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Gegenstand: Reversierbarer Flügelzellenmotor Die Erfindung bezieht
sich auf einen reversierbaren Flügelzellenmotor mit einem in einem durch einen Stator
und seitliche Steuerplatten gebildeten Hohlraum umlaufenden Rotor, der mit radial
gerichteten Schlitzen versehen ist, in denen Flügel angeordnet sind, welche; mit
ihren Innenseiten in einen Druckraum hineinragen und dort druckbeaufschlagt sind
und mit ihren Außenseiten an einer Führungsbahn des Stators entlang gleiten, wobei
die Führungsbahn so geformt ist, daß sich mindestens eine mit einem Zulauf verbundene
Druckzone ergibt; in der mindestens stellenweise eine Auswärtsbewequng der Flügel
erfolgt, während in einer von der Druckzone durch einen Steg oder eine durch zwei
Flügel gebildete Zelle dicht getrennten Auslaßzone mindestens stellenweise eine
Einwärts bewegung erfolgt, wobei bei Drehrichtungsumkehr die Druckzone zur Auslaßzone
und die Auslaßzone zur Druckzone werden.
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L:s ist bekannt, daß man bei Flügelzellenmotoren Vorkehrungen treffen
muß, um einen dauernden Kontakt zwischen Führungsbahn und Außenseiten der Flügel
hervorzurufen. Im Gegensatz zu fremdangetriebenen Flügelzellenpumpen, bei denen
meist die Fliekraft diesen Kontakt bei sich aufhebenden Druckkräften bewirkt, müssen
bei einem Flugelzellenmotor andere Kräfte vorgesehen werden. Zur Erzeugung dieser
Kräfte werden zumeist Federn verwendet, welche sich am Rotor abstützen und auf die
Unterseiten der Flügel wirken. Da die Federn sowohl in radialer Richtung als auch
in Umfangsrichtung einen bestimmten Einbauraum benötigen, sind sie für Flüqelzellenmotoren
kleinerer Baugröße nicht geeignet. Dies gilt insbesondere für Flügelzellenmotoren
in sogenannter "Cartridge-Bauweise
",bei denen Rotor, Stator und
Steuerplatten alsEinbaueinheit innerhalb eines Gehäuses auf eine Welle geschoben
werden. Da in diesem Fall Rotor und Welle nicht einteilig ausgeführt sind, ist der
Raum unter den Innenseiten der Flügel sehr gering, da die Wellenbohrung nicht angeschnitten
werden darf. Nach einem früheren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag der Anmelderin
(deutsche Patentanmeldung P 2261873.1) sollen diese Nachteile zumindest für nicht
reversierbare Flügelzellenmotore dadurch vermieden werden, daß das Druckmittel vor
dem Eintritt in die Druck zone ein Druckgefälleventil durchströmt, wobei stromauf
von diesem Druckgefälleventil eine Verbindung zu einem mit den Innenseiten der Flügel
verbundenen Druckraum erfolgt. Der Druck im Druckraum ist dann immer etwas größer
als der Druck in der Druckzone, so daß auf die Flügel eine auswärts gerichtete Kraft
wirkt.
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Es ist AufgaLe der Erfindung, dieses Prinzip mit möglichst einfachen,
billigen und raunsparenden Mi tte lii auch auf reversierbare Flügelzellenmotore
n-zuwellden.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß sechs
Rückschlagventile so angeordnet sind, daß der Zufluß von Druckmittel zur Druckzone
jeweils über ain in Zuflußrichtung öffnendes Rückschlagventil erfolgt, während der
Abfluß von der Auslaßzone ieweils über ein in Abflußricätungöffnendes, dem ersteren
entgegengesetzt parallel geschaltetes Rückschlagventil erfolgt, während jeweils
ein weiteres Rückschlagventil zwischen Druckraum und einer in Zuflußrichtung stromauf
vom ersteren Rückschlagventil liegenden Verzweigung angeordnet ist und in Richtung
auf den Druckraum öffnet, wobei mindestens das erstere Rückschlagventil von einer
Feder so belastet Ist, daß ein höheres Druckgefälle entsteht als an den zum Druckraum
öffnenden Rückschlagventilen. Dabei können die parallel gescnalteten Rückschlagventile
gleich sein. Es kann aber auch zweckmäßig sein,
bei sonst gleichen
Teilen für das jeweils in ZufluBrichtung öffnende Rückschlagventil eine stärkere
Feder zu verwenden In günstiger Ausführung der Erfindung besitzt der Flügelzellenmotor
einen aus einem Rotor, einem Stator und zwei seitlichen Steuerplatten bestehenden
Linbausatz, welcher - innerhalb eines durch zwei dicht miteinander verbundene Gehäuseteile
gebildeten hohlraums auf eine in den olraum hineinragenden Welle geschoben wird,
wobei die Gehäuseteile an den Steuerplatten dicht und mit entsprechenden öffnungen,
Nuten oder aergleicnerí versehen anliegen und mindestens ein Gehäuseteil auch den
äußeren Mantel des Einbausatzes dichtend umschließt, wobei in jedem der Gehäuseteile
ein Anschluß für zu- oder abfließendes Druckmittel sowie zwei entgegengesetzt öffnende
parallel geschaltete Rückschlagventile vorgesehen sind. Bei einer solchen Anordnung
werden die zum Druckraum öffnenden Rückschlagventile zweckmäßigerweise in die Steuerplatten
eingebaut Die Gehäuseteile weisen in einer bevorgugten Ausführung eine quaderförmige
Partie mit quadratischem Querschnitt auf, von deren Flächen vier Bohrungen senkrecht
mit vorzugsweise den gleichen Flächenkoordinaten so ausgehen, daß die von den benachbarten
Flächen ausgehenden Bohrungen angeschnitten werden, wobei eine -der Bohrungen zum
Anschluß einer weiterführenden Leitung dient und eine zweite, dem Zufluß dienende,
mit einem in Zuflußrichtung öffnenden Rtickschlagventil bestückte und im übrigen
durch einen Stopfen verschlossene Bohrung sowie eine dritte, dem Abfluß dienende
und mit einem in Abf lußrichtung öffnenden Rückschlagventil versehene und ebenfalls
durch einen Stopfen verschlossene Bohrung anschneidet, während eine vierte Bohrung
die zweite Bohrung stromab vom Rückschlagventil und die dritte Bohrung stromauf
vom KUckschlagventil anschneidet und durch eine Querbohrung und eine entsprechende
Öffnung in der zugehörigen Steuerplatte mit der Druckzone bzw. der Auslaßzone verbunden
ist, während die erste Bohrung über eine Querbohrung und eine entsprechende Öffnung
in der zugehörigen Steuerplatte mit dem Druckraum in Verbindung steht.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Figur 1 zeigt schematisch mit hilfe von llydrauliksymbolen die schaltungsmäßige
Anordnung der 6 Rückschlagventile bezüglich des Druckraumes und der Druck- bzw.
Auslaßzone eines doppelt wirkenden Flügelzellenmotors.
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Figur 2 zeigt einen Schnitt durch einen Flügelzellenmotor längs seiner
Achse.
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Figur 3 zeigt einen Schnitt gemäß der Schnittlinie C-D von Figur 2.
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Figur 4 zeigt einen Schnitt gemäß der Schnittlinie E-F von Figur 2.
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Figur 5 zeigt einen Schnitt gemäß der Schnittlinie G-Il von Figur
2.
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Figur 6 zeigt einen Schnitt gemäß der Schnittlinie I-E von Figur 2.
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Auf einer Welle 1 ist ein Rotor 2 befestigt, der eine Anzahl von radial
nach außen gerichteten Schlitzen 3 besitzt. In den Schlitzen 3 sind Flügel 4 angeordnet,
die einwärts und auswärts gleiten können. Die Flügel 4 berühren mit ihren Außenseiten
5 eine Führungsbahn 6 eines Stators 7. Mit ihren Innenseiten 8 ragen sie in einen
Druckraum 9 hinein. Die Führungsbahn 6 des Stators 7 ist so geformt, daß sich Zonen
10 und 11 ergeben, in denen die Flügel 4 mindestens stellenweise einwärts bewegt
werden. In zwei-weiteren Zonen 12 und 13 erfahren die Flügel 4 hingegen mindestens
stellenweise eine Auswärtsbewegung. Die Zonen 10 und 12 bzw. 11 und 13 sind durch
Zellen 14, die jeweils
von zwei benachbarten Flügeln 4 gebildet
werden, hydrau- -lisch getrennt. Die Zonen 10 und 11 bzw. 12 und 13 sind komunizierend.
In die Zonen 10 und 11 mündet eine Leitung 15, welche sich zu zwei sich wieder vereinigenden
Leiehngszweigen 16 und 17 teilt. In den Leitungszweig 17 ist ein in Richtung auf
die Zonen 10 und 11 öffnendes federbelastetes Rückschlagventil 18 eingebaut,wänrend
in den Leitungszweig 16 ein in Richtung auf die Zonen 10 und 11 schließendes-Rückschlagventil
19 eingebaut ist. In analoger Weise mündet in die Zonen 12 und 13 eine Leitung 20,
die sich in zwei sich ebenfalls wieder vereinigende Leitungszweige 21 und 22 spaltet.
In den Leitungszweig 22 ist ein federbelastetes, in Richtung auf die Zonen 12 und
13-öffnendes Rückschlagventil 23 eingebaut, während in den Leitungszweig 2i ein
in dieser Richtung schließendes Rückscl1lagventil 24 eingebaut ist. Stromauf vom
Rückschlagventil 18 zweigt eine zum Druckraum 9~~führende Leitung 25 ab, in die
ein in Richtung Druckraum 9 öffnendes Rückschlagventil 26 eingebaut ist. Eine weitere
Leitung 27, in die ein ebenfalls in Richtung Druckraum 9 öffnendes Rückschlagventil
28 eingebaut ist, zweigt stromauf vom Rückschlagventil 23 ab und mündet im Druckraum
9. In den Figuren 2 bis 6 ist diese Anordnung gegenständlich dargestellt.
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Gemäß Figur 2 besteht der Flügelzellenmotor aus einem Gehäuseteil
29, der mit einem weiteren Gehäuseteil 30 dicht verbunden ist, wobei beide Gehäuseteile
29und 30 einen inneren Hohlraum einschließen. Eine Welle 31 ist in einem Gleitlager
32im Gehäuseteil 29 gelagert und ragt in den besagten Hohlraum hinein.
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Innerhalb des Hohlraums befindet sich ein Einbausatz, der aus einer
vorderen Steuerplatte 33, einem damit koaxial und dicht anliegend angeordneten Stator
7', einer koaxial zum Stator 7' dicht angeordneten hinteren Steuerplatte 34 sowie
einem innerhalb des Stator7' auf die Welle 31 geschobenen Rotor 2-' besteht, in
dem in nicht näher dargestellten Schlitzen Flügel 4' einwärts und auswärts gleiten
können. Eine Ringnut 9' in der hinteren Steuerplatte bildet im Zusammenwirkenmht
einer nicht näher dargestellten gleichartigen Ringnut in der vorderen Steuerplatte
einen
Druckraum zuin Beaufschlagen der Innenseiten 8' der Flügel 4' mit Druckmittel. Das
Gehäuse 29 weist zwei quaderförmige Partien 35 und 36-auf, die einen im wesentlichen
quadratischen Querschnitt haben. Die quaderförmige Partie 35 weist vier äußere Begrenzungsflächen
37, 38, 39 und 40 auf. Von der Fläche 37 geht eine mit Gewinde versehene Bohrung
41 aus, welche zum Anschluß eier nicht näher dargestellten weiterführenden Leitung
dient. Die Bohrung 41 schneidet eine Bohrung 42 an, welche von der Fläche 38 ausgeht.
In die Bohrung 42 ist ein Rückschlagventil 43 eingesetzt, welches von einem Stopfen
44 in Position gehalten wird. Die Bohrung 41 schneidet weiterhin eine Bohrung 45
an, die von der Fläche 40 ausgeht. In die Bohrung 45 ist ein Rückschlagventil 4.6
eingesetzt, welches von einem die Bohrung 45 verschließenden Stopfen 47 in Position
gehalten wird, Der Anschnitt der Bohrung 41 erfolgt dabeiinüffnungsrichtung des
Rückschlagventils 46 gesehen stromab von dieser,l.
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Stromauf vom Rückschlagventil 46 wird die Bohrung 45 von einer bohrung
48 angeschnitten, welche die Bohrung 42 in öffnungsrichtung des Rückschlagventils
43 stromab von diesem anschneidet. Die Bohrung 48 wird durch einen Stopfen 49 verschlossen.
Von der Bohrung 41 geht eine in Achsrichtung verlaufende Bohrung 50 aus. Die Bohrung
50 mündet gegenüber einer innerhalb der vorderen Steuerlatte verlaufenden Bohrung
51. Die Bohrung 51 wird innerhalb der vorderen Steuerplatte 33 von einer Querbohrung
52 angeschnitten, in die ein Rückschlagventil 53 eingesetzt ist, welches in Richtung
auf eine die Bohrung 52 anschneidende achsparallele Bohrung 54 öffnet.
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Die bohrung 54 mündet in eine der Ringnut 9' entsprechendcn Ringnut
innerhalb der vorderen Steuerplatte 33. Ein Stopfen 55 dient zur Befestigung des
Rückschlagventils 53 und ver--schließt gleichzeitig die Bohrung 52. Die Bohrung
48 wirdvon einer achsparallelen Bohrung 56 angeschnitten, welche gegenüber einer
die vordere Steuerplatte 33 axial durchdringenden Ausnehmung 57 mündet. Die Ausnehmung
57 ist durch einen
die vordere Steuerplatte 33 radial umgebenen
Ringraum :58 mit einer der Ausnelumung-57 diametral gegenüberliegenden Ausnehmung
59 verbunden. Durch die Ausnehmungen 57 und 59 kann Druckmittel in die Zonen 12
und 13 fließen bzw. aus ihnen abfließen.
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Die quaderförmige Partie 36 wird von Flächen 60, 61, 62 und 63 begrenzt.
Von der Fläche 60 geht eine mit einem zum Anschluß einer weiterführenden Leitung
versehenen Gewinde 64 versehene Bohrung bS aus. Die Bonrung 65 schneidet eine weitere
von der Fläche 61 ausgehende Bohrung 66 an, in die ein Rückschlagventil 67 eingesetzt
ist, welches mit ltilfe eines Stopfens 68 in seiner Position gehalten wird. Die
Bohrung 65 schneidet weiterhin eine Bohrung 69 an, die von der Fläche 63 ausgeht
und in die ein Rückschlagventil 70 eingesetzt ist, welches durch einen Stopfen 71
gehalten wird. Der Anschnitt der Bohrung 65 erfolgt dabei in Öffnungsrichtung des
Rückschlagventils 70 gesehen stromab von diesem. Die Bohrung 66 hingegen wird von
der Bohrung 65 in öffnungsrichtung des Rückschlagventils 67 gesehen stromauf von
diesem angeschnitten. Eine durch einen Stopfen 72 verschlossene Bohrung 73 schneidet
die Bohrung 66 stromab vom Rückschlagventil 67 an. Ein Anschnitt der Bohrung 69
durch die Bohrung 73 erfolgt stromauf vom Rückschlagventil 70. Die Bohrung 65 wird
von einer in Achsrichtung verlaufenden Bohrung 74 angeschnitten, welche gegenüber
einer ebenfalls in Achsrichtung verlaufenden Bohrung 75 in der hinteren Steuerplatte
34 mündet.
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Die Bohrung 75 wird innerhalb der hinteren Steuerplatte 34 von einer
Querbohrung 76 angeschnitten, in die ein Rückschlagventil 77 eingesetzt wird, welches
von einem Stopfen 78 gehalten wird.
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Das Rückschlagventil 77 öffnet in Richtung auf eine die Bohrung 76
anschneidende ebenfalls axial verlaufende Bohrung 79-, die in den Ringkanal 9' mündet.
Die Bohrung 73 wird von eineraxialverlaufenden Bohrung 8Q angeschnitten. Die Bohrung
80 mündet gegenüber einer die hintere Steuerplatte 34 axial durchdringenden Ausnehmung
81, welche mit einer diametral gegenüberliegenden Ausnehmung 82 durch einen die
hintere Steuerplatte 34 umgebenden Ringraum 83 verbunden ist. Durch die Ausnehmungen
81 und 82 -kann Druckmittel zu den Zonen 10 und 11 gelangen.
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Die Funktion sei zunächst annand der Figur 1 erläutert. Unter der
Voraussetzung, daß das Druckmittel über die Leitung 20 zufließt, muß das Rückschlagventil~23
durchströmt werden. Aufgrund der Federbelastung entsteht dort ein Druckgefälle.
Das bedeutet, daß stromauf vom Rückschlagventil 23 ein höherer Druck herrscht als
stromab. Der höhere Druck pflanzt sich über die Leitung 27 und das Rückschlagventil
28 bis in den Druckraum 9 fort, während der niedrigere Druck über die Leitung 20
in die Zonen 12 und 13 gelangt. Da der Druck auf den Innenseiten 8 der Flügel 4
größer ist als der Druck auf die Außenseiten 5, werden die Flügel nach außen bewegt
und kommen dadurch in Kontakt mit der Kurvenbahn 6. Der Druck inx den Zonen 12 und
13 bewirkt ein Drehmoment auf die Flügel 4 und dadurch eine Drehung des Rotors 2
im Uhrzeigersinn. Die Zonen 10 und 11 werden dadurch zu Auslaßzonen, so daß das
Druckmittel über die Leitung 15 und das öffnende Rückschlagventil 19 abströmen kann.
Entsprechende Verhältnisse ergeben sich, wenn der Zulauf über die Leitung 15 erfolgt.
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Die Zonen 10 und 11 werden dann zu Druckzonen, während die Zonen 12
und 13 zu Auslaßzonen werden. Der Rotor dreht entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn.
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Wenn bei der gegenständlichen Ausführung die Zufuhr von Druckmittel
über die Bohrung 41 erfolgt,-pflanzt sich der Druck zunächst über die Bohrungen
50 und 51j die Querbohrung 52, das Rückschlagventil 53 und die Bohrung 54 in eine
der Ringnut 2' entsprechende Ringnut fort, wodurch das Druckmittel auf die Innenseiten
8' der Flügel 4' wirken kann. Gleichzeitig öffnet das Druckmittel das Rückschlagventil
43 und fließt über die Bohrungen 42, 48, 56 zur Ausnehmung 57 bzw. 59. Das Druckmittel
hat dadurch Zutritt zu den Zonen 12 und 13 und dreht den Rotor ' im Uhrzeigersinn.
Der ALfluß des Druckmittels aus den Zonen 10 und 1-1 erfolgt über die Ausnehmungen
81 und 82 sowie die Bohrungen 80 und 69 und das öffnende Rückschlagventil 70 in
die Bohrung ÜS. Da das Rückschlagventil 77 durch den Druck in der Bohrung 79 geschlossen
bleibt, kann kein hydraulischer
Kurzschluß stattfinden. Wenn in
umgekehrter Weise das Druckmittel über die Bohrung 65 zuströmt, pflanzt sich der
Druck über die Bohrungen 74, 75 und 76 sowie das sich öffnende Rückschlagventil
77 und die Bohrung 79 in die Ringnut 2' fort. Von dort aus werden die Innenseiten
8' der Flügel 4' vom Druckmittel beaufschlagt. Gleichzeitig strömt das Druckmittel
von der Bohrung 65'durch die Bohrung 66 und öffnet dort das Rückschlagventil 67.
Von dort aus gelangt das>Druckmittel über Die Bohrungen 73 und 80 zu den Ausnehmungen
81 und 82. Von den Ausnehmungen 81 und 82 strömt das Druckmittel weiter in die Zonen
10 und 11 und bewirkt dort vom Wellenende aus gesehen eine Drehung des Rotors 2'
entgegen dem Uhrzeigersinn.
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Die Zonen 12 und 13 werden dabei zu Auslaßzonen, so daß das Druckmittel
über die Ausnehmungen 57 und 59 sowie die Bohrungen 56 und 45und das sich öffnende
Rückschlagventil 46 in-die Bohrung 41 und von dort in eine weiterführende Rohrleitung
strömen kann. Das Rückschlagventil 53 bleibt infolge des Druckes in der, Bohrung
54 geschlossen, so daß kein hydraulischer Kurzschluß entstehen kann.
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Die Erfindung ist keinesfalls auf das Ausführungsbeispiel beschränkt.
Sie kann ebenso gut für einfachwirkende Flügelzellenmotoren oder für mehr als zweifachwirkende
angewendet werden.
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Selbstverständlich braucht das Gehäuse keine quaderförmige Form zu
haben, sondern kann auch zylindrisch ausgeführt sein. Ebenso läßt sich die Erfindung
auch dann anwenden, wenn auf eine "Cartridge-Ausführung" verzichtet wird. In einem
solchen Fall müssen natürlicn die zu dem Druckraum hin öffnenden Rückschlag- -ventile
ebenfalls in den Gehäuseteilen angeordnet sein. Als Rückschlagventile können selbstverständlich
auch Kugeln dienen, jedoch erscheint es empfehlenswert, handelsübliche Einbausätze
zu verwenden.