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Gegenstand: Flügelzellenmotor Die Frfindunq bezieht sich auf einen
Flügelzellenmotor mit einem in einem durch einen Stator und seitliche Stirnplatten
gebildeten Hohlraum umlaufenden Rotor, der mit radial gerichteten Schlitzen versehen
ist, in denen Flügel anqeordnet sind, welche auf ihren Innenseiten druckbeaufschlagt
sind und mit ihren Außenseiten an einer Führungsbahn des Stators entlanq qleiten,
wobei die Ffihrunqsbahn so geformt ist, daß sich mind. eine mit einem Zulauf verbundene
Druckzone ergibt, in welcher mind. stellenweise eine Auswärtsbewegung der Flügel
erfolgt, während in einer von der Druckzone durch einen Steg oder eine durch zwei
Flügel gebildete ?ell dicht cTetrennten Auslaßzone mind. stellenweise eine Einwärtsbewequnq
erfolgt, wobei der Druck auf die Innenseiten der Flügel im Druckbereich größer ist
als der Druck auf die Oberseiüen.
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Es ist bekannt, daß man bei Flügelzellenmotoren Vorkehrunqen treffen
muP, um einen dauernden Kontakt zwischen Führungsbahn und Außenseiten der Flügel
hervorzurufen. Im Gegensatz zu fremd angetriebenen Fljlgelzellenpumpen, bei denen
meist die Fliehkraft diesen Kontakt bei sich aufhebenden Druckkräften bewirkt, müssen
bei einem Flügelzellenmotor andere Kräfte vorqesehen
werden. Fine
relativ einfache Methode hesteht darin, den Hauptstrom zum Motor durch ein Drosselventil
strömen zu lassen und vor dem Drotsselventil eine Abzweigung zur Beaufschlagung
der Innenseiten der Flügel anzuschließen. Man erreicht dadurch, daß der Druck auf
den Tnnenseiten größer ist als jener auf den Außenseiten, so daß sich eine resultierende,a@swärtsgerichtete
@raft ergibt, welche eine Auswärtsbewegung der Flügel sowie einen dauernden Kontakt
bewirkt. @achteilig an dieser Anordnung ist, daß sich bei Drosselventilen bei ansteigendem
Durchflußstrom ein progressiv ansteigender Druckabfall ergibt, welcher entsprechende
Kräfte auf die Flügel bewirkt. Wie aus Versuchen ermittelt werden konnte und wie
auch aus Konstruktionen mit mechanischer Anpressung bekannt ist, genügen aber relativ
kleine Kräfte von im wesentlichen konstanter Größe, um ein Anlaufen ei@es Flügelzellenmotors
zu gewährleisten. Der rund lle(t darin, daß die druckabhängigen Reibungen größer
als die geschwindi@keitsabhängi@en @eibungen sind. Da hohe Drileke auch bei geringen
Drehzahlen auftreten können, miissen die auf die Flügel wirkenden Kräfte auf diesen
Finsatztall ausgelegt se@n. Steigt bei gleichem Druck die Drehzahl an, würde bei
Verwendung eines Drosselventils die Anpressung der Flügel viel stärker werden als
notwendig ist. Die Folnen wären ein verschlechteter @irkungsgrad und ein erhöhter
Verschleiß.
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Es ist daher Aufgabe der @rfindung, diese Nachteile zu vermeiden.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß- das
Druckmittel vor dem rintritt in die Druckzone ein Druckgefälleventil durchströmt,
wobe@ stronauf von diesem Druck@efälleventil eine VerLindung zu mindestens einem
mit den Innenseiten der Flügel verbundenen Druckraum erfolgt. Dieser Druckraum kilnn
aus einer die @nneren Enden der Schlitze anschneidenden Ringnut im Rotor bostehen.
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Es ist aber auch möglich, den Druc@raum als eine mit den inneren Fnden
der Schlitze kommunizierende Ringnut in einer der Stirnplaiton auszuführen.
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Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades und der Lebensdauer ergibt
sich, wenn der Druckraum innerhalb einer Stirnplatte aus einer oder mehreren Steuernuten
besteht, welche den inneren Enden der sich jeweils in der @ruckzone @efindlichen
Schlitzen zugeordnet sind, während eine oder tnehrere zusätzliche .Steuernuten uii
inneren runden der sich in der Auslaßzone befindlichen Schlitze Kommunizierend zugeordnet
sind und mit dem Auslaß bzw. der Rückleitung über ein weiteres Druckgefälleventil
oder Druckbegrenzungsventil verbunden sind. Zweckmäßigerwei so sind die Steuernuten
der Druckzonen etwas länger als die Steuernuten der Auslaßzone.
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Die Erfindung macht sich die Tatsache zu Hutze, daß die Kennlinie
eines Druckgefälleventils bei Vergrößeruncj des Durchflußstromes nur schwach @ inear
ansteitlt, so da die auf die Flügel wirkenden Druckkräfte ebenfalls nur schwach
ansteigen können. Durch Unterteilen der Steuernuten in zwei Bereiche wird
die
Belastung der Flügel im AuslaRbereich wesentlich qemildert, da nun anstelle des
Hochdruckes nur noch ein relativ kleiner Druck auf die Flügel wirkt, solange der
Ablauf nahezu drucklos erfolgt. Wenn allerdings im Ablauf geregelt wird, ergibt
sich uber das Druckgefälleventil wieder ein Druck in der "richtiqen" Höhe. Der Strom
durch das Druckgefälleventil wird jeweils durch die einwärtsbewegten, als kleine
Kolben wirkenden Flügel erzeugt. Die hierbei auftretenden hydraulischen Verluste
sind erfahrungsgemäß geringer als die vermiedenen Reibungsverluste.
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Anhand von in den Abbildunven mit @ilfe von Symbolen darqestellten
Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nSher erläutert.
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Figur 1 zeigt einen doppelt wirkenden Flügel zellenmotor mit einer
im Rotor angebrachten einteiliqen Rinqnut.
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Figur 2 zeiqt einen doppelt wirkenden Flügel zellenmotor mit in der
Stirnplatte anqeordneten, unterteilten Steuernuten.
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Fine Welle treibt einen Rotor 2 an, welcher mit einer Vielzahl von
seinem AuReren Umfang radial nach innen gerichteter Schlitze 3 versehen ist.
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In den Schlitzen 3 sind Flügel 4 gleitbar angeordnet. Mit ihren Außenseiten
5 stehen die Flügel 4 in Kontakt mit einer Kurvenbahn 6, welche innerhalb eines
nicht naher dargestellten Stators7einen Hohlraum umschließt. Die Kurvenbahn 6 ist
so ausqeführt, daß sich in Verbindung mit dem zylindrischen Rotor 2 sichelförmige
Räume ergeben. Innerhalb
dieser Räume werden Druckzonen 8 und 9
sowie Auslaßzonen lo und 11 unterschieden. Von einer nicht näher dargestellten Druckquelle
12 gelangt Druckmittel über eine Leitung 13, ein Druckgefälleventil 14 sowie Leitungen
15 und 16 zu den Druckzonen 8 und 9. Der Ablauf des Druckmittels aus den Auslaßzonen
lo und 11 erfolgt über Leitunqn 17 und 1R in einen Vorratshehälter 19 zurück.
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Stromauf vom Druckgefälleventil 14 zweigt von der Leitung 13 eine
Verbindung 20 ab, welche in einer Ringnut 21 mündet. Die Rinqnut 21 befindet sich
im Rotor 2 und ist konzentrisch zur Welle 1 derart angeordnet, daß sie die inneren
Enden 22 er Schlitze 3 anschneidet. In der Praxis wÜrde die Mündung der Verbindung
20 natürlich in einer der nicht dargestellten Stirnplatten liegen. Es ist ersichtlich,
daß der Druck in der Ringnut 21 immer um den am Druckgefälleventil 14 einqestellten
Wert großer ist als der Druck in den Druck zonen 8 und 9. Auf die Flügel A wirkt
also zumindest eine l'raftr welche sich aus diesem Druckgefälle und der wirksamen
Ouerschnittsfläche des Flügels 4 ergibt. Ein Anlaufen des Flü.gelzellenmotors ist
auch bei sehr geringen Durchflußströmen gewährleistet, da vor dem öffnen des Druckaefälleventils
14 zunächst Druckmittel über die Verbindung 20 in die Ringnut 21 strömen wird und
dort eine Auswärtsbewequnq evtl. zu weit innen befindlicher Flügel bewirkt. Frst
dann wird das Druckgefälleventil 14 öffnen und den Durchfluß freigeben.
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Gemaß Figur 2 treibt die Welle 1 einen Rotor 23 an, in dem ebenfalls
eine Vielzahl von radial gerichteten Schlitzen 3 mit darin gleitenden Flegeln 4
anneordnet ist. Dieser Rotor 23 lAuft in einem Stator 6 um, welcher ebenso aufgebaut
ist wie jener von Figur 1. In entsprechender Weise ergeben sich wieder Druckzonen
8 und 9 sowie Auslaßzonen 10 und 11. Die Zufuhrung des Druckmittels in die Druck
zonen 8 und 9 erfolgt in bekannter Wtise von einer Druckquelle 12, einer Leitung
13, ein Druckgefälleventil 14 sowie Leitungen 15 und 16. Unterschiede gegenüber
der Ausfahrung nach Figur 1 ergeben sich dadurch, daß, wie gestrichelt angedeutet
ist, sich in einer der Stirnplatten Steuernuten 24 und 25 befinden, welche die Innenseiten
22 jener Schlitze 3 anschneiden, welche den Druckzonen 8 und 9 zugeordnet sind.
In die Steuernuten 24 und 25 munden von der Leitung 13 ausgehende Verbindungen 26
und 27. von den Steuernuten 24 und 25 durch kleine Stege getrennt, befinden sich
in der Stirnplatte weitere Steuernuten 28 und 29, welche miteinander kommunizieren
und welche mit den inneren Enden jener Schlitze in Verbindung treten, welche den
Auslaßzonen 1O und 11 zugeordnet sind. Von der Steuernut 29 geht eine Leitung 30
aus, welche in eine aus der Vereinigung der Leitungen 17 und 18 entstandenen Ablaufleitung
31 endet und in welche ein Druckgefälleventil 32 eingebaut ist.
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Man erkennt, daß die in Figur 1 beschriebene Wirkungsweise nunmehr
nur noch ir den Bereich der Steuernuten 24 und 25 gilt. Wenn wir die Voraussetzung
machen, daß der Druck in der Ablaufleitung 31 sehr
niedrig sei,
ergibt sich auch in den Auslaßzonen 10 und 11 ein niedriger Druck. Es genügt also,
wenn in diesem Bereich die Flügel auf ihren Innenseiten mit nur einem geringfügig
höheren Druck beaufschlagt werden. Dieser geringfügig hdhere Druck wird mit Hilfe
des Druckgefälleventils 32 erzeugt. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß sich
die Flügel 4 innerhalb der Auslaßzonen 10 und 11 sind. in einem gewissen Bereich
nach innen bewegen und dadurch mit ihren Innenseiten eine Pumpbewegung ausführen.
Infolge dieser Pumpbewegung wird Druckmittel aus den Steuernuten 28 und 29 verdrängt
und strömt über das Druckgefälleventil 32. Wenn nun in der Ablaufleitung 31 durch
irgendeinen Regelvorgang oder dergleichen Staudrücke entstehen sollten, wird sich
auch der -Durchflußwiderstand des Druckgefälleventils erhöhen, so daß im Endeffekt
der Druck in den Steuernuten 28 und 29 wiederum um den eine stellten Betrag höher
ist als der Druck in der Ablaufleitung 31. Wenn gewährleistet. ist, daß der Abfluß
immer drucklos erfolgt, genügt es, anstelle des Druckgefälleventils 32 ein Druckbegrenzungsventil
einzubauen, welches entweder mit der Ablaufleitung 31 oder direkt mit einem Vorratsbehälter
verbunden sein kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Sie kann insbesondere auch für einfach wirkende Flügelzellenmotoren-oder
aber auch für mehrfach wirkende angewendet werden.
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Es ist dabei dem Konstrukteur freigestellt, das Druckgefälleventil
bzw. die Druckgefälleventile außerhalb des Flügelzellenmotors anzuordnen oder aber
eine integrierte Bauweise innerhalb des Flügelzellenmotors zu wählen.