daher der Nachteil einer hohen Verschleißanfälligkeit.
  • Weiters ist aus der DE-C 443 963 eine Kraftmaschine mit umlaufenden, durch Rollen und Kurven geführten radialen Kolben bekannt. Diese Führungsbahnen gewährleisten aber zufolge ihrer Konstruktion, wobei Rollen und Mechanismen den Arbeitsraum unterteilen, keine Dichtheit in einem größeren Bereich um den Ein- und Auslaß.
  • Der Radialkolben wird von Läufern angetrieben, woraus Reibungsverluste und Scherkräfte zwischen Läufer und Kolben resultieren.
  • Die FR-A 1091637 wiederum zeigt eine Rotationsmaschine ohne Führung des beweglichen Schiebers an der Berührstelle Rotor-Gehäuse. Es kommt daher zu starken Abnützungen.
  • Die Dichtung wird im unteren Drehzahlbereich durch Federkraft, in den Bereichen darüber durch zusätzliche Fliehkraft erreicht. Zufolge der Konstruktion der Berührflächen des Gehäuses kommt es zu unsteten Bewegungen des Rotors.
  • Ziel der Erfindung ist es diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der eine spielfreie Führung der Schieber sichergestellt ist, ohne daß sich dadurch die Gefahr des Verklemmens der Schieber ergibt.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der bzw. die Schieber von der Antriebswelle des Läufers und vom Läuferzylinder angetrieben wird, daß die Projektionen der beiden Führungsbahnen in eine Ebene senkrecht zur Antriebswelle des Läufers einander an zwei diametralen Punkten kreuzen, und daß die Projektionen der beiden Führungsbahnen geometrische Kurven darstellen, welche für jede beliebige Stellung des rotierenden Schiebers eine exakte Führung des Schiebers an der Innenwand des Gehäusezylinders sicherstellen, wodurch sich die Abnützung an den Berührungsstellen über den gesamten Drehzahlbereich auf ein Minimum reduziert.
  • Durch das Abrollen der beidseitig am Schieber befestigten Rollen an den beiden Führungsbahnen wird einerseits der gesamte Anpreßdruck des Schiebers an die Gehäusezylinderwand, welcher durch Fliehkraft bei der Rotation des Schiebers entsteht, aufgefangen und anderseits durch die zweite Führungsbahn eine optimale Dichtung zwischen Schieber und Gehäusezylinder gewährleistet, wobei auch die Gefahr des Verklemmens vermieden ist.
  • Die Führungsbahnen sind im wesentlichen leicht von der Kreisform abweichende Kurven, wobei das Außmaß der Abweichung durch die Exzentrizität der Antriebswelle( und daher auch des Läufers und des Schiebers) bezüglich des Gehäusezylinders bestimmt ist.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es eine Arbeits- oder Kraftmaschine vorzuschlagen.
  • Bei einer Arbeits- oder Kraftmaschine mit einem Gehäuse mit einem Ein- und einem Auslaß, in welchem Gehäuse ein exzentrisch zu diesem drehbar gelagerter Läufer angeordnet ist, in dem mindestens ein in radialer Richtung verschiebbar gehaltener Schieber angeordnet ist, der an der Innenwand des Gehäuses dichtend entlangstreicht und der entlang von Führungsbahnen geführt ist, an denen Rollkörper des oder der Schieber abrollen, wobei die Berührungslinie des Läufers mit der Innenwand des Gehäuses zwischen dem Ein- und dem Auslaß liegt, wird daher vorgeschlagen, daß das Gehäuse mindestens zwei getrennte Kammern aufweist, in denen je ein Läufer mit Schieber angeordnet ist, wobei die Läufer miteinander drehfest verbunden sind, und die Schieber von zwei, in an sich bekannter Weise an der Innenseite der ebenen Seitenwände des Gehäusezylinders angeordneten Führungsbahnen gesteuert sind, daß die Projektionen der beiden Führungsbahnen in eine Ebene senkrecht zur Antriebswelle des Läufers einander an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten kreuzen, und daß die beiden Führungsbahnen geometrische Kurven darstellen, welche für jede beliebige Stellung des rotierenden Schiebers eine exakte und spielfreie Führung des Schiebers an der Innenwand des Gehäusezylinders gewährleisten, und jeder Schieber auf beiden Führungsbahnen abgestützt ist, wobei die eine Führungsbahn der Abstützung des Schiebers gegen die Fliehkräfte und die andere Führungsbahn der Abdichtung an der Berührstelle des Schiebers mit dem Gehäusezylinder dient, und daß ein Auslaß der einen Kammer mit dem Einlaß der anderen Kammer unter Zwischenschaltung eines Steuerorganes verbunden ist.
  • Auf diese Weise ist es möglich in einer Kammer ein brennbares Gemisch zu verdichten und in die zweite Kammer überzuführen und dort zu verbrennen. Durch die aus der durch die Verbrennung des Gemisches bedingte Expansion des Gemisches resultierende Kraft, die auf den Schieber einwirkt, wird das Laufrad der zweiten Kammer in Drehung versetzt. Dieses Laufrad treibt auch das Laufrad der ersten Kammer an, in der das brennbare Gemisch verdichtet werden kann.
  • Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist eine sichere Führung der Schieber gewährleistet. Durch die Führung des Schiebers mit zwei auf verschiedenen Führungsbahnen abrollenden Rollkörpern ist eine exakte und praktisch spielfreie Führung sichergestellt, wobei auch die Gefahr des Verklemmens vermieden ist. Dabei ergibt sich auch ein nur minimaler Verschleiß, da die Rollkörper auf freien Bahnen abrollen.
  • Zufolge dieser vorteilhaften Ausbildung übernimmt die eine Führungsbahn die Abstützung des Schiebers gegen die bei Rotation auftretenden Fliehkräfte, während die andere Führungsbahn für die Dichtheit der Berührstelle Schieber-Gehäusezylinder.
  • Durch diese Form der Führungsbahnen ist eine sehr gleichmäßige und ruckfreie Drehbewegung bei einer exzentrischen Anordnung des Schiebers gewährleistet.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Fig. 1 einen Längsschnitt und
    • Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe.
    • Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Maschine,
    • Fig. 4 einen Querschnitt längs Linie IV-IV der Fig. 3 durch die erste Kammer,
    • Fig. 5 einen Querschnitt längs Linie V-V der Fig. 3 durch die zweite Kammer, und
    • Fig. 6 schematisch die Kinematik des Abrollvorgangs der Stützkörper.
  • Bei der Pumpe nach den Fig. 1 und 2 ist die Antriebswelle 3 exzentrisch im Gehäuse 5, bzw. an dessen Schildern gehaltenen Lagern gelagert.
  • Das Gehäuses 5 weist einen Einlaß-5a und einen Auslaßstutzen 5b für das ein vorzugsweise unter Druck zu fördernde flüssige Medium bzw. des zu fördernden und/oder zu verdichtende gasförmige Medium auf. Betriebsarten von z.B. als Gas- oder Flüssigkeitspumpe, Kompressor od. dgl. sind somit möglich. Dieses Lagerschild ist als Steuerring 1 ausgebildet und weist an der Innenseite eines rohrartigen Ansatzes in zwei verschiedenen, senkrecht zur Antriebswelle 3 stehenden Ebenen angeordnete Führungsbahnen 1a, 1b auf.
  • Im Gehäuse ist ein hohler Läufer 4 angeordnet, der auf der Antriebswelle 3 zentrisch angeordnet und von dieser angetrieben ist. Dabei ist die ringförmige Wand des hohlen Läufers 4 mit einem Schlitz 7 versehen, der vom Schieber 2 durchsetzt ist.
  • Der Schieber 2 weist einen Langschlitz 9 auf, der von der Antriebswelle 3 durchsetzt ist, die im Bereich des Schiebers 2 Abflachungen 10 aufweist, die an den Wänden des Langschlitzes 9 des Schiebers 2 entlanggleiten können und zwischen diesen mit nur geringem Spiel eingreifen.
  • An dem Schieber 2 sind weiters zwei Rollkörper 2a, 2b gehalten, von denen jede auf einer anderen Führungsbahn 1a, 1b abrollt.
  • Auf diese Weise ist eine exakte Führung des Schiebers gewährleistet, wobei die Rollkörper 2a, 2b lediglich an ihren Mantelflächen mit den Führungsbahnen in Berührung kommen können.
  • Durch die Steuerung des Schiebers 2 mittels der beiden Rollkörper 2a, 2b, die - wie noch im Zusammenhang mit Fig. 6 näher erläutert - auf den beiden Führungsbahnen 1a, 1b abrollen, von welchen zumindest eine die Form etwa einer Ellipse hat, kann der gewünschte Abstand der Stirnseite 11 des Schiebers von der Innenwand 12 des Gehäuses eingehalten werden, durch den der Verschleiß des Schiebers entsprechend gering gehalten werden kann. Dabei ist der Verlauf der beiden Führungsbahnen 1a, 1b von der Gestalt der Innenwand 12 des Gehäuses 5 und der Exzentrizitäte der Antriebswelle in Bezug auf das Gehäuses 5, sowie von der Größe des hohlen Läufers 4 abhängig, dessen Größe das Maß für die Fördermenge bzw. die Leistung der Pumpe bestimmt.
  • Das Gehäuse 105 der Kraftmaschine nach den Fig. 3 bis 5 weist einen Einlaß- und einen Auslaßstutzen 109, 110 für das zu verdichtende Gemisch auf. Die Lagerschilder 151, 152, 153, 154 sind mit Steuerringen 101 versehen und weisen an der Innenseite eines rohrartigen Ansatzes in zwei verschiedenen, senkrecht zur Antriebswelle 103 stehenden Ebenen angeordnete Führungsbahnen 101a, 101b auf.
  • Im Gehäuse 105 sind zwei Kammern 160, 161 angeordnet, in denen je ein hohler Läufer 104 angeordnet ist, der auf der Antriebswelle 103 zentrisch angeordnet und von dieser angetrieben ist. Dabei ist die ringförmige Wand eines jeden hohlen Läufers 104 mit einem Schlitz 155 versehen, der vom Schieber 102 durchsetzt ist.
  • Der Schieber 102 weist einen Langschlitz auf, der von der Antriebswelle 103 durchsetzt ist, die im Bereich des Schiebers 102 Abflachungen aufweist, die an den Wänden des Langschlitzes des Schiebers 102 entlanggleiten können und zwischen diesen mit nur geringem Spiel eingreifen.
  • An jedem Schieber 102 sind weiters Rollkörper 116 gehalten, von denen je zwei auf einer anderen Führungsbahn 101a, 101b abrollen.
  • Auf diese Weise ist eine exakte Führung des Schiebers gewährleistet, wobei die Rollkörper 116 lediglich an ihren Mantelflächen mit den Führungsbahnen in Berührung kommen können.
  • Durch die Steuerung der Schieber 102 mittels der Rollen 116, die auf den beiden Führungsbahnen 101a, 101b, deren Projektionen einander in zwei einander diametral gegenüberliegenden Punkten kreuzen, abrollen, kann der gewünschte Abstand der Stirnseite des Schiebers von der Innenwand des Gehäuses 105 eingehalten werden, durch den der Verschleiß der Schieber 102 entsprechend gering gehalten werden kann. Dabei ist der Verlauf der beiden Führungsbahnen 101a, 101b von der Gestalt der Innenwand des Gehäuses 105 und der Exzentrizitäte der Antriebswelle in Bezug auf das Gehäuse 105, sowie von der Größe des hohlen Läufers 104 abhängig, dessen Größe das Maß für die Leistung der Maschine bestimmt.
  • Der diametrale Abstand der beiden Führungsbahnen 101a, 101b voneinander bleibt stets gleich, wodurch eine exakte Führung der Schieber 102 sichergestellt ist, durch die die Aufnahme der beim Betrieb auftretenden Fliehkräfte, die zu einem Anpressen des Schiebers an der Innenwand des Gehäuses führen würde, was einen entsprechend hohen Verschleiß zur Folge hätte, erfolgt.
  • Die Antriebswelle 103 ist durch eine Kupplung 115 unterteilt, deren drehfest mit den beiden Teilen der Antriebswelle 103 verbundenen Kupplungshälften mit einer in gegenseitigem Eingriff befindlichen Verzahnung versehen sind. Dadurch kann durch gegenseitiges Verdrehen der beiden außer Eingriff gebrachten Kupplungshälften und abermaligem Einrücken derselben die gegenseitige Lage der Schieber 102 der beiden Läufer 102 verändern und einstellen.
  • Die Kammer 160, weist, wie aus der Fig. 4 zu ersehen ist, neben dem Einlaß 109 des Gehäuses 105 einen Auslaß 162 auf, der über eine Verbindungsleitung 107 mit der zweiten Kammer 161 verbunden ist. Dabei ist, wie aus der Fig. 5 zu ersehen ist, ein Hohlzylinder 106 zwischen der Verbindungsleitung 107 und dem Einlaß 171 der zweiten Kammer 161 angeordnet, dessen zylindrische Wand von zwei Schlitzen 172, 173 durchsetzt ist. Dieser Hohlzylinder 106 ist, wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, mittels einer Nocke 111 und einem Gestänge 112 verdrehbar. Im übrigen ist in Fig. 3 der in der Kammer 161 angeordnete Schieber 102 unter Weglassung der Rollkörper 116 der Übersichtlichkeit halber nur zum Teil andeutungsweise dargestellt, Anordnung und Ausbildung entsprechen jedoch jener des in der Kammer 160 angeordneten Schiebers, vgl. Fig. 5.
  • Durch Drehen des Läufers 104 in Richtung des Pfeiles 174 in der Kammer 160 wird einerseits über den Einlaß 109 ein Gemisch in den Raum 181 angesaugt und gleichzeitig das im Raum 181 befindliche Gemisch verdichtet und über die Verbindungsleitung 107 dem Inneren des Hohlzylinders 106 zugeführt, das als Vorkammer dient, wobei der Hohlzylinder 106 eine Stellung einnimmt, in der der Schlitz 172 mit der Verbindungsleitung 107 fluchtet und der Schlitz 173 gegenüber dem Einlaß 171 verschoben ist, sodaß dieser abgedichtet ist.
  • Bei Erreichen einer bestimmten Stellung der beiden Läufer 104 wird durch die Nockensteuerung 111, 112 der Hohlzylinder 106 umgesteuert und der Schlitz 173 in Übereinstimmung mit dem Einlaß 171 gebracht, sodaß das unter Druck stehende Gemisch einströmen kann. Dabei befindet sich der in der Kammer 182 angeordnete Läufer 104 in einer Stellung, in der dessen in der Mantelfläche angeordnete Vertiefung 117 dem Einlaß 171 gegenübersteht, der im wesentlichen tangential in die Kammer 182 mündet.
  • Neben dem Einlaß 171 ist eine Zündkerze 108 angeordnet, die das Gemisch zündet. Die damit verbundene Expansion des Brenngases treibt den Läufer 104 in Richtung des Pfeiles 175 an, wobei das im Raum 182 befindliche Gas über den Auslaß 110 des Gehäuses 105 ausgetrieben wird. Weiters wird über die Antriebswellen und die Kupplung 115 der Läufer 104 der Kammer 160 angetrieben, der in Verbindung mit dem Schieber 102 Gemisch ansaugt und verdichtet.
  • Je nach gegenseitiger Stellung der Schieber 102 der beiden Läufer 104 kann die Verdichtung des Gemisches erhöht oder vermindert werden. Dabei kann die Verdichtung auch so weit erhöht werden, daß das Gemisch von selbst zündet, sodaß u.U. auf die Zündkerze 108 verzichtet werden kann.
  • In Fig. 6 wird für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und jenes gemäß Fig. 2 das Zustandekommen der geometrischen Formen der Führungsbahnen 1a, 101a und 1b, dargestellt. Die Form der Führungsbahn 1b, 101b, von der etwa eine Hälfte abgebildet ist, muß entsprechend den Verhältnissen, die an der Berührungsstelle 52 zwischen Schieber 2, 102 und Gehäuse 5, 105, herrschen sollen, festgelegt werden.
  • Sowohl die Mittelpunktsbahn 1b′, 101b′ der Rollen 2b, 116 als auch die Führungsbahn 1b, 101b werden im Regelfall nur geringfügig oder überhaupt nicht von einer Kreisbahn um den Gehäusemittelpunkt 51 abweichen. Ein Abweichen von der Kreisbahn kann z.B. zur Kompensation von unterschiedlichen Fliehkräften, die durch veränderliche Schieberstellungen auftreten und zwangsläufig unterschiedliche Verformungen an den Stützteilen (Rollen 2b, 116) und damit ein Schleifen des Schiebers 2, 102 bei der Berührungsstelle 51 bewirken würden, erforderlich sein.
  • Die zweite Führungsbahn 1a, 101a, die eine spielfreie Schieberbewegung gewährleisten soll, ist durch die Führungsbahn 1b, 101b bzw. ihre Mittelpunktsbahn 1b, 101b und den konstanten Mittelpunktsabstand der Rollen 2a und 2b bzw. 116 bzw. die Exzentrizität e als Abstand zwischen Wellenmittelpunkt 31 und Gehäusemittelpunkt 51 festgelegt.
  • Die Mittelpunktsbahn 1a′ der Rollen 2a kann ausgehend von der Mittelpunktsbahn 1b′, als Menge aller Punkte die bezüglich des Wellenmittelpunktes 31 diametral gegenüberliegend konstanten Abstand besitzen, aufgefaßt werden. Die Führungsbahn 1a, 101a von der in Fig. 6 wieder nur etwa jene Hälfte, die mit der ebenfalls dargestellten Hälfte der Führungsbahn 1b, 101b korrespondiert, abgebildet ist, ergibt sich dann als Äquidistante mit dem Abstand entsprechend dem Rollenkörperradius r zur Mittelpunktsbahn 1a′, 101a′. Auch wenn es sich im Fall der Führungsbahn 1b, 101b bzw. der Mittelpunktsbahn 1b′, 101b′ um eine vollständige Kreisbahn handelt, so ergibt sich eine korrespondierende Führungsbahn 1a, 101a für eine spielfreie Schieberbewegung, die, je nach der relativen Größe der Exzentrizität e von einer Kreisbahn abweicht und etwa der Form einer Ellipse entspricht.

Claims (2)

  1. Vorrichtung zur Förderung, vorzugsweise unter Druck, von flüssigen Medien bzw. zur Förderung und/oder Verdichtung gasförmiger oder flüssiger Medien, mit einem Gehäuse (5) mit einem Druck- und einem Sauganschluß, in welchem Gehäuse ein exzentrisch zum Gehäuse (5) drehbar gelagerter Läufer (4) angeordnet ist, in dem mindestens ein in radialer Richtung verschiebbar gehaltener Schieber (2) angeordnet ist, der an der Innenwand des Gehäuses dichtend entlangstreicht und der entlang von an der Innenseite eines Ansatzes angeordneten Führungsbahnen (1a,1b) geführt ist, an denen pro Schieber (2) zwei mit diesem verbundene Rollkörper (2a, 2b) abrollen, wobei auf jeder Führungsbahn (1a, 1b) ein Rollkörper (2a, 2b) abrollt, und wobei die Berührungslinie des Läufers mit der Innenwand (12) des Gehäuses (5) zwischen dem Saug- und dem Druckanschluß liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Schieber (2) von der Antriebswelle (3) des Läufers (4) und vom Läuferzylinder angetrieben wird, daß die Projektionen der beiden Führungsbahnen (1a, 1b) in eine Ebene senkrecht zur Antriebswelle (3) des Läufers (4) einander an zwei diametralen Punkten kreuzen, und daß die Projektionen der beiden Führungsbahnen (1a, 1b) geometrische Kurven darstellen, welche für jede beliebige Stellung des rotierenden Schiebers (2) eine exakte Führung des Schiebers (2) an der Innenwand des Gehäusezylinders sicherstellen, wodurch sich die Abnützung an den Berührungsstellen über den gesamten Drehzahlbereich auf ein Minimum reduziert.
  2. Arbeits- oder Kraftmaschine mit einem Gehäuse (105) mit einem Ein- und einem Auslaß, in welchem Gehäuse ein exzentrisch zu diesem drehbar gelagerter Läufer (104) angeordnet ist, in dem mindestens ein in radialer Richtung verschiebbar gehaltener Schieber (102) angeordnet ist, der an der Innenwand des Gehäuses dichtend entlangstreicht und der entlang von Führungsbahnen (101a, 101b) geführt ist, an denen Rollkörper des oder der Schieber (102) abrollen, wobei die Berührungslinie des Läufers mit der Innenwand des Gehäuses zwischen dem Ein- und dem Auslaß liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (105) mindestens zwei getrennte Kammern (160, 161) aufweist, in denen je ein Läufer (104) mit Schieber (102) angeordnet ist, wobei die Läufer (104) miteinander drehfest verbunden sind, und die Schieber (102) von zwei, in an sich bekannter Weise an der Innenseite der ebenen Seitenwände des Gehäusezylinders angeordneten Führungsbahnen (101a,101b) gesteuert sind, daß die Projektionen der beiden Führungsbahnen (101a,101b) in eine Ebene senkrecht zur Antriebswelle (103) des Läufers (104) einander an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten kreuzen, und daß die beiden Führungsbahnen (101a,101b) geometrische Kurven darstellen, welche für jede beliebige Stellung des rotierenden Schiebers (102) eine exakte und spielfreie Führung des Schiebers (102) an der Innenwand des Gehäusezylinders gewährleisten, und jeder Schieber (102) auf beiden Führungsbahnen (101a,101b) abgestützt ist, wobei die eine Führungsbahn (101a) der Abstützung des Schiebers (102) gegen die Fliehkräfte und die andere Führungsbahn (101b) der Abdichtung an der Berührstelle des Schiebers (102) mit dem Gehäusezylinder dient, und daß ein Auslaß der einen Kammer (160,161) mit dem Einlaß der anderen Kammer (160,161) unter Zwischenschaltung eines Steuerorganes verbunden ist.
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