DE2142323B2

DE2142323B2 - Radialkolbenmaschine

Info

Publication number: DE2142323B2
Application number: DE19712142323
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Dipl.-Ing Akashi Hyogo; Nakagawa Masaya Dipl.-Ing Osaka; Oguni (Japan)
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1970-08-25
Filing date: 1971-08-24
Publication date: 1978-02-23
Also published as: GB1347332A; NO138225B; SE379830B; DE2142323A1; NO138225C; DE2142323C3; US3827338A; FR2106028A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialkolbenmaschine mit umlaufendem Zylinderstern und einem diesen umgebenden und am Gehäuse befestigten Innenzahnkranz, welcher mit jedem Kolben zugeordneten Ritzeln betriebenen Exzenter zusammenwirkt. Solche Radialkolbenmaschinen können sowohl als Pumpen als auch als Motoren eingesetzt werden.

Eine derartige Radialkolbenmaschine ist aus der DT-PS 9 51 414 bekannt. Bei ihr ist zwischen Exzenter und Kolben eine Linienberiihrung vorgesehen. Bei der Verwendung als Hochdruckmaschine wird die Beiast- -io barkeit dieser Linienberiihrung überschritten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Radialkolbenmaschine der eingangs beschriebenen Ausbildung die Kraftübertragung zwischen Kolben und Exzenter für hohe Belastungen geeignet zu gestalten. «

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kolben direkt an einen exzentrisch mit dem Ritzel verbundenen Kolbenbolzen angelenkt ist und daß neben dem Innenzahnkranz am Gehäuse an jeder Seite desselben eine Rollbahn angeordnet ist und daß sich auf jeder ίο Seite neben dem Ritzel eine koaxiale Wälzbahn befindet, welche auf der zugeordneten Rollbahn abrollt.

Mit dieser Ausbildung wird das Ritzel um die Achse der Kolbenbolzen schwingbeweglich. Der Kolbenbolzen steht mit dem Kolben in Flächenberührung. ⁴S

Der in Umfangsrichtung auftretende Seitendruck kann von der Zylinderwandung und dem Innenzahnkranz aufgenommen werden. Der in Radialrichtung auftretende Druck wird von den Rollbahnen und den Wälzbahnen aufgenommen. Die Maschine ist im so Hochdruckbetrieb einsetzbar. Trotzdem ist ein ruhiger Lauf der Maschine sichergestellt. Die ganze Maschine kann kompakt ausgebildet werden.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung von in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen die

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Maschine nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Maschine nach Fig. 1,

Fig.3 einen Teilausschnitt aus Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig.4 einen Teilausschnitt aus Fig. 2 in größerem Maßstab,

Fig. 5 einen Teilausschnitt gemäß Fig.3, jedoch in μ einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Hauptwelle 1 mit einem Zylinderkörper 2 mit Hilfe eines Keiles 25 drehfest verbunden. In diesem Zylinderkörper 2 ist radial eine Mehrzahl von Kolben 3 angeordnet. Jeweils ein Paar Kolben 3, die axial nebeneinander angeordnet sind, sind mit einem Kolbenbolzen 8 verbunden, der aus einem Stück mit einer Ritzelwelle 4 hergestellt ist. Die Ritzelwelle 4 hat eine Mittelachse 4', der gegenüber die Achse 8' des Kolbenbolzens 8 exzentrisch angeordnet ist (siehe Fig. 4). Ein Ritzel 5 ist auf jeder Ritzelwelle 4 angeordnet. Die Ritzel 5 greifen in einen Innenzahnkranz 9, der am Maschinengehäuse befestigt ist, ein.

Auf beiden Seiten der Ritzel 5 sind auf der Ritzelwelle 4 montierte ringförmige koaxiale Wälzbahnen 6 angeordnet, die auf den inneren Oberflächen von Rollbahnen 7 abrollen, die zu beiden Seiten des Innenzahnkranzes 9 montiert sind.

Ein hinterer Deckel IO und ein vorderer Deckel 11 sind von beiden Seiten auf den Innenzahnkranz 9 aufgeklemmt. Die Hauptwelle 1 ist in im hinteren Deckel 10 bzw. im vorderen Deckel Il angeordneten Lagern 26 und 12 gelagert. Ein Teil des vorderen Deckels 11, durch den sich die Hauptwelle 1 erstreckt, ist durch eine öldichtung 13 abgedichtet.

Der hintere Deckel 10 ist mit Einlaß- und Auslaß-Öffnungen 23 und 24 für das Arbeitsmedium versehen. Ob diese öffnungen als Auslaß- oder als Einlaß-Öffnungen dienen, hängt davon ab, ob die Maschine als Pumpe oder als Motor eingesetzt wird. Der hintere Deckel 10 ist außerdem mit ringförmigen Kanälen 21 und 22 versehen, die mit den Auslaß- und Einlaß-Öffnungen 23 bzw. 24 in Verbindung stehen, wobei Kanäle 2Γ und 22' von diesen ringförmigen Kanälen 21 bzw. 22 abzweigen.

Der Zylinderkörper 2 ist mit einer Anzahl von Zylinderkammern 18 versehen, in welchen die Kolben 3 unter Einwirkung des Arbeitsmediums gleiten. Der Zylinderkörper 2 ist weiterhin mit einer Anzahl von Kanälen 17 und 17' versehen, die sich von den Zylinderkammern 18 aus in Richtung der Achse der Hauptwelle 1 erstrecken und an beiden Seiten des Zylinderkörpers 2 austreten, sowie mit einer Anzahl von Kanälen 19, die jeweils ein Paar der Zylinderkammern 18 verbinden.

Zwischen dem Zylinderkörper 2 und dem hinteren Deckel 10 befindet sich eine Ventilplatte 14, die mit Leitungen 15 und 16 versehen ist, wobei die Leitungen 15 mit dem Kanal 2Γ im hinteren Deckel 10 und dem Kanal 17 im Zylinderkörper 2 und die Leitungen 16 mit dem Kanal 22' im hinteren Deckel 10 und dem Kanal 17 im Zylinderkörper 2 in Verbindung stehen. Im Vorderdeckel 11 befinden sich öltaschen 20, die mit dem im Zylinderkörper 2 befindlichen Kanal 17' in Verbindung stehen.

Fig.5 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Anzahl von Kolben 29 in einem Zylinderkörper 28 radial zu dessen Hauptwelle angeordnet ist. Jeder der Kolben 29 ist mit einem Kolbenbolzen 30 verbunden, der mit Ritzelwellen 31 aus einem Stück ausgebildet ist, die auf beiden Seiten des Kolbenbolzens 30 angeordnet sind. Jeder Kolbenbolzen 30 liegt exzentrisch im Verhältnis zu den dazugehörigen Ritzelwellen 31. Ringe 33 sind auf den Ritzelwellen 31 mittels Lagern 33' montiert. Die Ringe 33 können entlang den Innenoberflächen von an einem Deckel 35 befestigten Rollbahnen 34 abrollen. Außenzahnkränze 36, deren Achsen mit der Achse der Hauptwelle des Zylinderkörpers 28 ausgerichtet sind, sind mit dem Deckel 35 aus einem Stück ausgebildet und an einem nach innen ragenden Teil desselben befestigt. In diese Außenzahnkränze greifen die Ritzel 32 ein.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Maschine, ausgehend von ihrem Einsatz als Motor, beschrieben.

Ein Arbeitsmedium wird durch die Einlaßöffnung 23 zugeführt und fließt, um in eine der Leitungen 15 in der Ventilplatte 14 zu gelangen, durch den ringförmigen Kanal 21 und den Kanal 2Γ. Von dort fließt es durch einen der Kanäle 17 in den Zylinderkörper 2, um von dort in eine der Zylinderkammern 18 zu gelangen und einen der Kolben 3 zu betätigen. Gleichzeitig fließt ein ι ο Teil des Aibeitsmediums durch einen der Kanäle 19 zur axial dahinterliegenden Zylinderkammer 18, um auf den benachbarten Kolben 3 einzuwirken. Ein Teil des Arbeitsmediums fließt ferner durch einen der Kanäle 17' in den ringförmigen Kanal 20. Die Maschine nach der Erfindung ist so aufgebaut, daß der Druck eines Teiles des in die öltaschen 20 eingeführten Mediums und der Druck einer Mediummenge in den Kanälen 15 sich ausgleichen, um so eine Axialbewegung des Zylinderkörpers 2 auszuschalten.

Da der Druck des Arbeitsmediums auf jedes in Achsrichtung hintereinanderliegende Paar von Kolben 3 wirkt, wird das Kolbenpaar und somit der mit dem Kolbenpaar verbundene Kolbenbolzen 8 so verschoben, daß er sich radial von der Mittelachse der Maschine wegbewegt. Da der Kolbenbolzen 8 gegenüber der Ritzelwelle 4 exzentrisch angeordnet ist, bewirkt eine auf den Kolbenbolzen 8 als eine Drehkraft einwirkende Kraft eine Drehung der Ritzelwelle 4 um ihre eigene Achse 4'. Das Ritzel 5 dreht sich mit der Ritzelwelle 4, so Ju daß das Ritzel 5 im Eingriff mit dem Innenzahnkrar.z 9 auf diesem abrollt.

Die Drehung des Ritzels 5 um seine eigene Achse bewirkt eine hin- und hergehende Bewegung des zugehörigen Kolbenpaares im Zylinderkörper 2, der J5 seinerseits veranlaßt wird, sich gegenüber dem Innenzahnkranz 9 zu drehen. Die Achse 8' des Kolbenbolzens 8 beschreibt eine Kurve 27, wie sie in F i g. 2 gezeigt ist. Wenn der Innenzahnkranz 9 festgelegt wird, bewirkt die Drehung der Ritzel 5 um ihre eigene Achse eine ίο Drehung des Zylinderkörpers 2 um die Hauptwelle 1, wodurch die Hauptwelle 1 sich infolge der Verbindung mittels des Keiles 25 dreht. So wird die Hauptwelle 1 zur Abtriebswelle.

Bei diesem Vorgang kann die Drehzahl eines Ritzels 5 um seine eigene Achse bei jedem vollständigen Umlauf der Hauptwelle 1 durch die Formel m = D/d ausgedrückt werden, wobei D der Durchmesser des Wälzkreises des Innenzahnkranzes 9 und d der Durchmesser des Wälzkreises der Ritzel 5 ist. Das heißt, daß bei jedem vollständigen Umlauf der Hauptwelle 1 jeder Kolben sich m-mal hin- und herbewegt, so daß das Volumen des Arbeitsmediums des Motors für jeden Umlauf der Hauptwelle stark vergrößert werden kann. F i g. 2 zeigt einen Zustand, in dem m gleich 8 ist.

Die Ventilplatte 14 ist so gebaut und angeordnet, daß die Zylinderkammern 18, die zu denjenigen Kolben 3 gehören, die im Zylinderkörper 2 durch das Arbeitsmedium nach außen bewegt werden, durch die Leitungen 15 mit dem Kanal 2Γ auf der Seite des höheren Druckes verbunden sind und daß die Zylinderkammern 18, die zu denjenigen Kolben 3 gehören, die von dem Arbeitsmedium im Zylinderkörper 2 nach innen gedrückt werden, durch die Leitungen 16 mit dem Kanal 22' auf der Seite niedereren Druckes oder der Auslaß-Seite verbunden sind.

Wenn die Wälzbahnen 6, die auf den Ritzelwellen 4 montiert sind, einen Außendurchmesser haben, der gleich dem Durchmesser des Wälzkreises der Ritzel 5 ist, rollen die Ritzel 5 im Eingrilf mit dem Innenzahnkranz ab, wobei kein Durchrutschen zwischen den Wälzbahnen 6 und den Rollbahnen 7 auftritt, wenn die Wälzbahnen 6 entlang der Innenoberflächen der Rollbahnen 7 abrollen. Demgemäß wird eine Komponente der von den Kolben 3 radial auf die Ritzelwelle 4 ausgeübten Kraft von dem Bereich des Innenzahnkranzes 9 aufgenommen, in dem das Ritzel 5 eingreift und zwar zusätzlich zu den Berührungsbereichen der Wälzbahnen 6 mit den Rollbahnen 7. So eignet sich die Maschine nach der Erfindung besonders gut für das Arbeiten mit einem unter hohem Druck stehenden Arbeitsmedium. Nebenbei kann die Maschine einen Betrieb mit hohen Geschwindigkeiten vertragen, da Zentrifugalkräfte, die von d=:n Ritzeln 5 ausgehen, von den Rollbahnen 7 aufgenommen werden.

Wird die Maschine nach der Erfindung als Pumpe verwendet, bewegen sich die Kolben 3 ebenso in einer hin- und hergehenden Bewegung m-mal während eines vollständigen Umlaufes der Hauptwelle 1 zur Abgabe von Arbeitsmedium.

Bei einer anderen Ausführungsform, wie sie in F i g. 5 gezeigt ist, stehen die Ritzel 32 im Eingriff mit den Außenzahnkränzen 36. Demgemäß bewegen sich die Ringe 33 rollend entlang den Innenoberflächen der Rollbahnen 34. Da der Kolbenbolzen 30 exzentrisch gegenüber den Ritzelwellen 31 liegt, führt der Kolben 29 eine hin- und hergehende Bewegung aus.

Ebenso wie die Hauptwelle 1 mit einer Eingangsoder einer Ausgangswelle verbunden werden kann und der Innenzahnkranz 9 festgelegt ist, kann die Hauptwelle 1 festgelegt werden und der Innenzahnkranz mit einer Eingangs- oder einer Ausgangswelle verbunden werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Radialkolbenmaschine mit umlaufendem Zylinderstern und einem diesen umgebenden und am Gehäuse befestigten Innenzahnkranz, welchem mit jedem Kolben zugeordneten Ritzeln über einen vom Ritzel betriebenen Exzenter zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) direkt an einen exzentrisch mit dem Ritzel (5) verbundenen Kolbenbolzen (8) angelenkt ist und daß neben dem Innenzahnkranz (9) am Gehäuse an jeder Seite eine Rollenbahn (7) angeordnet ist uiid daß sich auf jeder Seite neben dem Ritzel (5) eine koaxiale Wälzbahn (6) befindet, welche auf der zugeordneten Rollbahn (7) abrollt.