-
Drehkolbenmaschine mit in einem ringförmigen Arbeitsraum exzenterförmig
bewegtem, zwecks Abdichtung radial verschiebbarem Ringkolben Vorliegende Erfindung
betrifft eine als Motor, Pumpe oder Verdichter verwendbare Drehkolbenmaschine, bei
der die hauptsächlich wirksamen Organe aus zwei konzentrischen, starr miteinander
verbundenen Teilen sowie aus einem ringförmigen Kolben bestehen, der gegenüber den
konzentrischen Teilen exzentrisch bewegbar ist, gegen diese abdichtet und mit einer
Deckscheibe versehen ist, die gegen die Stirnflächen der mit dem Kolben zusammenwirkenden
konzentrischen Teile dicht anliegt und eine solche Ausdehnung hat, daß die Scheibe
den von den beiden .konzentrischen Teilen gebildeten Ringraum stets abschließt.
-
Um bei Maschinen der oben angeführten Art teils eine Abdichtung in
radialer Richtung zwischen dem Kolben und den in bezug auf ihn außerachsig befindlichen
Teilen und teils in axialer Richtung zwischen der Deckscheibe des Kolbens und seiner
Anliegefläche zu erhalten, ist man bisher auf mehr oder weniger verwickelte und
im übrigen nicht völlig einwandfrei arbeitende Vorrichtungen angewiesen gewesen.
Man hat beispielsweise vorgeschlagen, die radiale Abdichtung am Kolben mittels eines
in ihm außerachsig angeordneten und von Hand einstellbaren Teils zu bewirken, durch
dessen Drehung das dichtende Anliegen des Kolbens in radialer Richtung jeweils geregelt
wurde. Um eine Dichtung in axialer Richtung, d. h. zwischen der Deckscheibe des
Kolbens und seiner Anliegefläche, zu erhalten, hat man ferner vorgeschlagen, außerhalb
der Deckscheibe einen Druckraum anzuordnen, in den öl oder eine andere geeignete
Flüssigkeit unter Druck eingeführt wurde.
-
Gemäß vorliegender Erfindung werden die oben berührten Abdichtungen
in einer bedeutend einfacheren und in bezug auf die Dichtungswirkung bedeutend zuverlässigeren
Weise erreicht, wobei die Vorrichtung so beschaffen ist, daß das Abdichten selbsttätig
infolge der Arbeit der Maschine entsteht, d. h. mit anderen Worten so, daß die Maschine
selbstdichtend wird.
-
Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, daß der Kolben und seine
Deckscheibe mit den Antriebsteilen der Maschine derart verbunden sind, daß Kolben
und Deckscheibe während der Arbeit der Maschine selbsttätig zum Anliegen gegen ihre
betreffenden Abdichtungsflächen gebracht werden.
-
Die Zeichnungen veranschaulichen ververschiedene Ausführungsbeispiele
der Erfindung, und zwar zeigen Abb. r eine als Verdichter ausgeführte Dr ehkolbenmaschine
im Längsschnitt, Abb.2 die linke Seitenansicht der Maschine,
wobei
der eine Teil des Gehäuses und der Kolben entfernt'sind, Abb. 3 den Grundriß der
Maschine, wobei der eine Teil des Gehäuses-entfernt ist, Abb. 4 bis g verschiedene
Einzelheiten der zwischen dem Kolben und dem getriebenen oder dem treibenden Teile
vorgesehenen Verbindung, die die Verschiebung des Kolbens in die Dichtungslage herbeiführt,
Abb. io eine der Abb. 2 entsprechende Seitenansicht der Maschine, wobei auch noch
die den Kolben verdeckende Scheibe des Gehäuses entfernt ist, Abb. i i den in dem
ringförmigen Kolben befindlichen Ausschnitt, in der Achsenrichtung der Maschine
gesehen, mit den in den Kolbenenden eingelassenen Abdichtungsleisten.
-
i ist der Rahmen der Maschine, der von der Grundplatte 2 getragen
wird und in einem Stück mit den konzentrischen Teilen 3 und 4 ausgeführt ist. 5
ist der mit den letztgenannten Teilen zusammenwirkende, exzentrisch bewegte Kolben,
der zweckmäßig in einem Stück mit der Deckscheibe 6 ausgeführt wird, die sich mit
der Innenseite gegen die Stirnkanten der Teile 3 und 4 abdichtend anlegt und den
zwischen diesen Teilen befindlichen ringförmigen Arbeitsraum dauernd abdeckt, wobei
es gleichgültig ist, welche Stellung der Kolben 5 jeweils einnimmt. 7 ist eine die
beiden Teile 3 und 4 verbindende feste Zwischenwand, die durch einen entsprechenden
Ausschritt 8 (Abb. i i) des Kolbens 5 hindurchtritt. 9 ist ein zwischen dem Rahmen
i und dem Kolben 5 bzw. der Scheibe 6 angeordneter Gelenkarm, der den Kolben während
seiner Bewegung führt und die Kanten des Kolbenausschnittes 8 sowie die zugehörigen
Abdichtungsleisten an einer zu starken Anpressung gegen die Zwischenwand ? hindert.
Auf der einen Seite der Kolbenscheibe 6 ist der Rahmen i durch einen Deckel io und
auf der entgegengesetzten Seite durch einen Dekkel i i geschlossen. Auf der einen
Seite der Wand 7 sind im Boden des ringförmigen Arbeitsraumes öfnungen 12 (Abb.
z) vorgesehen, die, wenn die Maschine als Verdichter ausgebildet ist, Einlässe für
die Luft bilden. Auf der entgegengesetzten Seite der Wand 7 sind Auslaßöffnungen
13 angeordnet, welche durch federbelastete Ventile 14 geschlossen sind und
das Einströmen von Luft in den Arbeitsraum verhindern. Im Deckel i i ist ein die
beiden Ventile 14 und die öffnungen 13 einschließender Raum 15 vorgesehen, der mit
dem Auslaß 16 in Verbindung steht. Die Einlaßöffnungen 12 sind in einem im Deckel
i i vorgesehenen Raum 17
eingeschlossen, der mit dem Einlaß 18 verbunden ist.
Die Art des wechselweisen Zusammenwirkens der Ein- und Auslaßöffnungen 12 bzw. 13
mit dem Kolben 5 derart, daß Ein- und Ausströmung nach bzw. aus den voneinander
getrennten Abteilungen des Arbeitsraumes stattfindet, ist bekannt und braucht daher
nicht eingehend beschrieben zu werden.
-
Die Einrichtung zu einer wirksamen Abdichtung des Kolbens 5 sowohl
in axialer als in radialer Richtung ist folgende.
-
Mit dem Kolben und dessen Scheibe 6 ist ein Vierkantkopf i9 derart
zentral verbunden, daß er gleichförmig an der Bewegung des Kolbens teilnimmt. Auf
entgegengesetzten Seiten dds Kopfes i9 sind schief zur Drehachse verlaufende Führungsflügel
2o (Abb. 4 bis 6) angeordnet. Diese greifen in entsprechend schiefe Nuten 2,1 (Abb.
2, 7, 8) eines zweckmäßig zylindrischen Teiles 22 verschiebbar ein, der mit einer
Welle 23 fest verbunden ist. Diese läuft in Kugellagern 24 eines an dem Rahmen i
vorgesehenen Ansatzes 25. Auf die Welle 23 ist ein Ring 26 (Abb. i, 3) aufgeschoben,
der auf der Welle drehbar und verschiebbar ist und sich gegen die Außenseite des
äußeren Kugellagers 24 abstützt. Weiterhin ist auf der Welle 23 mittels eines Splintes
27 noch ein muffenförmiger Teil 28 befestigt. Die einander gegenüberliegenden Stirnflächen
der Teile 26 und 28 sind in der aus Abb. 3 ersichtlichen Weise mit klauenförmig
zusammenwirkenden schrägen Zähnen 29 bzw. 30 versehen. Auf den Teil 28 ist
eine Hülse 31 aufgeschoben, die mittels zweier diametral entgegengesetzter Ansätze
32 ihres inneren Endes in entsprechende Ausschnitte 33 des Ringes 26 eingreift.
Die Hülse 31 kann mit einer Riemenscheibe, einem Zahnrad o. dgl. versehen
oder kann mit einem Motor unmittelbar gekuppelt sein.
-
Die Vorrichtung wirkt in folgender Weise. Falls die Maschine als Verdichter
oder gegebenenfalls als Pumpe wirkt, wird die Triebkraft durch das auf der Hülse
31 befestigte Ubertragungsorgan (Riemenscheibe, Zahnrad o. dgl.) oder aber unmittelbar
durch den Motor übertragen. Die Hülse 31 dreht sich hierbei in der Richtung des
Pfeiles 34 (Abb. -i) und nimmt den Ring 26 mit. Die schrägen Zähne 29 des Ringes
26 wirken hierbei derart auf die schrägen Zähne 3o des muffenförmigen Teiles 28
ein, daß die Welle 23 nach rechts (Abb. i) verschoben wird. An dieser Verschiebung
nimmt auch der Teil 2:2 teil. Der Eingriff zwischen den Nuten 21 des Teiles -,2-und
den in ihnen gleitenden Steuerflügeln 2o des Kopfes i9 hat zunächst zur Folge, daß
auch der ringförmige Kolben 5 mit seiner Deckscheibe 6 an der Verschiebung. teilzunehmen
sucht, wobei sich die Scheibe6 an die ent<-sprechenden
Abdichtungsflächen
der konzentrischen Teile 3 und 4 fest und abdichtend anlegt. Die hierzu erforderliche
Reibung zwischen den Nuten 21 und den Steuerflügelii 20 wird mittels einer in den
Teil 22 eingelassenen und gegen den Kopf 19 wirkenden Druckfeder 35 erzielt.
Nachdem so zunächst die Deckscheibe 6 einen dichten Abschluß des zwischen den Teilen
3 und ¢ vorhandenen ringförmigen Arbeitsraumes herbeigeführt hat, setzt sich infolge
des Eingriffs zwischen den schrägen Zähnen 29 und 3o die Verschiebung der Welle
23 weiter fort, wobei, da die Deckscheibe 6 des Kolbens 5 nunmehr an den Abdichtungsflächen
der Teile 3 und 4 festen Widerstand findet, eine weitere Verschiebung des Kolbens
nicht mehr stattfindet. Dafür wird aber der Teil 22 unter Überwindung der Reibung
zwischen seinen Nuten 21 und den Steuerflügeln 2o diese bei seiner Verschiebung
gegenüber dem Kopf i9 nach unten drücken. An dieser Abwärtsbewegung der Flügel 20
und damit auch des Kopfes i9 müssen natürlich auch der Kolben 5 und seine Deckplatte
6 teilnehmen, bis sie die Stellung gemäß Abb. i erreichen und der Kolben sich in
der aus Abb. 2 ersichtlichen Weise auf die konzentrischen Teile 3 und 4 abdichtend
auflegt. Es besteht nunmehr also infolge der nachgiebigen Verbindung zwischen dem
Kolben 5 und dessen Antriebswelle 23 ein dichter Abschluß des Arbeitsraumes sowohl
in axialer als in radialer Richtung. Diese Abdichtung wird selbstverständlich M=ährend
der Bewegungen des Kolbens und der Kolbenscheibe fortdauernd beibehalten, und zwar
unabhängig von den Stellungen, welche die Teile dabei haben mögen.
-
Die eben beschriebene Anordnung kann auch auf andere Weise ausgeführt
werden. So können statt der die Verschiebung der Welle 23 bewirkenden schrägen Zähne
29 und 3o an der Welle Gewinde oder Schraubennuten vorgesehen sein, die mit dem
getriebenen oder dem treibenden Teile derart in Eingriff stehen, daß bei entstehender
Drehung der Welle diese Längsrichtung verschoben wird.
-
Gemäß Abb. i i sind in die den Ausschnitt 8 des ringförmigen Kolbens
5 begrenzenden Stirnflächen des Kolbens Abdichtungsleisten 36 eingelassen, die sich
mit ihren einander gegenüberliegenden inneren Kanten gegen beide Seiten der die
konzentrischen Teile 3 und .t verbindenden Zwischenwand 7 anlegen.