LU101491B1

LU101491B1 - Fluidmaschine, insbesondere Hydromaschine

Info

Publication number: LU101491B1
Application number: LU101491A
Authority: LU
Inventors: Rainer Nase
Original assignee: Nano Scale Machining GmbH
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-05-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fluidmaschine (1; 1a; 1b; 1c), insbesondere Hydromaschine, die mindestens eine Arbeitskammer (14; 14a; 14b; 14c) umfasst, wobei ein Rotor (3; 3a; 3b) durch ein Drehmoment oder durch ein Fluid, das zum Betrieb der Maschine auf einer Einlassseite in die mindestens eine Ärbeitskammer (14; 14a; 14b; 14c) hinein- und auf einer Auslassseite aus der mindestens einen Ärbeitskammer herausströmt, drehbar ist. Zweckmäßigerweise bewirkt eine Drehung des Rotors (3; 3a; 3b) eine Steuerung mindestens eines Ventils (9,10; 9a, 10a; 9b, 10b; 48). Die Ventilsteuerung erfolgt unmittelbar durch eine Bewegung des Rotors und synchron dazu. Eine zusätzliche Steuereinheit zur Ansteuerung des mindestens einen Ventils ist vorteilhaft nicht erforderlich.

Description

Beschreibung: | Nano Scale Machining GmbH, 66280 Sulzbach (Deutschland) | ,Fluidmaschine, insbesondere Hydromaschine* | s Die Erfindung betrifft eine Fluidmaschine, insbesondere Hydromaschine, die mindestens | eine Arbeitskammer umfasst, wobei ein Rotor durch ein Drehmoment oder durch ein Fluid, .

das zum Betrieb der Maschine auf einer Einlassseite in die mindestens eine Arbeitskammer | hinein- und auf einer Auslassseite aus der mindestens einen Arbeitskammer herausstrômt, | drehbar ist, wobei eine Drehung des Rotors eine Steuerung mindestens eines Ventils | bewirkt. | WO 86/04683 A1 beschreibt eine Fluidmaschine 20, bei der auf einer Einlass- und einer | Auslassseite mehrere Ventilscheiben ein Einlass- sowie Auslassventil bilden. Jedes der | Ventile umfasst eine Ventilplatte 35a,b mit mehreren Einlass- sowie Auslasséffnungen 35e,d, | durch die das Fluid in Arbeitskammern ein- und ausstrômen kann, und zwei weitere | konzentrische Ventilplatien 32a,b,26a,b, von denen eine erste Ventilplatte 32a, b ortsfest . angeordnet ist und eine zweite Ventilplatte 26a,b drehfest mit einer Welle 22 der | Fluidmaschine verbunden ist. Die Arbeitskammern werden zwischen einem stationary ring | gear“ 30 und einem rotor ring gear” 27 sowie zwischen dem rotor ring gear“ 27 und einem | „ring gear“ 25 gebildet und befinden sich in Strômungsrichtung zwischen dem Einlass- und | dem Auslassventil. | Aus WO 2015/076716 Al ist eine als Motor oder Pumpe ausgebildete Fluidmaschine | bekannt, bei der eine Rotation einer Welle durch eine lineare Bewegung von pistons” 9 | 2 gegen Außenzähne („cam profile”) 11 eines Rotorschaftaufsatzes 10 erfolgt. | US 4,697,997 A offenbart eine weitere Fluidmaschine, bei der eine Welle durch ,spline . connectors” 44c um Zentralachsen A, B rotieren kann, wenn Fluid eingebracht wird. | s0 Aus dem Stand der Technik sind ferner Fluidmaschinen bekannt, die entweder als Antrieb | oder als Pumpe ausgebildet sind. Derartige Fluidmaschinen können mit einem | druckbeaufschlagten Gas oder einer druckbeaufschlagten Flüssigkeit wie Wasser oder Ol . betrieben werden. | Seite 1/12 .

Mit einem Hydrauliköl betriebene Hydromaschinen werden beispielsweise als Antriebe in LU101491 . Baufahrzeugen eingesetzt und zeichnen sich durch ein besonders hohes Antriebsdreh- | moment aus. Das Hydraulikôl strömt in ein üblicherweise zylindrisches Maschinengehäuse, | in dem ein Rotor angeordnet ist, von einer Einlassseite, die häufig als Hochdruckseite | bezeichnet wird, durch eine Arbeitskammer auf eine Auslassseite, die häufig als . Niederdruckseite bezeichnet wird, und bewirkt dabei eine Drehung des Rotors zur 0 Erzeugung des Antriebsdrehmoments. | Auf der Einlassseite befindet sich ein Einlassventil und auf der Auslassseite ein | Auslassventil, die zum Betrieb der Fluidmaschine synchron öffnen und schließen müssen. .

Hierzu ist bei bekannten Fluidmaschinen eine geregelte Ventilsteuerung durch eine separate | Steuereinheit erforderlich, um einen Druckverlust oder eine unerwünschte Strömung des | Fluids an der Arbeitskammer vorbei zu verhindern. Dadurch entsteht ein konstruktiv | komplexes System, das außerdem sehr wartungsintensiv ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fluidmaschine der eingangs genannten Art weiterzubilden, die einfach aufgebaut und besonders wartungsfreundlich ist. | Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Durchgangskanal, durch den | das Fluid durch ein Einlassventil in die mindestens eine Arbeitskammer einstrômen kann, .

von exzentrischen Ventilscheiben und einer Innenwand eines Maschinengehäuses oder | eines Maschineninnengehäuses begrenzt ist. . Vorteilhaft wird sichergestellt, dass das Fluid auf einer Einlassseite in die mindestens eine | Arbeitskammer einstrômen kann und eine Verluststrômung, das heißt eine Fluidstrômung, | die keinen Beitrag zur Erzeugung einer Drehung des Rotors leistet, minimiert wird. . Die Ventilsteuerung erfolgt unmittelbar durch eine Bewegung des Rotors und synchron dazu. | Eine zusätzliche Steuereinheit zur Ansteuerung des mindestens einen Ventils ist vorteilhaft | nicht erforderlich. | Vorzugsweise ist die Ventilscheibe kreisrund. Dadurch, dass die vorzugsweise kreisrunde | Ventilscheibe exzentrisch angeordnet ist, ist zwischen der Scheibe und einer Innenwand | eines zylindrischen Maschinengehäuses der Fluidmaschine ein einen Durchgangskanal für | das Fluid bildender Spalt vorhanden, durch den hindurch das Fluid zum Betrieb der | 3 Maschine in die mindestens eine Arbeitskammer einstrômen kann, während die | Ventilscheibe mit dem Maschinengehäuse auf einer dem Spalt gegenüberliegenden Seite | Seite 2/12 | eine Dichtfläche bildet. Durch den Spalt kann das Fluid in die mindestens eine LU101491 | Arbeitskammer hineinstrômen und eine Drehung des Rotors bewirken. Dazu wirkt ein . Fluiddruck auf mindestens einen RotorauBenzahn des Rotors oder mindestens einen |! Rotorschaftaufsatzzahn. Ein Rotorschaftaufsatz ist vorzugsweise exzentrisch durch eine | s Zahnverbindung an einen Rotorschaft des Rotors angebracht. | Benachbarte Rotorauf&enzähne oder Rotorschaftaufsatzzähne, ein Maschinengehäuse | sowie das mindestens eine Ventil begrenzen die mindestens eine Arbeitskammer. . Sind zwei exzentrische Ventile vorgesehen, kann eines einen Einlass in die mindestens eine | Arbeitskammer hinein und ein weiteres einen Auslass aus der mindestens einen | Arbeitskammer heraus steuern. Dazu kann jedes Ventil mindestens eine Ventilscheibe . aufweisen, die beispielsweise in Umfangsrichtung um 90 Grad versetzt zueinander | angeordnet sind. Dadurch, dass die mindestens eine Arbeitskammer durch ein | Maschinengehäuse, Rotoraußenzähne oder Rotoschaftaufsatzzähne sowie die beiden .

ı5 Ventile begrenzt ist, kann ein durch einen Fluiddruck auf die RotorauBenzähne oder | Rotorschaftaufsatzzähne wirkende Kraft eine Drehung des Rotors derart bewirken, dass eine | Einlassôffnung der mindestens einen Arbeitskammer verkleinert wird, während eine | Auslassöffnung vergrößert wird. Vorteilhaft wird sichergestellt, dass das Fluid auf der | Einlassseite in die mindestens eine Arbeitskammer einstrômen kann und auf der .

Auslassseite aus der Arbeitskammer herausstrômen kann. | Sind die Ventilscheiben mit dem Rotorschaft oder dem Rotorschaftaufsatz verbunden, ist . eine mit der Drehung des Rotors synchrone Bewegung der Ventilscheiben möglich. Eine | separate Ansteuerung, beispielsweise durch eine Steuereinheit, ist nicht erforderlich. | Die Ventilscheiben können elastisch ausgebildet sein, beispielsweise aus einem Kunststoff. | Eine Anpassung an eine druckbedingte Verformung eines Maschinengehäuses beim Betrieb ë der Fluidmaschine ist möglich. Vorteilhaft wird verhindert, dass weitere Spalte ausgebildet | werden und eine Verluststrômung, das heißt eine Fluidstrémung, die keinen Beitrag zur .

Erzeugung einer Drehung des Rotors leistet, zunimmt. | In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das mindestens eine Ventil mehrere | exzentrische Ventilscheiben, die in einer Längsrichtung des Rotorschafts hintereinander | angebracht sind, wobei benachbarte Ventilscheiben insbesondere in Umfangsrichtung | versetzt zueinander angeordnet sind. Durch die versetzte Anordnung wird vorteilhaft im | Maschinenbetrieb eine besonders gute Dichtheit einer Arbeitskammer sichergestelit. Spalte, | Seite 3/12 | die ein Durchströmen der mindestens einen Arbeitskammer ohne Erzeugung eines LU101491 | Drehmomentes bewirken können, werden vorteilhaft nicht ausgebildet, Eine Verlustströmung | wird minimiert.

Der Wirkungsgrad der Maschine nimmt zu.

Mit zunehmender | Ventilscheibenanzahl nimmt die Verluststrémung ferner ab. | s Vorzugsweise sind zwei Ventile, eins auf der Einlass- und eins auf der Auslassseite, | vorgesehen, von denen jedes mehrere Ventilscheiben umfasst. |

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das mindestens eine Ventil mehrere | gezahnte und exzentrische Ventilscheiben, die in einer Längsrichtung des Rotors hinter- | einander angeordnet sind, wobei benachbarte Ventilscheiben insbesondere in Umfangs- | richtung zueinander versetzt angeordnet sind.

Vorteilhaft ist das mindestens eine Ventil aus identischen Bauteilen gebildet.

Eine Herstellung der Fluidmaschine wird dadurch vereinfacht. |

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind Ventilscheiben des mindestens einen Ventils, der | ı5 Rotor und/oder ein Rotorschaftaufsatz gezahnt.

Auenzéhne können einstückig an einen | Rotorschaft des Rotors oder einen Rotorschaftaufsatz angeformt sein.

Vorteilhaft wird eine | Herstellung der Fluidmaschine vereinfacht.

Sowohl für die Ventile als auch fiir den | Rotorschaftaufsatz sind im Wesentlichen identische Bauteile nutzbar, |

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Innenzähne vorgesehen, von | denen jeder als drehbares Zylinderelement ausgebildet ist, dessen Drehachse vorzugsweise | parallel zu einer Längsachse des Rotors ist.

Zwischen benachbarten Rotorzähnen oder | Rotorschaftaufsatzzähnen, benachbarten Innenzähnen des Maschinengehäuses sowie dem | Einlass- und dem Auslassventil wird jeweils eine Arbeitskammer gebildet, AuBenzähne der |

23 Ventilscheiben, des Rotors oder des Rotorschaftaufsatzes liegen gegen die Innenzähne an, . bilden eine Dichtflache und bewegen sich beim Betrieb der Maschine relativ zu den | Innenzähnen, indem der Rotor dreht und die Ventilscheiben synchron mitnimmt.

Vorteilhaft | werden durch eine drehbare Lagerung der Innenzähne Reibungsverluste minimiert.

Der | Wirkungsgrad steigt, Verschleiß sinkt. | so Ferner ist ein aufzubringendes Drehmoment zum Start der Fluidmaschine wesentlich | geringer als ohne drehbare Lagerung der Innenzähne. | Denkbar ist außerdem, dass Ventilscheiben des mindestens einen Ventils mit drehbaren > Zylinderelemente aufweisenden Außenzähnen versehen sind, während Innenzäâhne eines A Maschinengehäuses starr ausgebildet sind. |

Seite 4/12 |

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Zylinderelement und dem LU101491 | Maschinengehäuse oder einem Maschinengehäuseinnenteil ein Spalt ausgebildet ist, der | beim Betrieb der Fluidmaschine zur Aufnahme von Fluid vorgesehen ist und als Schmier- | tasche wirkt. Vorteilhaft werden Reibungsverluste weiter verringert. Ferner wird Verschleiß ' reduziert, ; Dadurch, dass ein Fluid auf einer Hochdruckseite (=Einlassseite) druckbeaufschlagt | eingebracht wird, kann eine Selbstschmierung beim Betrieb der Fluidmaschine erfolgen. Ein . Fluiddruck zum Betrieb wird zum Füllen des Spalts genutzt. | ZweckmäBigerweise sind das mindestens eine Ventil und der Rotor unmittelbar miteinander / gekoppelt und synchron drehbar. Beispielsweise kann das mindestens eine Ventil drehfest | mit einem Rotorschaft verbunden sein. . Denkbar ist eine formschlüssige Verbindung, bei der das Ventil Innenzähne aufweist, die mit . Außenzähnen des Rotorschafts in Eingriff stehen. Vorteilhaft bewirkt eine Drehung des .

Rotors zum Rotorschaftaufsatz eine synchrone Ventilsteuerung. Eine separate Steuereinheit Ë zu Steuerung der Ventile ist nicht erforderlich. | Denkbar ist außerdem eine stoff- und/oder reibschliissige Verbindung oder eine Kombination | verschiedener Verbindungsarten. : In einer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Ventile vorgesehen, von denen ein erstes , Ventil einen Fluideinlass in die mindestens eine Arbeitskammer hinein regelt und ein zweites | einen Fluidauslass aus der mindestens einen Arbeitskammer heraus. Beide Ventile können .

aus mindestens einer Ventilscheibe gebildet und drehfest mit einem Rotorschaft verbunden | sein. Es versteht sich, dass beide Ventile synchron mit einer Rotordrehung bewegt werden. | Vorteilhaft wird eine Selbstregelung der Ventilsteuerung bewirkt. | Denkbar ist, dass die mindestens eine Ventilscheibe eines jeden Ventils synchron mit einem | Rotorschaftaufsatz des Rotors dreht. Der Rotorschaftaufsatz umschließt vorzugsweise einen | Rotorschaft und ist mit diesem durch eine als Getriebe wirkende Zahnverbindung verbunden. | Durch geeignete Wahl einer Zahnung ist eine Getriebeübersetzung einstellbar. Vorteilhaft ist | eine Drehzahl des Rotors bei Betrieb der Fluidmaschine einstellbar. | In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Drehrichtung der Fluidmaschine umkehrbar, | indem eine Hochdruck- und eine Niederdruckseite vertauscht werden. Die Hochdruckseite ist À eine Einlassseite, die Niederdruckseite eine Auslassseite. Vorteilhaft ist ein | 3 Vierquadrantenbetrieb möglich. | Seite 5/12 |

Zweckmäßigerweise ist eine Einströmrichtung des Fluids in die Fluidmaschine parallel, LU101491 | senkrecht oder schräg zu einer Längsrichtung des Rotors. Vorteilhaft besteht eine große | Gestaltungsfreiheit. Bauliche Einschränkungen liegen nicht vor. Ein flexibler Einsatz . beispielsweise in Fahrzeugen unterschiedlicher Größe und für unterschiedliche | Anwendungen ist möglich. . In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Rotor als Hohlwelle ausgebildet. | Vorteilhaft kann die Fluidmaschine als Ring ausgebildet sein, der ein zu drehendes Bauteil | umschließt oder drehfest mit einem Bauteil oder einer Baugruppe verbunden ist. Ein solches | Bauteil oder eine solche Baugruppe können Glieder eines Industrieroboters sein, die relativ | zueinander bewegbar sind und besonders große Kräfte aufbringen müssen. | Eine Verwendung in Windkraftanlagen ist ferner denkbar. | In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Fluidmaschine als Pumpe oder als | Antrieb ausgebildet. Durch Drehung des Rotors durch ein aufgebrachtes Drehmoment kann | ein Fluid von einer Einlassseite zu einer Auslassseite befördert werden. Strömt hingegen ein | Fluid unter Druckbeaufschlagung von einer Einlass- zu einer Auslassseite, wird durch ; Drehung des Rotors ein Drehmoment erzeugt, das beispielsweise zum Betrieb eines . Antriebsstrangs nutzbar ist. Vorteilhaft ist die Fluidmaschine für verschiedene Verwendungen | m flexibel einsetzbar. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten, . sich auf die Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen: | Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäfsen Fluidmaschine in | mehreren Ansichten, È Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäBen Fluidmaschine in | mehreren Ansichten, | Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen | Fluidmaschine in mehreren Ansichten, .

Fig. 4 Details einer weiteren Fluidmaschine. | Eine in Fig. 1a in einer teilweise geschnittenen isometrischen Ansicht, in Fig. 1b in einer | teilweise geschnittenen Seitenansicht sowie in Fig. 1c entlang eines Schnitts B-B gezeigte, | mit Wasser betreibbare Hydromaschine (1) umfasst ein zylindrisches Maschinengehäuse (2), | 3 indem ein zylindrischer Rotor (3) durch Kugellager (4) drehbar gelagert ist. | Seite 6/12 |

Das Maschinengehäuse (2) ist durch einen Rotorschaft (5), auf dessen Mantelfläche in LU101491 : Umfangsrichtung voneinander beabstandete RotoraufBenzähne (6) angeformt sind, zwei . Stützscheiben (7, 8) sowie Ventile zwei (9, 10), die jeweils eine Ventilscheibe (11, 12) | umfassen, in eine Einlasskammer (13), mehrere in Umfangsrichtung angeordnete | s Arbeitskammern (14) sowie eine Auslasskammer (15) geteilt.

Jede Arbeitskammer (14) wird / von den Ventilscheiben (11, 12) sowie benachbarten RotoraufBenzähnen (6) und dem À Maschinengehäuse (2) begrenzt.

À

Die beiden Ventilscheiben (11, 12) sind exzentrisch an dem Rotorschaft (5) in Umfangs- | richtung um 180° zueinander versetzt angeordnet.

Zwischen der Ventilscheibe (11) und dem ; Maschinengehäuse (2) wird ein erster Durchgangskanal (16) gebildet, durch den Wasser aus )

der Einlasskammer (13) in mehrere Arbeitskammern (14) einströmen kann.

Zwischen der ; Ventilscheibe (12) und dem Maschinengehäuse (2) wird ein zweiter Durchgangskanal (17) / gebildet, durch den Wasser aus den Arbeitskammern (14) in die Auslasskammer (15) ,

ausstrômen kann.

Der erste (16) und der zweite Durchgangskanal (17) befinden sich auf ; gegenüberliegenden Seiten des Maschinengehäuses (2) und erstrecken sich jeweils über : dessen halben Umfang. |

Die beiden Stützscheiben (7, 8) weisen einen kleineren Durchmesser als das À

Maschinengehäuse (2) auf, so dass jeweils zwischen den Stützscheiben (7, 8) und dem / Maschinengehäuse (2) ein Ringspalt (18, 19) ausgebildet ist. |

Die Stützscheiben (7, 8), die RotorauBenzähne (6) und die Ventilscheiben (11, 12) bilden an | Kontaktflächen, an denen sie aneinander anliegen, Dichtflachen aus.

Eine Dichtheit wird À dadurch erreicht, dass diese Bauteile aneinander angepresst sind, indem auf der |

2 Einlassseite des Maschinengehäuses (2) zwischen der Stützscheibe (7) und einem ! Sicherungsring (20) eine in Fig. 1b im Detail gezeigte Druckscheibe (21) sowie eine | Tellerfeder (22) eingespannt sind.

Auf einer Auslassseite liegt die Stützscheibe (8) gegen | einen weiteren Sicherungsring (23) an. | so Wasser kann beim Betrieb der Hydromaschine (1) von einer Hochdruckseite, die eine | Einlassseite ist, durch eine Einlassôffnung (24) in die Einlasskammer (13) sowie durch den | Ringspalt (18) und den ersten Durchgangskanal (16) weiter in die wenigstens teilweise | geöffneten Arbeitskammern (14) einstrômen.

Aus den Arbeitskammern (14) kann das Wasser | auslassseitig bei entsprechender Stellung der Ventilscheibe (12) durch den zweiten | ss Durchgangskanal (17) sowie den Ringspalt (19) in die Auslasskammer (15) auf die | Seite 7/12 |

Niederdruckseite und aus dieser heraus durch eine Auslassöffnung (25) aus dem LU101491 | Maschinengehäuse (2) herausströmen. ' Dadurch, dass die Ventilscheiben (11, 12) in Umfangsrichtung 180 Grad zueinander versetzt ‘

s angeordnet sind, strömt das Wasser einlassseitig abhängig von einer Stellung der . Ventilscheibe (11) in die Arbeitskammern (14) ein, kann jedoch auslassseitig nicht oder nur in ; geringen Mengen ausstrômen, da der zweite Durchgangskanal (17) durch die | auslassseitigen Ventilscheibe (12) gesperrt ist.

Ein Wasserdruck steht an den die | Arbeitskammern (14) begrenzenden RotorauBenzähnen (6) an, wodurch eine Drehung des |

Rotorschafts (3) in Richtung eines Pfeils (26) bewirkt wird.

Die an dem Rotorschaft (5) | befestigten Ventilscheiben (11, 12) werden derart synchron mitgedreht, dass bei der . Rotordrehung die Arbeitskammern (14) auf der Einlassseite schrittweise verschlossen und | auf der Auslassseite schrittweise geöffnet werden.

Dadurch wird in die Arbeitskammern . eingestrômtes, die Rotordrehung bewirkendes Wasser auf der Auslassseite ausgestoBBen. |

Bei einem folgenden Einstrôm- und Ausströmzyklus kann in einer entsprechenden Stellung . der Ventilscheiben (11,12) erneut Wasser einlassseitig in die Arbeitskammer einstrômen, | eine synchrone Drehung des Rotors sowie der Ventile (9, 10) bewirken und auslassseitig | ausstrômen.

Ein kontinuierlicher Betrieb der Hydromaschine (1) ist möglich. |

In einem in Fig. 1c gezeigten Maschinengehäuse (2) ist der Rotorschaftaufsatz (6) schraffiert | dargestellt, Durch einen Abschnitt (27) des Durchgangskanals (17) kann Wasser unmittelbar | aus der Einlass- (14) in die Auslasskammer (15) strömen. ;

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben |

2 Bezugszahl wie in Fig. 1 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der | Buchstabe a beigefügt ist. | Eine in Fig. 2a in einer teilweise geschnittenen geschnittenen isometrischen Ansicht, in Fig. |

2b in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht sowie in Fig. 2c entlang eines Schnitts B-B | gezeigte Hydromaschine (1a) unterscheidet sich von derjenige in Fig. 1 gezeigten dadurch, | dass jedes Ventil (9a, 10a) jeweils drei exzentrische, hintereinander angeordnete | Ventilscheiben (28-30, 31-33) aufweist, die in Umfangsrichtung jeweils um 45 Grad | Zueinander versetzt angeordnet sind. |

Ein in Fig. 2c gezeigter, zweiter Durchgangskanal (17a) weist keinen in Fig. 1 mit (27) |

3 bezeichneten Abschnitt mit einem Spalt zwischen den Ventilscheiben (31-33) und einem | Seite 8/12 |

Maschinengehäuse (2a) auf, durch den Wasser beim Betrieb der Hydromaschine (1a) LU101491 | unmittelbar aus einer Einlasskammer (13a) in eine Auslasskammer (15a) strömen kann. | Eine Verlustströmung unmittelbar von einer Einlass- (13a) in eine Auslasskammer (15a) wird | verhindert oder zumindest stark reduziert.

Der Wirkungsgrad der Hydromaschine (1a) wird | s Vorteilhaft erhöht, | Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben : Bezugszahl wie in Fig. 1 und 2 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der | Buchstabe b beigefügt ist. | | Eine in Fig. 3a in einem teilweisen Längsschnitt und in Fig. 3b in einem teilweisen Quer- | schnitt entlang B-B gezeigte weitere Ausführungsform einer Hydromaschine (1b) umfasst ein | zweiteiliges, zylindrisches Maschinengehäuse (2b), das ein Maschinenaußengehäuse (34) : sowie ein Maschineninnengehäuse (35) aufweist, wobei das Innengehäuse (35) mit 18 | Innenzähnen (36) versehen ist, die zum Eingriff mit 17 Außenzähnen (37) von sieben : identischen Ventilscheiben (38) eines Einlass- (9b) und eines Auslassventils (10b) sowie | Rotorschaft-aufsatzähnen (6b) eines Rotorschaftaufsatzes (39) vorgesehen sind.

Jeder / Innenzahn ist als stiftartiges Zylinderelement (40) ausgebildet, das in einer in / Umfangsrichtung teilweise offenen Bohrung (41) in dem Innengehäuse (35) angeordnet ist. | Jedes Zylinderelement (40) ist um eine Achse drehbar, die parallel zu einer Längsachse des | Rotors (3b) ist. | Zwischen den Zylinderelementen (40) und dem Maschineninnengehäuse wird ein in Fig. 3 | nicht gezeigter Spalt ausgebildet, der dazu vorgesehen ist, beim Betrieb der Hydromaschine | (1b) mit Wasser gefüllt zu werden und dadurch als Schmiertasche zu wirken. | Jede der sieben Ventilscheiben (38) eines jeden Ventils (9b, 10b) ist exzentrisch zu einer | Zylinderachse des Maschinengehäuses (2b) angeordnet, wobei Innenzähne (42) der | exzentrischen Ventilscheiben in AuBenzähne (43) eines Rotors (3b) eingreifen und | benachbarte Ventilscheiben (38) wie in Fig. 3c und d in einer teilweise geschnittenen | isometrischen Ansicht gezeigt in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. | Der Rotorschaftaufsatz (39), der exzentrisch durch eine Zahnverbindung an den Rotorschaft (Bb) angebracht ist, weist auBerdem Innenzähne (44) auf, die mit den AuBenzähnen (43) des Rotors (3b) in Eingriff stehen. |

Seite 9/12

Die Ventilscheiben (38) und der Rotorschaftaufsatz (39) weisen im Wesentlichen gleiche LU101491 : Querschnitte auf, das heißt insbesondere, dass jede Ventilscheibe (38) und der : Rotorschaftaufsatz (39) mit der gleichen Anzahl an AuBenzähnen (37, 6b) versehen sind. |

Arbeitskammern (14b) werden von den Ventilen (9b, 10b), benachbarten Zylinderelemente | (40), benachbarten Rotorschaftaufsatzzähnen (6b) sowie dem Maschineninnengehäuse (35) | begrenzt. |

Ein Fluiddruck beim Einströmen des Fluids, das Wasser, Öl oder ein Gas sein kann, in die |

Arbeitskammern (14b) liegt gegen die Rotorschaftaufsatzzähnen (6b) an und bewirkt eine : Drehung des Rotorschaftaufsatzes (39), der durch seine Zahnverbindung mit den . Ventilscheiben (38) sowie dem Rotorschaft (5b) eine zur Drehbewegung synchrone . Steuerung der Ventile (9b, 10b) bewirkt. ; Dadurch, dass die Ventilscheiben (38) in Umfangsrichtung zueinander versetzt sowie | exzentrisch angeordnet sind, wird beim Betrieb der Fluidmaschine (1b) sichergestellt, dass ; Fluid einlassseitig in die Arbeitskammern einstrémen und auslasseitig nach einer | Weiterdrehung des Rotors (3b) ausstrômen kann.

Eine Verluststrômung wird vollständig | verhindert.

Vorteilhaft ist durch die synchrone Bewegung der Ventilscheiben (38) ein | kontinuierlicher Betrieb möglich. |

| Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben | Bezugszahl wie in Fig. 1 bis 3 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der | Buchstabe c beigefügt ist. |

2 Ein Detail einer in Fig. 4a in einer isometrischen Rückansicht und in Fig. 4b in einer | Draufsicht schematisch gezeigten weiteren Hydromaschine (1c) umfasst einen | Rotorschaftaufsatz (39c) mit siebzehn Rotorschaftaufsatzähnen (6c) sowie ein | Maschinengehäuseinnenteil (45), das in einem in Fig. 4 nicht gezeigten hohizylindrischen | Maschinengehäuse angeordnet ist, in dessen Mantelfläche Bohrungen eingebracht sind, |

3 durch die hindurch ein Fluid, das Wasser, Öl oder ein Gas sein kann, in Einlasskanäle (46) | einstrômen und durch Auslasskanäle (47) ausstrômen kann.

Jeder Einlass- (46) und | Auslasskanal (47), die gleich groß sind, erstreckt sich senkrecht zu einem in Fig. 4 nicht | gezeigten Rotorschaft.

Beide Kanäle (46, 47) können durch ein einziges drehbares Ventil | (48) gleichzeitig zumindest teilweise geôffnet oder verschlossen werden, da sich ein |

3 halbzylindrischer Ventilkôrper (49) des Ventils (48) über beide Kanäle (46, 47) erstreckt. |

Seite 10/12

Auf einer Stirnseite weist jeder der Ventilkörper (49) einen exzentrischen Betätigungsstift (50) LU101491 À auf, durch dessen Betätigung eine Drehung in unterschiedliche in Fig. 4a gezeigte ; Ventilstellungen möglich ist. - Jeder Betätigungsstift (50) greift in als Sacklöcher ausgebildete und in Fig. 4c schematisch | gezeigte Bohrungen (51) ein. In eine Ringnut (52) einer Steuerscheibe (53) greift ein in Fig. . Ac nicht gezeigter, sich in Umfangsrichtung erstreckender Steg ein, der einstückig an einen . Rotorschaftaufsatz (39c) angeformt ist. Dadurch bewegen sich die Steuerscheibe (52) und | ein Rotor (3c) im Maschinenbetrieb synchron, wodurch eine Steuerung der Ventile (48) | bewirkt wird. | | Eine Arbeitskammer (14c) wird von benachbarten Rotorschaftaufsatzzähnen (6c), | benachbarten Zylinderelementen (40c), dem zugehörigen halbzylindrischen Ventilkôrper (49) | sowie der Steuerscheibe (53) begrenzt. Auf einer der Steuerscheibe gegenüberliegenden ! Seite ist zur Begrenzung der Arbeitskammern (14c) eine in Fig. 4 nicht gezeigte Abdeckung .

vorgesehen. | Strômt ein Fluid durch die Einlasskanäle (46) in eine der Arbeitskammern (14c) ein, werden | der Rotor (3c) und die Steuerscheibe (53) synchron gedreht, wodurch eine Stellung der | halbzylindrischen Ventilkôrper (49) verändert wird, so dass zuvor verschlossene Ventile ; wenigstens teilweise geöffnet und geöffnete wenigstens teilweise verschlossen werden. | Dadurch kann ein gegen RotoraufB&enzähne (6c) anliegender Fluiddruck eine Drehung des ; Rotors (3b) sowie eine synchrone Bewegung der Ventile (48) bewirken. Ein kontinuierlicher | Betrieb der Hydromaschine (1c) ist möglich. .

23 Obwohl in Fig. 4 nicht gezeigt, ist denkbar, dass jedes Ventil (48) einen zweiteiligen Ventil- | körper umfasst, dessen erster Ventilkôrperteil durch eine erste Steuerscheibe (53) drehbar | ist, und dessen zweiter Ventilkdrperteil durch eine in Fig. 4 nicht gezeigte, baugleiche zweite | Steuerscheibe. Die zweite Steuerscheibe kann auf einer der ersten Steuerscheiben | gegenüberliegende Seite angebracht und vorzugsweise einstückig angeformt sein. | Ferner ist denkbar, dass jede gezahnte Ventilscheibe (38) mit Außenzähnen (37) versehen | ist, von denen jeder als drehbares Zylinderelement (40; 40c) ausgebildet ist, während | Innenzähne eines Maschinengehäuses (2b) oder eines Maschinengehäuseinnenteils (45) | feststehend ausgebildet sind. | Seite 11/12 |

Es versteht sich, dass sämtliche Kombinationen von Merkmalen der in Fig. 1 bis 3 gezeigten | 4041491 | Ausführungsformen denkbar sind. |

Es ist außerdem denkbar, dass eine erfindungsgemäße Fluidmaschine (1-1b) als Pumpe | s ausgebildet ist und/oder mit Ol oder einem Gas wie Stickstoff betrieben wird. | Seite 12/12 |

__ arc Te Te Tremere ER ES

Claims

Patentansprüche: LU101491

1. Fluidmaschine (1; 1a; 1b), insbesondere Hydromaschine, die mindestens eine | Arbeitskammer (14; 14a; 14b) umfasst, wobei ein Rotor (3; 3a; 3b) durch ein | Drehmoment oder durch ein Fluid, das zum Betrieb der Maschine auf einer | Einlassseite in die mindestens eine Arbeitskammer (14; 14a; 14b) hinein- und auf | einer Auslassseite aus der mindestens einen Arbeitskammer herausstrômt, | drehbar ist, wobei eine Drehung des Rotors (3; 3a; 3b) eine Steuerung mindestens | eines Ventils (9, 10; 9a, 10a; 9b, 10b) bewirkt, | dadurch gekennzeichnet, | dass ein Durchgangskanal (16), durch den das Fluid durch ein Einlassventil (9; 9a; | 48) in die mindestens eine Arbeitskammer (14-14b) einstrémen kann, von | exzentrischen Ventilscheiben (11, 12; 28-30, 31-33; 38) und einer Innenwand eines | Maschinengehäuses (2; 2a) oder eines Maschineninnengehäuses (35) begrenzt |

2. Fluidmaschine nach Anspruch 1, LS | dadurch gekennzeichnet, ‘ a | dass das mindestens eine Ventil (9, 10; 9a, 10a; 9b; 10b) mehrere exzentrische | Ventilscheiben (11, 12; 28-30, 31-33; 38) umfasst, die in einer Längsrichtung des | Rotors (3; 3a; 3b) hintereinander angeordnet sind, wobei benachbarte Ventilscheiben | (11, 12; 28-30, 31-33; 38) insbesondere in Umfangsrichtung zueinander versetzt | angeordnet sind. |

3. Fluidmaschine nach Anspruch 1 oder 2, | dadurch gekennzeichnet, | dass das mindestens eine Ventil (9b, 10b) mehrere gezahnte und exzentrische | Ventilscheiben umfasst, die in einer Längsrichtung des Rotors (3b) | hintereinander angeordnet sind, wobei benachbarte Ventilscheiben (38) .

insbesondere in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. | 4, Fluidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, | dadurch gekennzeichnet, | dass Ventilscheiben (38) des mindestens einen Ventils (9b, 10b), der Rotor (3b) | und/oder ein Rotorschaftaufsatz (39) gezahnt sind. . Seite 1/2 |

5. Fluidmaschine nach einem der Anspriiche 1 bis 4, LU101491 . dadurch gekennzeichnet, . dass mehrere Innenzähne (36) vorgesehen sind, die in Richtung einer Drehachse | der Fluidmaschine von dem Maschineninnengehäuse (35) vorstehen und von | denen jeder als drehbares Zylinderelement (40) ausgebildet ist, dessen Drehachse | vorzugsweise parallel zu einer Längsachse des Rotors ist. |

6. Fluidmaschine nach Anspruch 5, | dadurch gekennzeichnet, | dass zwischen dem Zylinderelement (40) und dem Maschinengehäuse (2b) oder | einem Maschinengehäuseinnenteil (45) ein Spalt ausgebildet ist, der beim Betrieb der | Fluidmaschine zur Aufnahme von Fluid vorgesehen ist und als Schmiertasche wirkt. ;

7. Fluidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, | dadurch gekennzeichnet, | dass das mindestens eine Ventil (9, 10; 9a, 10a; 9b, 10b) und der Rotor (3; 3a; 3b) | unmittelbar miteinander gekoppelt und synchron drehbar sind. |

8. Fluidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, | dadurch gekennzeichnet, | dass zwei Ventile (8, 10; 9a, 10a; 9b, 10b) vorgesehen sind, von denen ein erstes | Ventil (9; 9a; 9b) einen Fluideinlass in die mindestens eine Arbeitskammer (14; 14a; | 14b) hinein und ein zweites (10; 10a; 10b) einen Fluidauslass aus der mindestens . einen Arbeitskammer (14; 14a; 14b) heraus steuert. |

9. Fluidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, | dadurch gekennzeichnet, . dass eine Drehrichtung der Fluidmaschine umkehrbar ist, indem eine Hochdruck- und , eine Niederdruckseite vertauscht werden. | Seite 2/2 |