DE2626449A1 - Dreharbeitsmaschine mit verschiebbaren, insbesondere ausfahrbaren und einziehbaren arbeitselementen wie fluegeln oder kolben - Google Patents

Description

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HÖGER - STELLRECHT - Gf?IES£BACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Idram Engineering Company Est. Vaduz, Liechtenstein

Dreharbeitsmaschine mit verschiebbaren, insbesondere ausfahrbaren und einziehbaren Arbeitselementen wie Flügeln oder Kolben

Die Erfindung betrifft eine Dreharbeitsmaschine mit verschiebbaren, insbesondere gesteuert ausfahrbaren und einziehbaren Arbeitselementen wie Flügeln oder Kolben, insbesondere Vakuumpumpe, volumetrische Pumpe, volumetriseher Kompressor oder Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Rotor mit an diesem ver-

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schwenkbar angeordneten Flügeln oder Kolben sowie aus einem Stator, in dessen Innerem der Rotor drehbar angeordnet ist, wobei die Flügel oder Kolben mit der inneren zylindrischen Statorwand in Wirkverbindung treten, ferner bestehend aus einem Steuermechanismus zur Bestimmung der winkelmäßigen Position der Flügel oder Kolben mit Bezug auf ihre Schwenkachse am Rotor.

Es sind schon eine Vielzahl von Lösungen vorgeschlagen worden für die Verschiebung von Flügeln oder Schaufeln mit Bezug auf die innere Statorfläche und mit Bezug auf ihre eigene Schwenkachse bei solchen Dreharbeitsmaschinen, wobei jedoch gleich darauf hingewiesen werden kann, daß auf diesem Gebiet noch keine Systeme mit Kolben entwickelt wurden.

Bei bestimmten bekannten Arbeitsmaschinen, die eine Drehbewegung durchführen, ist der Steuermechanismus für die Winkelposition von Flügeln oder Schaufeln zentral im Inneren des Rotors angeordnet. Ein solcher Steuermechanismus kann mehrere Pleuelstangen aufweisen, die exzentrisch angeordnet sind und die jeweils direkt mit einem Flügel verbunden sind.

Es ist ebenfalls schon eine eine Drehbewegung ausführende Brennkraftmaschine vorgeschlagen worden, die über mittels Zentrifugalkraft oder durch einen Steuermechanismus verschiebbare Arbeitsflügel verfügt, wobei der Steuermechanismus Zahnräder oder Getriebesysteme umfaßt, die mit einem Innenzahnrad des Stators im Eingriff sind.

Bei einer anderen bekannten, eine Drehbewegung ausführenden

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Brennkraftmaschine werden die schwenkbar am Rotor montierten Flügel von einem Pleuelstangenmechanismus gesteuert, der so ausgebildet ist, daß der Flügel ständig in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Stators zur Bildung einer dichten Kammer gebracht wird. Die Steuerung der Flügel erfolgt hier mit Hilfe einer exzentrischen Anordnung, die von einem Ritzel angetrieben wird, v/elches mit einem zentralen Zahnrad kämmt, das auf die Achse des Stators aufgekeilt ist. Diese Zahnradsysteme sind im RotorZentrum montiert.

Desweiteren ist es bekannt, am Rotor schwenkbar angeordnete Flügel in ihrer Bewegung ausgehend von einem übertragungssystem zu steuern, welches auf jeder Seite des Rotors Zahnräder umfaßt, die Pleuelstangen antreiben, die mit den Flügeln verbunden sind. Die Zahnräder kämmen mit einem Ritzel, welches auf der Statorachse aufgekeilt ist.

Bei einer weiteren bekannten, eine Drehbewegung ausführenden Maschine erfolgt die Führung der Oszillationsbewegungen von Flügeln ausgehend von einer Nut oder Ausnehmung, die eine elliptische Form aufweist und in jede seitliche Wandung des Stators eingearbeitet ist; in dieser Nut verschieben sich Kontaktschuhe oder Gleitsteine, die mit den Flügeln verbunden sind.

Schließlich sind bei einer weiteren bekannten Konstruktion die elliptischen Ausnehmungen oder Nuten durch exzentrische Nuten ersetzt, in welchen sich mit den Flügeln formschlüssig verbundene Gleitstücke befinden.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die bisher bekannten,

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eine Drehbewegung ausführenden !Maschinen von kompliziertem und kostspieligem Aufbau sind, daß sie eine erhebliche Anzahl von (beweglichen) mechanischen Organen benötigen mit der Folge, daß sich die Reibung der Maschine erhöht und in entsprechender Weise der Wirkungsgrad verringert. Ein weiterer Nachteil bekannter Systeme besteht darin, daß die Drehgeschwindigkeiten begrenzt sind.

Darüber hinaus handelt es sich bei den tatsächlich gebauten und realisierten Systemen um Flügel oder Schaufeln, die geführt sind, nicht um Kolben.

Bei weiteren bekannten Dreharbeitsmaschinen werden im übrigen die Flügel durch die Zentrifugalkraft nach außen geworfen oder geschleudert, wobei sie sich in die innere Oberfläche des Stators einarbeiten können oder wobei sie sich in ihrer Lagerausnehmung verklemmen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteilen zu begegnen und eine Dreharbeitsmaschine zu schaffen, die über eine einfache, störungssichere Steuerung für den Bewegungsablauf der einzelnen Arbeitselemente verfügt und hohe Drehgeschwindigkeiten zuläßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der eingangs genannten Dreharbeitsmaschine und besteht erfindungsgemäß darin, daß der Steuermechanismus für die Winkelposition der verschiebbaren Arbeitselemente mindestens eine Pleuelstange aufweist, die direkt mit einer Achse verbunden ist, die mit Bezug auf die Achse des Rotors exzentrisch versetzt angeordnet

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ist, und daß die Pleuelstange gelenkig mit einem Hebel verbunden ist, der an dor Schwenkachse des zugeordneten verschiebbaren Arbcitselementes befestigt ist.

Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine unterscheidet sich von den bekannten Maschinen darin, daß der Steuermechanismus für die Bestimmung der winkelmäßigen Position der ausfahrbaren und einziehbaren Arbeitselemente Pleuelstangen umfaßt, die mit diesen Arbeitselementen in Wirkverbindung stehen und direkt mit einer mit Bezug auf die Rotorachse exzentrisch angeordneten Achse verbunden sind.

Man gelangt auf diese Weise zu einer Arbeitsmaschine, die mit Flügeln oder Kolben arbeitet und die die Möglichkeit bietet, zu einer einwandfreien Dichtigkeit des Systems und zu sehr hohen Drücken zu gelangen, desgleichen gelingt es mit der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine, sehr hohe Vakuum zu erreichen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung Aufbau und Wirkungsweise von näheren Ausführungsbeispielen der Erfindung im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt entlang der Linie 1-1 der Fig. 2 durch ein erstes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ,

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Darstellung der Fig. 1, wobei der Steuermechanismus dargestellt ist entlang der Diagonalen des Stators des

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viereckigen Schnitts,

Fig. 3 zeigt eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 und 2,

Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 5 eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 4 und

Fig. 6 zeigt in perspektivischer, auseinandergezogener Darstellung dieses Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5,

Fig. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 7-7 der Fig. 8 eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 8 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 8-8 der Fig. 7 und

Fig. 9 zeigt dieses Ausführungsbeispiel in perspektivischer, auseinandergezogener Darstellung,

Fig.10 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 10-10 der Fig. 11 eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.11 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 11-11 der Fig. 10 und

Fig. 12 zeigt die perspektivische Darstellung dieses Ausführungsbeispiels in auseinandergezogener Form,

Fig.13 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 13-13 der Fig. 14 eines fünften Ausführungsbeispiels,

Fig.14 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 14-14 der Fig. 13 und

Fig. 15 zeigt dieses Ausführungsbeispiel der Fig. 13 und 14 in perspektivischer, auseinandergeζοgener Form,

Fig. 16 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 16-16 der Fig. 17 eines sechsten Ausführungsbeispiels,

Fig.17 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 17-17 der Fig. 16,

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Fig.18 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 18-18 der Fig. und

Fig.19 zeigt dieses letzte Ausführungsbeispiel in einer auseinandergezogenen, perspektivischen Darstellungsform.

Die in den Fig. 1-3 dargestellte Umlauf- oder Drehsystemmaschine (machine rotative), die im folgenden lediglich noch als Arbeitsmaschine bezeichnet wird, umfaßt einen Rotor 10 sowie einen Stator 13, in dessen Innerem sich der Rotor 10 dreht. Der Rotor 10 verfügt über einziehbare bzw. zurückziehbare, auf jeden Fall bewegbare Flügel oder Schaufeln 11, die schwenkbar an Achsen 12, 12' gelagert sind. Der Rotor 10 ist an seinem einen Ende mit einer Mitnahmewelle 14 (Antriebs- oder Abtriebswelle) versehen und an dieser gelagert, dabei ist die geometrische Achse dieser Welle gegenüber der Achse oder Mittellinie 16' des Stators 13 verschoben und daher exzentrisch angeordnet; am anderen Ende des Rotors 10 befindet sich ein Lagerelement 22, welches in einem Deckel 16 angeordnet ist, der am Stator 13 befestigt ist. Die Exzentrizität zwischen Rotor- und Statorachse ist in den Fig. 1 und 2 durch den Abstand e angegeben, der die beiden geometrischen Achsen trennt.

Der Stator 13 verfügt über zwei seitliche Deckel 15 und 16. Der Deckel oder die Abdeckung 15 verfügt über ein Lager 17 für die Welle 14 des Rotors 10, in ähnlicher Weise nimmt der Dekkel 16 ein Lager 17' für das formschlüssig mit dem Rotor 10 verbundene Lagerelement 22 auf. Dieser Deckel 16 umfaßt des weiteren einen Steuermechanismus für die Winkelposition der Schaufeln oder Flügel 11, die diese um ihre Schwenkachse 12, einnehmen. Die Schwenkachsen 12, 12' verlaufen parallel zur

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Hauptwelle 14 des Rotors 10, wobei die Schwenkachse 12' langer als die Schwenkachse 12 ist.

Eine kreisförmige Platte oder Lagerschale 18 enthält Lager 19 für diese Schwenkachsen 12, 12' des Rotors. Am anderen Endbereich des Rotors 10 sind die Achsen 12' von Lagern 20 gehalten, die am rückwärtigen Teil 21 des Lagerelements 22 montiert sind, welches über eine zylindrische Wandung verfügt und, wie schon erwähnt, drehbar im Lager 17' des Deckels 16 des Stators gelagert ist.

Der Steuermechanismus für die rückziehbaren Flügel weist für jeden Flügel eine Pleuelstange 23 auf, die mit ihrem einen Ende auf der Achse 16' gelagert ist, die einstückig oder ortsfest mit dem Deckel 16 ausgebildet ist, der seinerseits einen Teil des Stators 13 bildet. Der andere Endbereich jeder Pleuelstange 23 ist bei 25 mit einem beispielsweise gabelartig ausgebildeten Hebel 24 verbunden, der auf der Schwenkachse 12 oder 12' des jeweiligen Flügels 11 festgekeilt oder auf sonstige Weise befestigt ist. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß sich die Schwenkachse 25 des Pleuels 23 mit dem Hebel 2 4 im Krümmungsmittelpunkt des Endbereiches des Flügels 11 befindet.

Die insoweit beschriebene Arbeitsmaschine kann als Kompressor, als Vakuumpumpe, als volumetrische Pumpe oder als Turbine verwendet werden.

Der Darstellung der Ficj. 2 läßt sich das Anwendungsbeispiel der Arbeitsmaschine als Kompressor entnehmen; hierbei verfügt

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der Stator 13 über eine Ansaugöffnunq 26 und eine Auslaßöffnung 27; diese Öffnungen erstrecken sich über die gesamte innere Wandlänge des Stators 13, die von den Flügeln 11 überstrichen wird .

Der Arbeitsablauf einer solchen Rotationsmaschine ist dann wie folgt:

Durch die Mitnahmewelle 14, die an einen nicht dargestellten Motor angekoppelt sein kann, wird der Rotor 10 in Richtung des Pfeiles F in Drehung versetzt. Diese Drehbewegung wird auch den Flügeln 11 mitgeteilt, deren Achsen 12, 12' ihrerseits die mit den Pleueln 23 verbundenen Hebel oder Gabelhebel 24 mitnehmen. Auf Grund der Exzentrizität der Achse 16 mit Bezug auf die Rotorachse und auf Grund einer entsprechend festgelegten Länge der Pleuelstange 23, d.h. infolge der besonderen Position des Schwenkpunktes 25 dieses Pleuels 23 am Gabelhebel 24, v/erden die Flügel 11 um ihre Schwenkachsen 12, 12' in einer solchen Weise verschwenkt, daß der Endbereich jedes Flügels 11 sich während der Drehbewegung des Rotors 10 tangential zur inneren zylindrischen Oberfläche des Stators 13 verschiebt.

Wenn sich daher der Rotor 10 in Richtung des Pfeiles F dreht, wobei sich der Flügel 11 in der in Fig. 2 dargestellten Position befindet, dann wird durch die Öffnung 26 ein vorgegebenes Fluidumvolumen, d.h. eine bestimmte Menge eines flüssigen oder gasförmigen Stoffes angesaugt. Das angesaugte Fluidumvolumen wird dann in dem Raum, der von den beiden sich diametral gegenüberliegenden Flügeln 11 gebildet v/ird, v/eitertransportiert und wird durch die Auslaßöffnung 27 ausgeschoben, wodurch ein Arbeitszyklus beendet ist.

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Die beschriebene Arbeitsmaschine ist in ihrer Herstellung äußerst einfach und wirtschaftlich, sämtliche Teile weisen elementare geometrische Formen auf. Zur Herstellung einer solchen Arbeitsmaschine sind keine hochgenauen Arbeitsvorgänge erforderlich, auch ermöglicht die geringe Anzahl der verwendeten Teile eine erhebliche Gewichtsverminderung der Maschine. Im Vergleich zu anderen Dreharbeitsmaschinen ist die vorliegende Arbeitsmaschine wegen der geringen Anzahl benötigter Teile von geringen Abmessungen und weist nur einen bescheidenen Raumbedarf auf.

Darüber hinaus erlauben die mögliche erhebliche exzentrische Anordnung des Rotors mit Bezug auf den Stator, das Fehlen jeder Reibung zwischen den Flügeln und dem Stator und die Gleichgewichtsanordnung sehr große Durchflußleistungen, die Unterdrückung jeglicher Schmierung in der Arbeitskammer, sehr hohe Drehgeschwindigkeiten und einen außerordentlich stark erhöhten Gesamtwirkungsgrad. Dies ist im wesentlichen auch auf die zwangsweise Führung der Flügel mit Bezug auf die innere Statorwandung zurückzuführen.

Bei dem zweiten, in den Figuren 4-6 dargestellten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung verfügt die Dreharbeitsmaschine über einen Rotor 28, dessen Mitnahmewelle 29, die einstükkig oder formschlüssig mit einer Scheibe 29" ausgebildet ist, drehbar in einem Lager 30 gelagert ist, welches im Deckel 31 des Stators 32 montiert ist. Das andere Ende des Rotors 2 8 verfügt wiederum über ein Lagerelement 33, welches in einem Lager, beispielsweise einem Kugellager 34 drehbar gelagert ist, das von einem zweiten Deckel 35 des Stators gehalten ist. Dieser

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Deckel 35 enthält auch den Steuermechanismus für die Pleuelstangen, wie weiter unten noch genauer erläutert wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei Flügel 36 von V-förmigem Aufbau am Rotor 28 montiert und verfügen über Längsschwenkachsen 37, 37', die jeweils in den weiter vorn schon erwähnten vorderen und rückwärtigen Scheiben 33 und 29' gelagert sind. Dabei sind die Achsen oder Achsstummel 37 länger als die Achsen 37' und erstrecken sich in den Deckel 35 hinein, wo sie Pleuelstangen 28 aufnehmen, die mit einer Achse oder Welle 39 verbunden sind, die einstückig am Deckel 35 befestigt und mit Bezug auf die Rotorachse 28 exzentrisch angeordnet ist. Mit jeder der Achsen 37 sind Gabelhebel 40 verbunden, beispielsweise auf diese aufgekeilt, deren freies Ende jeweils mit dem freien Ende eines Pleuels 38 so verbunden ist, daß der gemeinsame Lagerpunkt von Pleuel und Gabelhebel sich innerhalb der V-förmigen Ausbildung des jeweils zugeordneten Flügels 36 befindet. Der symmetrische Teil jedes Flügels 36 mit Bezug auf die Spitze der V-Form verschiebt sich in Kontakt mit der Wand'des Rotors 28, die die Ausnehmung zur Aufnahme dieses Flügels bildet.

Die Arbeitsweise dieses zweiten Ausführungsbeispiels ist wie folgt:

Wenn sich der Rotor 28 in Richtung des Pfeiles bewegt, dann verschwenken die Flügel 36 um ihre Schwenkachsen 37, 37* auf Grund der Kinematik der miteinander verbundenen Gabelhebel und Pleuel 38, die exzentrisch angeordnet sind, so daß sie mit der inneren Oberfläche des Stators 32 in Kontakt kommen.

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Wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 werden die Ansaugöffnungen 26 und die Auslaß- oder Auspufföffnungen 27 von den Flügeln 36 überstrichen. Ein bestimmtes Fluidumvolumen, bei welchem es sich im Falle eines volumetrischen Kompressors um Luft handelt, wird durch die Öffnung 26 angesaugt und im Raum zwischen jeweils zwei Flügeln 36 transportiert und dann durch die Auslaßöffnung 27 zur Vollendung eines Zyklus ausgestoßen.

Es ergeben sich auch bei diesem Ausführungsbeispiel die gleichen Vorteile,wie sie schon weiter vorn mit Bezug auf die in den Fig. 1-3 dargestellte Ausführungsform erwähnt worden sind.

Den Fig. 7-9 läßt sich ein drittes Ausführungsbeispiel einer Dreharbeitsmaschine entnehmen, welches sich von der mit Bezug auf die Fig. 4-6 soeben beschriebenen Dreharbeitsmaschine in der Weise unterscheidet, daß der zylindrische Rotor 41 koaxial zur zylindrischen Ausnehmung des Stators 42 angeordnet ist.

Der Rotor 41 ist in der gleichen Weise wie weiter vorn schon erläutert gelagert, wobei seine Mitnahmewelle 43 sich in einem Lager 45 dreht, v/elches sich im Deckel 46 des Stators 42 befindet. Die Mitnahmewelle 43 ist einstückig mit einer Scheibe 47 ausgebildet, die auch die Achsen 48 von Flügeln 49 trägt.Das andere Ende des Rotors 41 ist mittels einer Scheibe 50 eines Lagerelementes 50 mit zylindrischer Wandung gelagert und dreht sich in einem Kugellager 51 im am Stator 42 befestigten Deckel 44.

Bei diesem Ausführungsbeispiel verfügt die Dreharbeitsmaschine ebenfalls über zwei Flügel 49, die diametral gegenüberliegend

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und so angeordnet sind, daß sie in Ausnehmungen zurückgezogen werden können, die im Rotor 41 eingearbeitet sind. Diese Flügel verfügen über eine zylindrische Oberfläche, die in einen abgebogenen Randbereich 49' (s. Fig.9) übergehen, der sich in Kontakt mit der Wandung der entsprechenden Ausnehmung verschiebt, die in den Rotor 41 eingearbeitet ist. Der Steuermechanismus für die Flügel 49 ist wiederum seitlich im Deckel 44 angeordnet und verfügt über Pleuel 52 und Verbindungshebel 53; dabei sind die Pleuel 52 auf einer Achse 54 gelagert, die einstückig mit dem Deckel 44 ausgebildet ist und eine vorgegebene Exzentrizität e mit Bezug auf die Drehachse 43 des Rotors 41 aufweist, wie dies die Fig. 8 und 9 zeigen. Die Verbindungshebel oder Gabelhebel 53 sind auf den Achsen 48' der Flügel 49 aufgekeilt und mit ihrem anderen Ende mit den Pleueln 52 verbunden .

Der Arbeitsablauf dieser Arbeitsmaschine ähnelt der Arbeitsweise der weiter vorn schon erläuterten Ausführungsbeispiele. Die Pleuel 52 und die Hebel 53 des Steuermechanismus für die Flügel 49 sind so ausgebildet und so bemessen, daß sich die Flügel in der Ausnehmung, die in den Rotor 41 eingearbeitet ist, so verschieben, daß durch eine Einlaßöffnung 55 des Stators 42 ein Fluidumvolumen angesaugt und durch die diametral gegenüberliegende Auslaßöffnung 55 wieder ausgestoßen wird.

Das in den Fig. 10-12 dargestellte Ausführungsbeispiel ähnelt dem Ausführungsbeispiel der Fig.4-6 mit dem Unterschied, daß hier der Rotor 57 lediglich zwei sich diametral gegenüberliegende Flügel 58 trägt, die aber gleichfalls V-förmig ausgebildet sind. Allerdings verschiebt sich hier die freie Seite 59

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des V-förmigen Flügels in einem Schlitz 60, der in den Rotor 57 eingearbeitet ist, um so mit der inneren Wandung des Stators 61 in Kontaktverbindung zu kommen. Jeder Flügel 5 3 ist auf einer Längsachse 63, 63' an seinen Endbereichen gelagert, wobei die Stummelwellen 63' langer sind und die aufgekeilten Verbindungs- oder Gabelhebel 6 4 aufweisen. Diese Hebel 6 4 sind, wie weiter vorn schon erläutert, mit Pleueln 65 verbunden, die auf einer Achse 66 gelagert sind, die mit Bezug auf die Achse 67 des Rotors exzentrisch aus dem Mittelpunkt heraus verschoben ist und daher die in Fig. 12 gezeigte Exzentrizität e aufweist. Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen ist auch hier der Steuermechanismus für die Flügel in einem Deckel 6 8 gelagert, der am Stator 61 befestigt ist. Der Deckel 68 verfügt ■ über ein Rollen- oder Kugellager 70, welches das sich drehende, am Rotor 57 befestigte Lagerelement 69 aufnimmt und so das lager für den Rotor bildet. Die Mitnahmewelle 67 des Rotors 57 ist einstückig mit einer Scheibe 71 ausgebildet, die auch die Achsen 63 für die Flügel 58 lagert.

Wenn sich der Rotor 57 in Richtung des Pfeils dreht, dann saugt der Flügel 58 das aus der Eingangsöffnung 72 herrührende Fluidum an, verschiebt das Fluidum in dem hierfür vorgesehenen Raum zwischen dem Rotor und Stator und schiebt das angesaugte Medium schließlich durch die Auslaßöffnung 73 wieder aus. Diese Maschine kann als Vakuumpumpe, als volumetrische Pumpe oder als volumetrischer Kompressor verwendet v/erden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 13-15 dargestellt, die sich auf eine mit Kolben ausgerüstete Maschine beziehen, die ebenfalls als Vakuumpumpe, als volumetrische Pumpe

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oder als volumetrischer Kompressor verwendet werden kann.

Diese Arbeitsmaschine umfaßt einen Stator 74 und einen zylindrischen Rotor 75, der so, wie in den Figuren 13 und 14 gezeigt, mit Ausnehmungen versehen und bearbeitet ist. Der Stator 74 verfügt über eine Ansaugöffnung 76 und eine Auslaßöffnung 77.

Der Rotor 75 ist koaxial im Stator 74 gelagert und verfügt über eine torusförmige Ausnehmung 78, die mit Bezug auf eine Schwenkachse 79 am Rotor zentriert ist. Desweiteren sind zwei Kolben 80 und 81 vorgesehen und mit Hilfe einer Verbindungsstange 82 fest miteinander verbunden; diese beiden Kolben gleiten in der torusförmigen Ausnehmung 78. Ein einarmiger Schwinghebel 83, der beispielsweise ebenfalls einstückig mit den beiden Kolben 80, 81 über die Verbindungsstange 82 verbunden sein kann, ist mit seinem anderen Endbereich an der Schwenkachse 79 gelagert. Der Steuermechanismus für die beiden Kolben 80 und 81 befindet sich im Inneren des Rotors und umfaßt einen Pleuel 84, der mit seinem einen Ende an einer festen Achse 85 gelagert ist, die mit Bezug auf die Mitnahmewelle 75' des Rotors 75 exzentrisch angeordnet ist. Das andere Ende des Pleuels ist mit der Verbindungsstange 82 verbunden.

Wenn sich der Rotor 75 in Richtung des Pfeiles dreht, dann nimmt der Pleuel 84 den Schwinghebel mit Verbindungsstange 82, 83 mit und veranlaßt eine oszillierende Bewegung dieser kinematischen Gesamtanordnung zwischen zwei Extrempositionen, wobei sich der Kolben 81, wie in Fig. 14 gezeigt, in unmittelbarer Nähe zur inneren Wand des Stators 74 befindet, während der Kolben 80 sich in seiner entferntesten Stellung zu dieser

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Wand befindet und eine Ansaugkammer 86 ausbildet, in welche von der Ansaugöffnung 76 stammendes, angesaugtes Fluidum gelangt.

Ein letztes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist schließlich in den Fig. 16-19 dargestellt; auch bei dieser Dreharbeitsmaschine ist ein zylindrischer Rotor 87 koaxial in einem Stator 88 gelagert, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 13-15.

In entsprechenden Ausnehmungen 91 und 92 sind sich diametral gegenüberliegende verschiebbare Kolben 89 und 90 gelagert.

Jeder Kolben 89, 90 ist an einem Schwinghebel 93, 94 befestigt, die jeweils um Achsen 95, 9 6 des Rotors 87 verschwenkbar angeordnet sind. Der Steuermechanismus für die einziehbaren und ausfahrbaren Kolben 89., 90 umfaßt für jeden Kolben eine Pleuelstange 97, 98 (s. Fig. 16), die mit ihrem einen Ende an einer Achse 99 festgemacht ist, die einstückig mit dem Stator 88 ausgebildet und mit Bezug auf die Mitnahmewelle 87' des Rotors 87 exzentrisch angeordnet ist. Das andere Ende des Pleuels 97, 98 ist dann am jeweils zugeordneten Schwinghebel 93 bzw. 94 festgemacht.

Der Stator 88 verfügt über eine Einlaßöffnung 100 und eine Auslaßöffnung 101.

Zur Herstellung eines thermischen Dreh- oder Rotationsmotors genügt es, etwa in Etagenbauweise zwei der in den Fig. 16-19 dargestellten Kompressoren einander zuzuordnen. Die zur Explo-

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sion zu bringende Gasmischung wird von dem Kolben des ersten Kompressors angesaugt, das Gas wird im Verlauf der Drehbewegung komprimiert und die Gesamtheit der komprimierten Gasmengen wird dann, wenn der gewünschte Druck erreicht ist, in den Ansaugbereich des zweiten Kompressors ausgestoßen. Diese Hochdruckübergabe benötigt lediglich einen kleinen Bruchteil der "Ansaugzeit" des Kolbenmotors. Die Zündung des Gases mit Hilfe einer üblichen Zündkerze, die am Rotor oder am Stator angeordnet sein kann, erfolgt dann ganz kurz nach Durchlauf der Ansaugöffnung. Die Druckwirkung des Gases auf den Kolben, der sich stets noch in seiner"Ansaugzeit" befindet, veranlaßt die Drehbewegung des Rotors; anschließend stößt dann der Kolben in seiner "Auslaßzeit" die gesamten verbrannten Gase aus.

Es versteht sich, daß die beschriebenen, mit Kolben arbeitenden Arbeitsmaschinen auch mehr als einen Schwinghebel und mehr als zv/ei Kolben aufweisen können, beispielsweise können vier Kolben symmetrisch mit Bezug auf die Ebene angeordnet sein, die durch die Rotorachse und die exzentrische Achse der Pleuel geht. Das gleiche trifft auf die anderen beschriebenen Ausführungsformen zu; die Anzahl der Flügel oder Schaufeln kann beliebig modifiziert werden, ohne daß hierdurch der erfindungsgemäße Rahmen überschritten wird.

Es versteht sich, daß sowohl die mit Flügeln als auch die mit Kolben ausgerüsteten Dreharbeitsmaschinen zur Erhöhung der Dichtigkeit mit Kolbenringen, Abstreifsystemen, Dichtleisten u.dgl. ausgerüstet sein können.

Ein Vorteil der mit Flügeln oder Kolben ausgerüsteten Drehar-

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beitsmaschinen besteht darin, daß jede Reibeinwirkung des Flügels oder Kolbens auf den Stator und auf seine Einfassung (im Rotor) vermieden werden kann, ohne daß die Dichtigkeit hierdurch Schaden erleidet. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Einfachheit der Konstruktion und dem Umstand, daß jede erzwungene Schmierung mit Wasser oder Öl im Arbeitsraum überflüssig ist. Darüber hinaus sind bei den mit Flügeln arbeitenden Typen von Arbeitsmaschinen die mechanischen Steuerorgane vollständig und in vorteilhafter Weise gegenüber der Arbeitskammer isoliert, so daß sie in rationeller Weise geschmiert werden können. Die beschriebenen Arbeitsmaschinen können mit sehr großen Drehgeschwindigkeiten betrieben werden, so daß sich eine Verbesserung des Wirkungsgrades mit einer gleichzeitigen, erheblichen Verringerung sowohl des Gewichtes als auch der Abmessungen für die gleichen Werte von Ausstoßleistung-Druck wie bei bekannten Maschinen ergibt.

Für die Herstellung der Einzelteile der beschriebenen Arbeitsmaschinen können unterschiedliche Materialien verwendet werden, insbesondere Kunststoffe wie Polytetrafluoräthylen oder mit Glas, nämlich Glasfasern verstärkter Epoxidharz, so daß in vorteilhafter Weise auf eine Schmierung der beweglichen Organe und Drehelemente verzichtet werden kann; auch lassen sich auf diese Weise die Herstellungskosten senken. Insgesamt erzielt man bei Verwendung der beschriebenen Arbeitsmaschinen eine erhebliche Energieeinsparung. Selbstverständlich können auch jegliche Metalle bei der Herstellung der Maschinen verwendet v/erden, beispielsweise Aluminium oder sonstige Leichtmetalle.

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Die erfindungsgemäßen Arbeitsmaschinen können verwendet werden zur Erzeugung eines Unterdrucks oder eines Überdrucks, also als Vakuumpumpe oder als Druckpumpe oder Kompressor, es ergeben sich Verwendungsmöglichkeiten zur Erzeugung von volumetrischen festen oder variablen Mengen, je nach der Art und Beschaffenheit des zu transportierenden Fluidums oder Gases.

Auf Grund der nur geringen Abmessungen werden die beschriebenen Arbeitsmaschinen mit Vorteil als Pumpen gegen Umweltverschmutzung bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, als Kompressoren für Klimaanlagen allgemein und bei Kraftfahrzeugen im besonderen, als Pumpen für jede beliebige Installationsart zur Transformation oder Umwandlung von Energie in beliebig andere Formen, als Drehmotoren zur Arbeit mit komprimierter Luft zur Verwendung bei pneumatischen Werkzeugen, als Pumpen oder als Vakuumpumpen im Bereich der chemischen oder Nahrungsmittelindustrie oder auf dem medizinischen Gebiet, v/o bekanntermaßen mit korrosiven Stoffen gerechnet werden muß.

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   1.)Dreharbeitsmaschine mit verschiebbaren, insbesondere ge-" " steuert ausfahrbaren und einziehbaren Arbeitselementen wie Flügeln oder Kolben, insbesondere Vakuumpumpe, volumetrische Pumpe, volumetrischer Kompressor oder Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Rotor mit an diesem νerschwenkbar angeordneten Flügeln oder Kolben sowie aus einem Stator, in dessen Innerem der Rotor drehbar angeordnet ist, wobei die Flügel oder Kolben mit der inneren zylindrischen Statorwand in Wirkverbindung treten, ferner bestehend aus einem Steuermechanismus zur Bestimmung der winkelmäßigen Position der Flügel oder Kolben mit Bezug auf ihre Schwenkachse am Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermechanismus für die Winkelposition der verschiebbaren Arbeitselemente (Flügel 11, 36, 49, 58; Kolben 80, 81; 89, 90) mindestens eine Pleuelstange (23, 38, 52, 65, 84; 97, 98) aufweist, die direkt mit einer Achse verbunden ist, die mit Bezug auf die Achse des Rotors (10, 28, 41, 57, 75, 87) exzentrisch versetzt angeordnet ist, und daß die Pleuelstange (23, 38, 52, 65, 84; 97, 98) gelenkig mit einem Hebel (24, 40, 53, 64, 83, 93, 94) verbunden ist, der an der Schwenkachse (12", 38', 48', 63', 79, 95, 96) des zugeordneten verschiebbaren Arbeitselementes befestigt ist.

   2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermechanismus mit Bezug auf den Rotor (10, 28, 41, 57, 75, 87) seitlich in einem Raum angeordnet ist, der von einem seitlichen Deckelteil des Stators (13, 32, 42, 61, 74, 88) auf einer Seite des Rotors gebildet ist.

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   3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Flügel auf zur Rotorachse parallelen Schwenkachsen gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerinechanismus für die einziehbaren und ausfahrbaren Flügel (11) für jeden Flügel eine Pleuelstange (23) aufweist, die mit ihrem einen Ende drehbar an einer mit dem seitlichen Deckel des Stators (13) einstückig ausgebildeten und mit Bezug auf die Achse des Rotors (10) exzentrisch angeordneten Achse verbunden ist und mit ihrem anderen Ende gelenkig mit einem Gabelhebel (24) verbunden ist, der formschlüssig an der Schwenkachse des Flügels (11) befestigt ist (Figuren 1-3).

   4. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei die verschiebbaren Arbeitsorgane Kolben sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei formschlüssig miteinander verbundene Kolben (80, 81) vorgesehen sind, die um ihre am Rotor

   (75) vorgesehene Schwenkachse (79) längs eines Kreisbogens verschiebbar sind und daß der Steuermechanismus für die Kolben (80, 81) im Inneren des Rotors (75) angeordnet ist und eine Pleuelstange (84) umfaßt, die mit ihrem einen Ende mit einer festen, exzentrisch mit Bezug auf die Rotorachse angeordneten Achse (85) und mit ihrem anderen Ende mit einem Hebel (82) verbunden ist, der einstückig mit beiden Kolben (80, 81) verbunden ist (Fig. 13-15).

   5. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 mit die verschiebbaren Arbeitselemente bildenden Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß zwei diametral gegenüberliegende Kolben (89, 90) vorgesehen sind, daß jeder Kolben an einem Kniehebel (93, 94) befestigt ist, der um eine am Rotor (87) formstückig befestigte Achse (95, 96) verschwenkbar ist, und

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   daß der Steuermechanismus für die einziehbaren Kolben (89, 90) im Inneren des Rotors (87) angeordnet ist und für jeden Kolben eine Pleuelstange (97) umfaßt, die einerseits mit einer formschlüssig am Stator festgemachten und mit Bezug auf die Rotorachse exzentrisch angeordneten Achse (99) und andererseits mit dem Kniehebel (93, 94) verbunden ist (Fig. 16-19).

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