DE2547419B2 - Arbeitsmittelsteuerung für eine Drehkolbenmaschine - Google Patents

Description

vorstehen, wobei die Ventilscheiben entsprechend angeordnete, die Rolzen aufnehmende Öffnungen aufweisen, deren Durchmesser sich vom Durchmesser der Bolzen so unterscheidet, daß die Achse jeder Öffnung in einer Umlaufbahn um die Ach^c des zugeordneten Bolzens bewegt wird, aber durchmessergleich zur Umlaufbahn ist, die von der Achse des Zahnradringes durchlaufen wird.

In der US-PS 3561 893 ist eine Arbeitsmittelsteuerung beschrieben, welche ebenfalls einen mehrbogigen Rotor und einen Mantel besitzt. Eine Anzahl von Bolzen greift in im mehrbogigen Rotor vorhandene Bohrungen ein, während ihre anderen Enden in Bohrungen in einer Verteilerscheibe eingreifen. Da der Mittelpunkt des mehrbogigen Rotors sich um den Mittelpunkt des Mantels bewegt, sind kreisförmige Bohrungen vorgesehen, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser der erwähnten Kreisbewegung einschließlich der Bolzenstärke ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Arbeitsmittelsteuerung der Drehkolbenmaschine ist der Arbeitsmittelverlauf so ausgebildet, daß nicht nur die Widerstände auf ein Minimum reduziert sind, sondern es wird eine genaue und gleichmäßige Steuerung bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine sichergestellt, wobei gleichzeitig die Wärmeentwicklung gering gehalten wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer Drehkolbenmaschine,

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Axialschnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3, 4, 5, 6, 7 Querschnitte gemäß den Linien 3-3, 4-4, 5-5, 6-6, 7-7,

Fig. 8 eine Teilansicht im Schnitt und teilweise schaubildlich auf einen der Dichtringe gemäß Fig. 2 und 7.

Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Arbeitsmittelsteuerung ein Gehäuse I auf, das aus einem hohlen Mittelteil 2 und zwei gegenüberliegenden Endkappen 3 besteht. Das Mittelteil 2 umfaßt einen Außenmantel 4 und einen inneren zylindrischen Gehäusernantel 5, der gegen Drehung gegenüber dem Außenmantel 4 durch Anschläge 6 od. dgl. (Fig. 3 und 4) gesichert ist. Im mittleren Teil des Außenmantels 4 und des Gehäusemantels 5 ist ein Einlaß 7 vorgesehen, wobei der Außenmantel 4 weiterhin eine Belüftungsöffnung 8 (Fig. 1) aufweist. Der Gehäusemantel 5 ist weiterhin mit einem Paar von axial im Abstand voneinander angeordneten, inneren, stationären Zahnrädern 9 ausgerüstet. Innerhalb der einander gegenüberliegenden Endteile des Gehäusemantels 5 sind zwischen den Zahnrädern 9 und den zugehörigen Endkappen 3 ein Paar von ringförmigen Dichtplatten 10 angeordnet, wobei das gesamte Gehäuse über Maschinenschrauben Il zusammengehalten wird, die in entsprechende Bohrungen in den gegenüberliegenden Enden des Außenmantels 4 vorgesehen sind. Die Endkappen 3 weisen Auslaßöffnungen 12 für das Arbeitsmittel auf. In den Endkappen 3 sind weitere Öffnungen 13 vorgesehen, die mit der Belüftungsöffnung 8 über verschiedene Kanäle in den Endkappen 3 in Verbindung stehen, und zwar zwischen dem Außenmantel 4 und dem Gehäusemantel 5. Eine langgestreckte Antriebswelle 14 ist drehbar in Lagern 15 in den Endkappen 3 und über entsprechende Drucklager 16 gelagert. Ein Ende der Welle 14 endet in einer der Endkappen 3, wobei dieses Ende nach außen über die Deckelplatte 17 (Fig. 2) verschlossen ist. Das gegenüberliegende Ende der Welle 14 springt nach außen durch die Endkappe 3 vor, und zwar unter Zwischenschaltung einer üblichen Staubdichtung 18 und ist mit einer Keilnute 19 versehen. Wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist, erstreckt sich die Welle 14 axial zum Gehäuse 1 und liegt k<>axial zu dem durch die Zahnräder 9 gebildeten Innengetriebe.

Die Welle 14 weist einen kerbverzahnten Bereich 20 axial innerhalb der Lager 15 auf, der zum Anschluß verschiedener sich mit der Welle 14 drehender EIemente. dient. Die Rotoren haben Verteilerscheiben 23 mit einer Abstandshülse 24, die zwischen den benachbarten Verteilerscheiben 23 angeordnet ist. Die Verteilerscheiben 23 haben axial einander gegenüberliegende flache Oberflächen und weisen zusammen mit der Abstandshülse 24 axiale Kerbverzahnungen auf, die dicht in die Kerbverzahnung 20 der Welle 14 greifen. Die äußeren Randbereiche der Verteilerscheiben 23 bilden Zähne, die in kämmendem Eingriff mit Zähnen 25 der Fortsätze 22 stehen. Wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist, sind die Verteilerscheiben 23 in axialem Abstand voneinander angeordnet und mit einer Vielzahl von umfangsmäßig im Abstand voneinander vorgesehenen Durchlaßwegen 26 für das Arbeitsmittel ausgerüstet. Bei dem nachfolgend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Wege 26 in jeder Verteilerscheibe 23 vorgesehen. In den Verteilerscheiben 23 sind die Fortsätze 22 mit umfangsmäßig sich erstreckenden Schlitzen 27 ausgerüstet, die innen im inneren Ende der Einlaßöffnung 7 angeordnet sind. Im zusammengebauten Zustand des Rotors 21 bilden die Fortsätze 22, die axial außerhalb der Verteilerscheiben 23 liegen, Ringflansche, deren Zähne 25 im nachfolgenden als »Innenzähne« 25 bezeichnet werden. Jeder der Innenzähne 25 liegt axial innerhalb der stationären Zahnräder 9.

Ein Paar zweiter Rotoren 28 ist auf der Welle 14 axial außerhalb gegenüber den Verteilerscheiben 23 mittels der Kerbverzahnung festgelegt, wobei weitere Abstandshülsen 24 zwischen die Verteilerscheiben 23 und die zweiten Rotoren 28 eingesetzt sind. Gemäß der dargestellten Ausführungsform der Erfindung weisen die zweiten Rotoren 28 im Querschnitt die Form von gleichseitigen Dreiecken auf, die äußere Bogen 29 bilden. Aus den Fig. 3 bis 6 ist ersichtlich, daß die zweiten Rotoren 28 koaxial zur Welle 14 liegen. Jeder der zweiten Rotoren 28 trägt exzentrisch ein Paar von Mänteln 30 (Fig. 6), die Bögen 31 aufweisen, die in ihrer Anzahl eins mehr aufweisen als die Bögen 29 der zweiten Rotoren 28. Die Mantel 30 sind in der Lage, eine L'inlaufbewegung auszuführen, wobei ihre Achsen sich in einer Umlaufbahn um die gemeinsame Achse der zweiten Rotoren 28 und der Welle 14 bewegen. Die Fig. 2 bis 4 zeigen, daß einer der Mäntel 30 winkelmäßig gegenüber dem anderen Mantel 30 versetzt ist, so daß die Achsen der Mäntel 30 in diametral gegenüberliegenden Bereichen der gemeinsamen Achse der zweiten Rotoren 28 liegen. In Fig. 2 ist die Achse des einen Manlels bei A liegend eingezeichnet, während die Achse des anderen bei B liegt. Die gemeinsame Achse der Welle 14 und der zweiten Rotoren 28 ist bei C eingezeichnet. Die Mantel 30 haben äußere zylindrische Oberflä-

clien, auf denen drehbar Zahnradringe 32 gelagert sind, die jedes ein axial im Abstand angeordnetes äußeres erstes Zahnrad 33 und zweites Zahnrad 34 bilden, die in kämmendem Eingriff mit den zugeordneten Zahnrädern 9 und 25 stehen. Die Zahnradringe 32 werden auf gemeinsamen Umlaufbahnen mit den Mänteln 30 gehalten, wobei die Zahnräder 33 und 34 einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweisen als die zugeordneten Zahnräder 9 und 25. Die winkelmäßige Verschiebung zwischen den Mänteln 30 bewirkt, daß die Zahnräder 33 und 34 eines Zahnradringes 32 mit den Innenzahnrädern 9 und 25 an einem Punkt in Eingriff stehen, der diametral gegenüber dem Eingriffspunkt der zugeordneten Zähne des anderen Zahnradringes 32 mit den anderen Innenzähnen 9 und 25 ist.

Ein Paar von ringartigen plattenförmigen Verteilerscheiben 35 sind auf der Welle 14 vernutet, um sich damit mit der Welle gemeinsam zu drehen, und zwar jedes axial innerhalb der Dichtplatten 10. Jede Dichtplatte 10 weist eine Ringnut 36 auf zur Aufnahme eines Dichtringes 37 aus Gummi oder anderen elastischen Werkstoffen, der vorzugsweise mit einem üblichen O-Ring 38 zusammenwirkt. Aus Fig. 8 ist erkennbar, daß der Dichtring 37 vorzugsweise Y-förrnig ausgebildet ist, um derart einen ringförmigen Teil 38 zu schaffen, der divergierende Flansche 40 aufweist, wobei das Teil 39 in der Nut 36 aufgenommen wird und die Flansche 40 zwischen jeder Verteilerscheibe 35 und der benachbarten Dichtplatte 10 abgeflacht eingelegt wird. Jede Verteilerscheibe 35 ist so ausgebildet, daß eine Vielzahl von umfangsmäßig im Abstand voneinander angeordneten Durchlässen 41 gebildet werden. In den Ausführungsbeispielen sind drei dargestellt. Jede Verteilerscheibe 35 ist axial im Abstand vom benachbarten zweiten Rotor 28 über eine Abstandshülse 24, die auf der Welle 14 versplintet ist, festgelegt. Die Welle 14 wird gegen Axialbewegungen im Gehäuse 1 durch ein Paar von Ringen 42 gelagert, die in Umfangsnuten 43 in der Welle 14 in Nähe der axialen inneren Enden der Lager 15 angeordnet sind. Die Ringe 42 erhalten weiterhin die Rotoren 21 und 28 und auch die Verteilerscheiben 35 in ihrer korrekten Lage auf der Welle 14 unter Zwischenschaltung eines Paares von Ringen 44 und einer Vielzahl von Federdichtungen 45. Die Anzahl der Dichtungen 45 kann variiert werden, um damit die Änderungen in den Herstellungstoleranzen der verschiedenen Bauteile auszugleichen.

Jeder der zweiten Rotore 28 und der zugeordneten Mantel 30 ist mit einer axial inneren und äußeren Ventilscheibe 46 und 47 ausgerüstet, die drehbar auf den jeweiligen Abstandshülsen 24 gelagert sind, wobei die axial gegenüberliegenden Flächen der Ventilscheiben 46 gleitbar den benachbarten Seiten der ringförmigen Vcrteilerscheiben 23 und den inneren Enden der benachbarten zweiten Rotoren 28 und deren zugeordneten Mänteln 30 und Zahnradringen 32 anliegen. Die axial gegenüberliegenden Flächen der Ventilscheiben 47 liegen Seite an Seite mit den benachbarten Vcrteilerscheiben 35 und den axial äußeren Endflächen des zweiten Rotors 28, den zugeordneten Mänteln 30 und Zahnradringen 32. Die Vcntilscheibcn 46 und 47 arbeiten mit den zugeordneten Rotoren 28 und den Mänteln 30 derart zusammen, daß eine Arbeitskammer 48 gebildet wird, die aufeinanderfolgend expandiert und sich zusammenzieht, und zwar während der Drehbewegung der Welle 14 und der Dreh- und Umlauf bewegung der Mantel 30. Jede der Ventilscheiben 46 und 47 hat eine Vielzahl von Mediendurchlässen 49 und 50, die mit verschiedenen Arbeitskammern 48 in fluchtenden und

j nicht fluchtenden Kontakt kommen können, ebenso wie mit verschiedenen Wegen 26 und den Durchlässen 41 im ersten Rotor 21 und den Verteilerscheiben 35. Bei der dargestellten Ausführungsform sind vier Durchlässe 49 in den Ventilscheiben 46 und 47 vorge-

Ki sehen.

Die Vorrichtungen zur Einleitung einer Drehbewegung auf die Ventilscheiben 46 und 47 in Abhängigkeit von der Umlaufbewegung der Mantel 30 umfassen eine Vielzahl von Bolzen 51, die sich axial nach

π außen aus den Mänteln 30 erstrecken, und zwar in umfangsmäßig im Abstand voneinander angeordneten Öffnungen 52, die sich axial durch die Ventilscheiben 46 und 47 erstrecken. Die Bolzen 51 nehmen an der Umlaufbewegung gemeinsam mit den zugeordneten Mänteln 30 innerhalb der Öffnungen 52 teil, wobei der Relativdurchmesser der Bolzen 51 und der zugeordneten Öffnungen 52 und die Anordnung der Öffnungen 52 so sind, daß die Bolzen 51 gleitend an den Ringwandungen der Öffnungen 52 anliegen. Auf

2-j diese Weise nehmen die Ventilscheiben 46 und 47 lediglich an der Drehbewegung um die Achse der Welle 14 teil, wobei die Einleitung der Bewegung durch die Drehbewegung der zugeordneten Mantel 30 während der Umlaufbewegung derselben er-

jo folgt.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform fluchten die Medienwege bzw. -durchlässe 41 in der Verteilerscheibe 35 mit den Auslaßöffnungen 12 durch einen Ringweg, der durch die Dichtplatten 10 und die zugeordneten Ringe 44 gebildet wird (Fig. 2). Es ist offensichtlich, daß die Vorrichtung als Arbeitsmittelmotor oder Arbeitsmittelpumpe mit den gleichen Möglichkeiten benutzt werden kann. Wenn die Vorrichtung als Motor arbeiten soll, wird das Arbeitsmittel, wie beispielsweise Druckluft, in das Innere des Gehäuses 1 durch die Einlaßöffnung 7 eingeführt, von wo sie radial nach innen durch die Schlitze 27 des ersten Rotors 21 und axial nach außen durch die Wege 26 und die miteinander fluchtenden Arbeitsmitteldurchlässe 49 in eine der Arbeitskammern 48 gelangt und dort bewirkt, daß diese Kammern ausgedehnt werden, indem den Mänteln 30 eine Umlaufbewegung erteilt wird. Gleichzeitig wird die in der sich zusammenziehenden Arbeitskammer 48 vorhandene Luft eine Auslaßöffnung über die fluchtenden Durchlässe 41 und 50 eröffnet, und zwar nach außen übei die Kanäle 12. Während der Umlaufbewegung des Mantels 30 und der Zahr.radringe 32 bewirkt der Eingriff der Zahnräder 33 und 34 mit den zugeordneter Innenrädern 9 und 25 eine Drehbewegung des erster Rotors 21 und der Welle 14. Wenn die Welle 14 dreht so tut dies auch der zweite Rotor 28. Die Anzahl unc die Anordnung der Wege 26 und 49 und der Eingrifl zwischen dem Zahnradring 32 und dem Rotor 21 be-

bo wirkt, daß einer der Wege 26 mit einem DurchlaC 49 fluchtet, wenn der Durchlaß 49 mit einer expandierenden Arbeitskammer 48 in Übereinstimmung steht Gleichzeitig steht einer der Durchlässe 41 mit einerr Durchlaß 50 in Verbindung und mit einer der kon

_b5 traktierenden Arbeitskammern 48, um damit eine Abgabe der Luft aus der kontraktierenden Arbeite kammer 48 zu einer benachbarten Gruppe der Kanal« 12 zu ermöglichen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Arbeitsmittelsteuerung für eine Drehkolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem mit einer Welle drehfest verbundenen mehrbogigen Rotor und einem exzentrisch umlaufenden, einen Bogen mehr aufweisenden Mantel, welcher über eine Außenverzahnung mit einem stationären innenverzahnten Gehäusemantel kämmt und welcher beidseitig jeweils von einer mit dem Mantel umlaufenden Ventilscheibe und einer Verteilerscheibe begrenzt ist, welche beide auf der einen Seite den axialen Arbeitsmittelzufluß zu den Arbeitskammern und auf der anderen Seite den axialen Arbeitsmittelabfluß steuern, dadurch gekennzeichnet, daß

a) auf gleicher Welle eine weitere Drehkolbenmaschine gleicher Bauart angeordnet ist, wobei im Bereich der Trennebene beider Maschinen im Gehäusemantel (5) eine Einlaßöffnung (7) für beide Maschinen vorgesehen ist,

b) die Verteilerscheiben (23, 35) drehfest mit der Welle (14) verbunden sind, wovon die einander benachbarten Verteilerscheiben (23) beider Maschinen an ihren Umfangen jeweils einen achsparallelen, die Ventilscheibe (46) überkragenden Fortsatz (22) mit Innenverzahnung (25) aufweisen,

c) auf den Mänteln (30) beider Maschinen jeweils ein Zahnradring (32) konzentrisch angeordnet ist, der abgestuft ein erstes (33) und ein zweites (34) Zahnrad aufweist, wobei das erste Zahnrad (33) mit dem innenverzahnten Gchäusemantel (5) und das zweite Zahnrad (34) mit dem innenverzahnten achsparallelen Fortsatz (22) der Verfeilerscheibe (23) kämmt, und

d) das Arbeitsmittel durch die gemeinsame Einlaßöffnung (7), über den zwischen beiden Maschinen verbleibenden Raum, durch in den benachbarten Verteiler- und Ventilscheiben (23,46) befindliche Öffnungen (26, 41, 49, 50) den Arbeitskammern (48) zugeführt und über in den anderen Ventil- und Verteilerscheiben (47, 35) befindliche Öffnungen (50, 52. 41) durch in anschließenden Seitenteilen vorgesehene Auslaßöffnungen (12) abgeführt wird.

2. Arbeitsmittelsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel der Ventilscheiben (46,47) mit dem Mantel (30) aus einer Vielzahl von Bolzen (51) bestehen, die axial an gegenüberliegenden Enden des Mantels (30) vorstehen, wobei die Ventilscheiben (46, 47) entsprechend angeordnete, die Bolzen (51) aufnehmende Öffnungen (52) aufweisen, deren Durchmesser sich vom Durchmesser der Bolzen so unterscheidet, daß die Achse jeder Öffnung (52) in einer Umlaufbahn um die Achse des zugeordneten Bolzens (51) bewegt wird, aber durchmessergleich zur Umlaufbahn ist, die von der Achse des Zahnradringes (32) durchlaufen wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsmittel-Steuerung für eine Drehkolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem mit einer Welle drehfest verbundenen mehrbogigen Rotor und einem exzentrisch umlaufenden, einen Bogen mehr aufweisenden Mantel, welcher über eine Außenverzahnung mit einem stationären innenverzahnten Gehäusemantel kämmt und welcher beidseitig jeweils von einer mit dem Mantel umlaufenden Ventilscheibe und einer Verteilerscheibe begrenzt ist, welche beide auf der einen Seite den axialen Arbeitsmittelzufluß zu den Arbeitskammern und auf der anderen Seite den axialen Arbeitsmittelabfluß steuern.

Eine derartige Arbeitsmittelsteuerung für eine Drehkolbenmaschine ist aus der DE-OS 1964978 bekanntgeworden. Bei dieser bekannten Arbeitsmittelsteuerung wird das Arbeitsmittel von Arbeitsmitteltaschen über Kanäle zugeführt, die eine Reihe von Öffnungen aufweisen, die sich axial durch die Ventilscheibe hindurcherstrecken, die durch Nieten am Mantel befestigt ist. Mit den genannten öffnungen steht eine entsprechende Anzahl von langgestreckten, gekrümmten Druckmittelkanälen in Verbindung, die in der Wandfläche des Mantels ausgebildet sind und in die entsprechende Arbeitskammern münden.

Das Arbeitsmittel in der bekannten Maschine ist also gezwungen, auf seinem Weg zu den Arbeitskammern verschiedene Widerstände zu überwinden, was sich nachteilig auf den Wirkungsgrad auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Arbeitsmittelsteuerung für eine Drehkolbenmaschine der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die hinsichtlich des Aufbaus und einer verlustarmen Strömung optimal arbeitet. Gemäß der Erfindung geschieht dies dadurch, daß

a) auf gleicher Welle eine weitere Drehkolbenmaschine gleicher Bauart angeordnet ist, wobei im Bereich der Trennebene beider Maschinen im Gehäusemantel eine Einlaßöffnung für beide Maschinen vorgesehen ist,

b) die Verteilerscheiben drehfest mit der Welle verbunden sind, wovon die einander benachbarten Verteilerscheiben beider Maschinen an ihren Umfangen jeweils einen achsparallelen, die

' Ventilscheibe überkragenden Fortsatz mit Innenverzahnung aufweisen,

c) auf den Mänteln beider Maschinen jeweils ein Zahnradring konzentrisch angeordnet ist, der abgestuft ein erstes und ein zweites Zahnrad aufweist, wobei das erste Zahnrad mit dem innenverzahnten Gehäusemantel und das zweite Zahnrad mit dem innenverzahnten achsparallelen Fortsatz der Verteilerscheibe kämmt und

d) das Arbeitsmittel durch die gemeinsame Einlaßöffnung, über den zwischen beiden Maschinen verbleibenden Raum, durch in den benachbarten Verteiler- und Ventilscheiben befindliche Öffnungen den Arbeitskammern zugeführt und über in den anderen Ventil- und Verteilerscheiben befindliche Öffnungen durch in anschließenden Seitenteilen vorgesehene Auslaßöffnungen abgeführt wird.

Zur Einleitung einer Drehbewegung der Ventilscheiben in Abhängigkeit von der Umlaufbewegung der Mantel sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Verbindungsmittel der Ventilscheiben mit dem Mantel aus einer Vielzahl von Bolzen bestehen, die axial an gegenüberliegenden Enden des Mantels