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Gehäuse, insbesondere für Taumelkolbenmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf ein Gehäuse, insbesondere für Taumelkolbenmaschinen, das aber auch mit
seinen wesentlichen Merkmalen für Drehkolbenmaschinen, Flügelpumpen und Gebläse
o. dgl. verwendet werden kann, und besteht darin, daß der Ein- und der Austrittsstutzen
oder auch nur der Eintrittsstutzen bzw. Austrittsstutzen in Führungsräume oder Ausgleichsräume
münden, die zwischen dem Arbeitsraum der Maschine und den Stutzen angeordnet sind
und daß diese Führungsräume spiralförmig um den Arbeitsraum der Maschine herumlaufen
und diesen mit ihren öffnungen bis zu zSo° umfassen.
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Bei den bisher bekanntgewordenen Maschinen der obengenannten Arten,
insbesondere bei Taumelkolbenmaschinen, die als Pumpe, Gebläse, Verdichter o. dgl.
verwendet wurden, bestand der Nachteil, daß die Maschinen im Betriebe Geräusche
verursachten, die mit der Drehzahl stark zunahmen. Diese Geräusche waren auf Energieumwandlungen
der Förderflüssigkeit, d. h. auf die Führung dieser Flüssigkeit im Arbeitsraum zurückzuführen.
Wird nämlich bei einer Taumelkolbenmaschine, die in fast allen Fällen doppelwirkend
gebaut ist, Förderflüssigkeit vom Eintrittsstutzen zum Austrittsstutzen umgelenkt,
dann -wird die maximale Strömungsgeschwindigkeit sowohl auf der Saugals auch auf
der Druckseite der Maschine abwechselnd auf beiden Seiten des Taumelkolbens liegen,
so daß die Flüssigkeitssäule auf der Saugseite abreißt, wodurch Wasserschläge wirksam
werden, die die obengenannten Geräuschbildungen verursachten. Des weiteren waren
bei den bekannten Taumelkolbenmaschinen die Ein- und Austrittsöffnungen verhältnismäßig
klein gewählt und entsprachen im Höchstfalle einem Öffnungswinkel (bezogen auf den
Gehäusemittelpunkt) von 6o°. Es mußte demgemäß der Arbeitsraum der Maschine während
des Vorbeigehens des Kolbens oder beim Vorbeischwingen des Taumelkolbens an dieser
kleinen Eintrittsöffnung gefüllt werden und umgekehrt an der Austrittsöffnung entleert
werden. Dadurch werden die obengenannten maximalen Geschwindigkeiten zu beiden Seiten
des Taumelkolbens vergrößert und damit die Geräusche verstärkt. Es war also im Arbeitsraum
eine fortwährende Umwandlung von Strömungsenergie in Druckenergie bzw. umgekehrt
vorhanden, durch die die Maschine stoßartig arbeitete.
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Diese Nachteile der bekannten Taumelkolbenmaschinen werden erfindungsgemäß
dadurch vermieden, daß zwischen dem Arbeitsraum der Maschine und den. Anschlußleitungen
Führungsräume für die Förderflüssigkeit vorgesehen sind. In diesen Führungsräumen
findet ein Ausgleich der Geschwindigkeiten, d. h. eine Beruhigung des Fördermittels
statt. Damit sich weiter der Arbeitsraum möglichst unter Vermeidung von Energieumwandlungen
füllen bzw. entleeren kann, sind diese Führungsräume spiralförmig oder ähnlich um
den Arbeitsraum herumgelegt und sind zum Arbeitsraum
hin offen
oder teilweise offen. Die Länge dieser spiralförmigen Führungsräume bzw. die Länge
ihrer Öffnungen zum Arbeitsraum darf bei Taumelkolbenmaschinen im Höchstfalle einem
Öffnungswinkel von i8o° entsprechen, für welchen Winkel die Trennwand zwischen Saug-
und Druckraum Nullpunkt ist, da sonst eine dauernde Verbindung zwischen Saug- und
Druckraum vorhanden wäre.
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Damit der Durchflußquerschnitt von den Führungsräumen zum Arbeitsraum
der Maschine möglichst groß ist, werden die Öffnungskanten der Führungsräume seitlich
so weit wie möglich herausgelegt. Damit aber kein Übertreten der Flüssigkeit von
der Druck- zur Saugseite der Maschine eintreten kann, dürfen die Öffnungskanten
im äußersten Fall seitlich nur so weit herausgerückt sein, daß sie sich mit den
Umfangskanten des Taumelkolbens in dessen beiden äußersten Lagen decken, d. h. die
Öffnungskanten der Führungsräume laufen in einem spitzen Winkel aufeinander zu.
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Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsbeispielen
für Taumelkolbenmaschinen dargestellt, und zwar zeigen Fig. i einen senkrechten,
zentralen Querschnitt durch das Gehäuse einer Taumelkolbenmaschine, Fig. 2 einen
senkrechten Achsschnitt durch das Gehäuse nach der gebrochenen Linie II-II der Fig.
i, Fig.3 einen Teilschnitt durch den Führungsraum nach Linie III-III der Fig. i,
Fig. 4, einen senkrechten Achsschnitt durch eine Taumelkölbenmaschine mit einem
anderen Gehäuse nach Linie IV-IV der Fig. 5, Fis. 5 einen Querschnitt nach Linie
V-V der Fig. 4, Fig. 6 einen Achsschnitt nach Linie VI-V I -der Fig.` 5, Fis. 7
einen Schnitt nach Linie VII-VII der Fig. 5 mit Grundriß des Arbeitsraumes, Fig.
8 eine Seitenansicht der Maschine nach Fig. 4 bis 7.
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Das Gehäuse nach Beispiel I (Fig. i bis 3) besteht in bekannter Weise
aus zwei Teilen i und 2 und ist als Kugelgehäuse ausgebildet, an dem sich links
und rechts die beiden Lagerflansche für die Antriebswelle anschließen. Der Taumelkolben
22 wird in diesem Gehäuse schräg zur Antriebswelle gelagert, .und die Förderflächen
werden einmal durch eine Lagerkugel 5 (Fig. 2) und am Umfang durch das Kugelgehäuse
i, 2 begrenzt. Die Seitenflächen 6 und 7 -des Gehäuses 1, 2, die in dem vorliegenden
Fall nicht mit der Welle umlaufen, können Kegelflächen sein oder auch ebene Flächen
darstellen, und zwar sind die Seitenflächen 6 und 7 Kegelflächen, wenn die Förderflächen
des Taumelkolbens nach außen divergieren oder parallel zueinander liegen, und sind
ebene, senkrechte Flächen, wenn die Kolbenförderflächen nach außen konvergieren:
Der Taumelkolben wird 'in bekannter Weise durch eine Trennwand 8, die in
einen Schlitz des Kolbens eingreift, an der Umdrehung gehindert, die den Arbeitsraum
9 in Saug- und Druckraum unterteilt. An dem oberen Gehäuseteil a sind der Eintrittsstutzen
io und der Austrittsstutzen i i angeschlossen, die links und rechts von der Trennwand
8 in den Arbeitsraum 9 der Maschine münden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel Fig. i bis 3 umschließt der Austrittsstutzen
i i den Eintrittsstutzen io und mündet in @ den Arbeitsraum auf der einen Seite
der Trennwand B. Dieser Arbeitsraum 9 wird im übrigen von den Seitenwandungen 6
und 7, dem Kugelgehäuse 1, 2 und dem Kugellagerkörper 5, in dem der Kolben 22 schräg
zur Antriebswelle gelagert ist; begrenzt. Der Eintrittsstutzen io mündet auf der
anderen Seite der Trennwand 8 in einen Führungsraum 12, .der sich spiralförmig um
den Arbeitsraum 9 herumzieht und dessen Eintrittsöffnung zum Arbeitsraum bis zu
i8o° gewählt werden darf. Wenn nämlich dieser Winkel 14-der Eintrittsöffnung, dessen
Nullpunkt durch die Trennwand 8 gegeben und der auf den Gehäusemittelpunkt bezogen
ist, größer als 18o° wird, dann würde eine dauernde Verbindung zwischen der Saug-
und Druckseite der Maschine hergestellt. Die Öffnungskanten 6a und 7a des Führungsraumes
12 sind seitlich möglichst weit herausgelegt, damit die Durchtrittsöffnung von dem
Führungsraum 12 zum Arbeitsraum 9 zur Vermeidung von Energieumwandlungen groß genug
wird. Dieses seitliche Herauslegen der Öffnungskanten 611 und 7a darf nur so weit
getrieben werden, daß sich diese Kanten im äußersten Fall mit den Umfangskanten
des Taumelkolbens in dessen beiden äußersten Lagen decken. Bei breiterer Öffnung
würde ebenfalls eine dauernde Verbindung zwischen Saug- und Druckraum der Maschine
hergestellt. Es laufen also die Öffnungskanten 6a und 7a in einem spitzen Winkel
aufeinander zu.
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Das Gehäuse 15 nach dem Beispiel II (Fig.4 bis 8) ist ebenfalls
als Kugelgehäuse ausgebildet und mit seitlichen Flanschen 16 und 17 für die Lagerung
der Antriebswelle i8 versehen. Die Antriebswelle 18 läuft in die mitumlaufenden
Seitenwandungen i9 des Arbeitsraumes 2o aus, zwischen denen das Schräglager2i für
den Taumelkolben 22 liegt.
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Die Welle 18, die Seitenwandungen i9 und das Schräglager 21 sind starr
miteinander verbunden. Der Taumelkolben 22 wird durch
eine feste
oder drehbewegliche Trennwand 23 an der Umdrehung gehindert, die gleichzeitig den
Arbeitsraum 20 in Saug- und Druckraum unterteilt. An den Arbeitsraum 2o mit dein
Durchmesser D2 schließen sich zu beiden Seiten der Trennwand 23 Führungsräume 24
und 25 an. Diese Führungsräume 24 und 25, die zu den Stutzen 26 und 27 hin durch
eine Wandung 28 voneinander abgeschlossen sind, laufen spiralförmig um den Arbeitsraum
2o herum und sind zum Arbeitsraum 2o hin offen. Diese spiralförmig verlaufenden
Führungsräume 24 und 25 mit dem Durchmesser Dl verengen sich, und ihre Öffnungen
zum Arbeitsraum 2o können bis zu iSo° um den Arbeitsraum herumlaufen, wie auch schon
im Beispiel I ausgeführt wurde. Die seitlichen Öffnungskanten 29 und 30 der
Führungsräume 24 und 25 (Fig. 4., 6 und 7) dürfen auch hier im Höchstfalle mit den
seitlichen Umfangskanten 31 des Taumelkolbens 2, und zwar in den beiden äußersten
Schräglagen des Kolbens, zusammenfallen.
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Die Führungsräume 24 und 25 sind am zweckmäßigsten so auszubilden,
daß ihr Rauminhalt ein Vielfaches des Arbeitsraumes 2o ausmacht und daß sie sich
vorn Ein- bzw. Austrittsstutzen ab spiralförmig verengen. Durch diese Wahl der Größenverhältnisse
können sich die Geschwindigkeitsdifferenzen bezüglich der beiden Taumelkolbenseiten,.
die durch die schwingende Bewegung des Taumelkolbens hervorgerufen werden, in den
Führungsräumen ausgleichen, und ein Abreißen der Flüssigkeitssäule auf der Saugseite
der Maschine wird vermieden.
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Die Wasserführung in dem Maschinengehäuse nach der Erfindung ist also
folgende: Auf der Saugseite der Maschine, bei der durch eine Trennwand 23 der Arbeitsraum
2o in Saug- und Druckraum unterteilt ist, wird infolge der taumelnden Bewegung des
Kolbens 22 ein Unterdruck erzeugt, durch den die Förderflüssigkeit aus den Saugleitungen
in den Pührungsraum 24 und darauf in den Arbeitsraum 20 gesogen wird. Der Arbeitsraum
selbst ist durch den Taumelkolben 22 in vier Kammern unterteilt, die sich auf der
Saugseite der Maschine abwechselnd-von Null auf ein Maximum vergrößern und die auf
der Druckseite von diesem Maximum bis auf Null abnehmen. Da die Führungsräume 24
und 25 ein Vielfaches des Arbeitsraumes 2o ausmachen und sich bis zu i8o° um den
Arbeitsraum, und zwar mit ihrer Öffnung, herumziehen, so kann die Flüssigkeitssäule
auf der Saugseite nicht mehr abreißen, da die Führungsräume genügende Mengen Förderflüssigkeit
hergeben und durch die um den Arbeitsraum herumlaufende Eintrittsöffnung eine starke
Energieumwandlung beim Übertreten der Flüssigkeit von dem. Führungsraum in die Kammern
des Arbeitsraumes verhindert wird. Umgekehrt können sich die Kammern auf der Druckseite
der Maschine ohne großen Energieverlust entleeren und die maximalen Strömungsgeschwindigkeiten,
die abwechselnd auf beiden Seiten des Taumelkolbens auftreten, können sich in dem
Führungsraum 25 ausgleichen. Die Flüssigkeit tritt im übrigen radial in den Arbeitsraum
2o ein und verläßt diesen auch radial. Entsprechend diesem Strömungsverlauf sind
die Führungsräume 24 und 25 auszubilden. Durch die Anordnung der Führungsräume mit
den beschriebenen Durchtrittsöffnungen von den Führungsräumen zu dem Arbeitsraum
wird ein vollkommen geräuscbloser Gang der Maschine erzielt.
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Damit das Fördermittel vom Arbeitsraum 2o nicht direkt in den Druckstutzen
27 oder vom Saugstutzen 26 in den Arbeitsraum 2o überströmt und um ein besseres
Ausgleichen der Flüssigkeitsgeschwindigkeiten zu beiden Seiten des Taumelkolbens
22 zu erzielen, können die Führungsräume 24 und 25 zum Arbeitsraum hin unterhalb
der Stutzen 26 und 27 durch eine Zwischenwand 32 abgedeckt sein, und weiter können
die Stutzen 26, 27 ein Stück 33 in die Führungsräume 24 und 25 hineinragen. Die
Zwischenwandung 32 läuft ungefähr bis zur Mittelfläche des Arbeitsraumes 20 spitz
zu, so daß die Verbindungsöffnung zwischen dem Arbeitsraum 2o und den Führungsräumen
24, 25 durch die Kanten 29, 3o der Führungsräume und die Kanten 34 der Zwischenwandung
32 gebildet werden. Dieses spitze Auslaufen der Zwischenwandung 32 ist erforderlich,
um eine Drosselung der Flüssigkeit zu vermeiden. Es muß also auf der Druckseite
die Flüssigkeit N om Arbeitsraum um die Zwischenwandung 32 herumströmen und gelangt
dann in den Führungsraum 25, von wo sie in den Stutzen 27 strömt, der in den Führungsraum
25 hineingezogen ist. Die umgekehrte Wasserführung liegt auf der Saugseite der Maschine
vor.