DE582165C

DE582165C - Drehkolbenkraftmaschine oder -pumpe, bei der zwei Kolben mit voneinander verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten umlaufen

Info

Publication number: DE582165C
Application number: DEN32316D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-07-02
Filing date: 1931-07-02
Publication date: 1933-08-10

Description

Drehkolbenkraftmaschine oder -pumpe, bei der zwei Kolben mit voneinander verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten umlaufen Es sind Kraftmaschinen und Pumpen mit umlaufenden Kolben bekannt.
Bei diesen bisher bekannten Maschinen mit um eine gemeinsame Drehachse umlaufenden Kolben benutzte man entweder Kurbeln und sonstiges Kraftübertragungsgestänge oder verschiebbare Platten u. dgl., die mit dem Kraft- oder Fördermittel direkt in Berührung kommen und daher der Einwirkung dieser Mittel .direkt ausgesetzt sind. Es sind hierbei Schmiermittel nicht genügend wirksam, bei einigen bekannten Maschinen dieser Art unmöglich, wodurch der Verschleiß und die Reibungsarbeit sehr groß sind.
Es sind wohl auch Maschinen bekanntgeworden, bei denen das Kraftiibertragungsgestänge nach außen verlegt ist, so daß eine Schmierung dieser Teile einigermaßen möglich und es hierbei wohl auch gelungen ist, die beweglichen Kurbel- und Gestängeteile dem Kraft- oder Förderungsmittelzutritt zu entziehen; aber nicht erreicht wurde die Beseitigung des mechanischen Widerstandes, welcher bei der Bewegung infolge der Belastung der Zapfen und Gleitflächen der Kraftühertragungseinrichtung durch den Druck des Treibmittels oder der Last des Fördermittels entsteht.
Die Beseitigung des mechanischen Widerstandes der bewegten Kurbelzapfen- und Schubstangenlager ist wichtig. Bei anderen Maschinenarten, bei welchen verschiebbare Platten verwendet sind, ist auch die Entlastung während der Bewegung dieser Teile besonders wertvoll, weil die Bewegung unter Last sehr großen Verschleiß und Kraftverlust zur Folge hat. Der Erfindungsgegenstand beseitigt die vorstehenden Mängel weitgehendst und ist besonders gekennzeichnet durch die Art der Kraftübertragungseinrichtung.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß zwei unter dem Druck eines Treib-oder Fördermittels stehende Arbeitskolben in einem Arbeitszylinder durch zwei in Flüssigkeit laufende Hilfskolben, die mit zwangsläufig gesteuerten Schieberplatten versehen sind, in Verbindung stehen und mittels der Flüssigkeit unter Zusammenwirkung von Hilfskolben und Schieberplatten in vor- und nacheilende Bewegungen zueinander gebracht werden.
Bei dieser Einrichtung ist nur ganz -geringer mechanischer Reibungswiderstand vorhanden, weil kraftübertragende Kurbelzapfen und das Gestänge fehlen und die Steuerungsteile im ölgefüllten Gehäuse laufen. Es entsteht also wenig Reibungswiderstand und demzufolge wenig Verschleiß bei der Bewegüng, was als wesentlicher Vorteil gegenüber bekannten Einrichtungen zu betrachten ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Abb. I zeigt einen Längsschnitt durch die Maschine, Abb.2 einen Querschnitt durch den Arbeitszylinder und die Arbeitskolben nach der Linie A-B in Abb. i, Abb. 3 einen Querschnitt durch den Steuerzylinder und die Steuerkolben nach der Linie C-D in Abb. i. In Abb. ,4 bis 9 sind die Arbeitskolben sowie die Steuerkolben in verschiedenen Stellungen gezeigt. Abb. io zeigt eine Bestriebsstellung der Steuerkolben mit eingezeichneten Kraftrichtungspfeilen.
Neben einem Arbeitszylinder mit Eintrittsstutzen k und Austrittsstutzen l ist ein Steuerzylinder r angeordnet. In dem Arbeitszylinder laufen die Arbeitskolben a und b und in dem Steuerzylinder r die Steuerkolben c und d um. Der Arbeitskolben a ist durch die Antriebswelle f mit dem Steuerkolben d gekuppelt, während der andere Arbeitskolben b mit dem zweiten Steuerkolben c derart verbunden ist, daß beide Kolben auf der Welle f sich frei drehen können. Die Lagerung der Kolbensysteme mit der Welle f erfolgt an den Stellen g, h und i.
Die Steuerkolben c und d sind mit Schlitzen versehen, in denen sich Schieberplatten p1, p2 und q1, q2 radial bewegen können.
Die Bewegung der Schieberplatten erfolgt zwangsläufig durch Steuernuten n und hl mittels Zapfen vi, v2, v3 und v4. Mit dem Steuerzylinder r ist ein Segmentstück y fest verbunden, das als Widerlager für die im Raum x oder z unter Druck stehende" Flüssigkeit dient. Weiter ist der Steuerzylinder r mit segmentartigen Ausnehmungen s1 und s2 versehen, die dazu bestimmt sind, den Durchgang der Flüssigkeit zur Vermeidung von Drosselverlusten beim Anlaufen der Schieberplatten in die abdichtende Stellung am Zylindermantel und beim Ablaufen aus dieser Stellung zu erleichtern.
In Abb. z und 3 sind die Kolben in der Totlage gezeigt. Wird nun die Antriebswelle f mit dem mit ihr fest verbundenen Arbeitskolben d und dem Steuerkolben d aus der Totlage in die Stellung, wie sie die Abb. q. und 5 zeigen, gedreht, so kann durch den Eintrittsstutzen k ein Treibmittel eintreten und das verbrauchte Treibmittel durch den Austrittsstuzen l entweichen. Damit nun die Drehung des Arbeitskolbens b ebenfalls in Richtung der Pfeile erfolgt, ist in die Kammern zwischen den Steuerkolben c und d eine Flüssigkeit eingefüllt, wie Abb. io zeigt, die unter Mithilfe der bis zum Mantel des Steuerzylinders r vorgeschobenen Schieberplatten q1 und des als Widerlager dienenden Segmentstückes y dem Steuerkolben c im Raum z eine höhere Umfangskraft erteilt, als der Steuerkolben d hat.
Die Stirnflächen der Schieberplatten p1, p2 und q.2 dichten ebenso wie q1 auf der kurzen Bogenstrecke zwischen den Ausnehmungen s1 und s2 am Zylindermantel ab, während die Steuerkolbenkörper d und c am; Segmentstücky abdichtend sich vorbeibewegen. Wie aus Abb. io: zu ersehen ist, erteilen die Steuerkolben d und c der Flüssigkeit im Zylinder r einen Druck von der Größe p # x, und da der Druck vom Raum u in den Raum z sich ohne Widerstand fortpflanzen kann, besteht in beiden Räumen der gleiche Druck auf der Flächeneinheit; folglich ist P XI - p x2 - P x3. Wenn also das Treibmittel im Raum in (Abb.4) jedem der Arbeitskolben a. und b und somit den Steuerkolben d und c (Abb. 5) eine Kraft von der Größe und Richtung P (Abb. io) erteilt, so steht dem Steuerkolben d nur eine Kraft von der Größe F1 # x # p x entgegen, während der Steuerkolben c einen Druck von der Größe F2 # p x und F3 # p # x zu überwinden hat. Es bleibt somit für den Steuerkolben c eine überschüssige Kraft R von der Größe F3 # p # x; die in der Drehrichtung wirksam ist. Bei weiterer Drehung der Kolben im Sinne des Uhrzeigers wird bei Vergrößerung des Raumes z der Raum x verkleinert, und die Flüssigkeit, die aus dem Raume x durch die vorstehende Schieberplatte q1 verdrängt wird, findet im Raum w Aufnahme; ,der Raum w wird also hierbei erweitert. Wie in Abb. q. bis 9 näher dargestellt, wird mit der Erweiterung des Raumes w auf w', w" und w"' auch der Raum m auf nä , m" und m ' erweitert. Gleichzeitig mit der Erweiterung der Räume in und. w tritt bei den Kolben a und d eine Voreilbewegung ein bzw. die Kolben b und c erhalten eine verzögerte Bewegung durch den Widerstand der Schieberplätte q, Bei der verzögerten Bewegung des Steuerkolbens c wird der Raum z' auf z" und z"' erweitert, so daß die aus dem Raume u' verdrängte Flüssigkeit Aufnahme finden kann. Nach Drehung der Kolben bis zu einer Stellung, die Abb. S zeigt, ist eine Füll- und Ausstoßperiode nahezu beendet, und es werden die Kolben durch ihre eigene oder besonders angebrachte Schwungmasse über den Totpunkt getrieben, so daß das Treibmittel von neuem eintreten kann.
In ähnlicher Weise kann .die Maschine auch als Pumpe arbeiten, indem das Fördermedium durch den Stutzen k eingesaugt und durch den Stutzen Z ausgestoßen wird, wenn eine äußere Kraft an der Welle f angreift.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Drehkolbenkraftmaschine oder -pumpe, bei der zwei. Kolben mit voneinander verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten umlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß axial zum Arbeitszylinder ein zweiter mit Flüssigkeit, z. B. mit öl, gefüllter Steuerzylinder (r) angeordnet ist, in dem zwei Steuerkolben (d und c) umlaufen, von denen der eine (d) durch die Antriebswelle (f) mit dem einen (a) der beiden Arbeitskolben (a und b) gekuppelt ist, so daß diese beiden Kolben (d und e) mit der Antriebswelle (f) sich drehen, während der andere Steuerkolben (c) mit dem zweiten auf der Welle (f) frei drehbaren Arbeitskolben (b) fest verbunden ist, und daß die vor- und nacheilende Bewegung der beiden Arbeitskolben (a und b) durch die die beiden als Differentialkolben wirkenden Steuerkolben (c und d) dadurch bewirkt wird, daß diese mit in radialer Richtung zwangsläufig (z. B. durch Steuernuten und Stifte) bewegten Schieberplatten (p1, p2 und q1, q,) versehen sind, welche zu beiden Seiten des Totpunktes mit der Innenfläche des,-Steuerzylinders (r) abdichten. a. Drehkolbenmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand .des Steuerzylinders (r) schräg gegenüber vom das Widerlager bildenden Segmentstück (y) zwei segmentförmige Ausnehmungen (s1 und s2) vorgesehen sind, welche dazu bestimmt sind, .den Durchgang der Flüssigkeit (z. B. des Öles) zwischen den Stirnflächen der Plattenschieber (p1, p2, q1, q,) und der Zylinderinnenfläche beim -Anlaufen der Plattenschieber in die abdichtende Stellung am Zylindermantel und beim Ablaufen aus dieser Stellung zur Vermeidung von Drosselverlusten zu erleichtern.