DE690222C - Drehkolbenmaschine mit Fluegelkolben, insbesondere fuer Fluessigkeitsgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenmaschine mit, Flügelkolben, insbesondere für Flüssigkeitsgetriebe, bei der die um einen zentralen Mittelzapfen sich drehende S Kolbentrommel von einem den Arbeitsraum der Maschine begrenzenden, umlaufbeweglichen, im Luftraum laufenden Gehäuse umschlossen wird. Solche Drehkolbenmaschinen zeichnen sich dadurch aus' daß sie bei kleinen Abmessungen große Fördermengen liefern und die hydraulischen Reibungsverluste sehr klein werden, weil das frei bewegliche Umlaufgehäuse durch die strömende Flüssigkeit mitgenommen wird.

In neuerer Zeit ist man nun dazu übergegangen, auch diese Maschinen mit hohen Flüssigkeitsdrücken arbeiten zu lassen. Diesem stellten sich jedoch Schwierigkeiten bezüglich der Abdichtung des Arbeitsraumes entgegen, indem durch das unvermeidliche Lecken an den Leckstellen Luft in den Arbeitsraum der Maschine angesaugt wurde, die sich mit dem darin befindlichen Treibmittel mischte, dieses schäumend machte, dadurch dessen Inkompressibilität aufhob und Verluste mit sich brachte, die den Wirkungsgrad stark verminderten.

Das Wesen der Erfindung liegt in der Aufre.chterhaltung einer dauernden Füllung der den Leckstellen vorgeschalteten Ringräume mit Leckflüssigkeit, was durch die Fliehkraft des umlaufenden Getriebes in Verbindung mit einer nach innen versetzten Ableitung erzielt wird.

Es ist bei einem Zahnräderkapselwerk mit Regelung der Abtriebsgeschwindigkeit bekannt, den Arbeitsraum durch nutenähnliche Ringräume nach außen abzudichten. Bei dieser Einrichtung wird die aus dem Druckraum über die Leckstellen austretende Flüssigkeit in die Ringräume eintreten und wird von dort aus bei Unterdruck in den Saugraum aufgenommen. Hierdurch wird aber eine ausreichende Abdichtung nicht erzielt, weil nicht für dauernde Füllung der Ringräume durch Leckflüssigkeit gesorgt ist.

Es ist weiterhin bereits bekannt, bei Kolbenverdichtern den Arbeitsraum durch einen unter Fliehkraftwirkung stehenden Flüssigkeitsring abzudichten, um ein Austreten von verdichtetem Gas aus dem Arbeitsraum zu verhindern. Bei der Erfindung wird jedoch das aus dem Arbeitsraum austretende flüssige Treibmittel selbst zum Abdichten der Arbeitsräume gegen von außen eintretende Luft be- nutzt.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.

Hierbei zeigt:

■ Fig. i¹ die eine Hälfte eines Flüssigkeitsgetriebes im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie IMI der Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt nach Linie ΙΙΙ-ΠΙ der Fig. 1,

Fig. 4 eine andere Lagerung der Kolbentrommel in Verbindung mit einer zweiten -Ausführungsform des Leckölreglers.

Es ist ι das als Treibmittelbehälter ausgebildete Außengehäuse eines Flüssigkeitsgetriebes, von dem nur die eine Hälfte dargestellt ist, die die zwischen einer Wand 2 und dem einen Abschluß deckel 3 gelagerte, als Pumpe wirkende Drehkolbenmaschine des Flüssigkeitsgetriebes aufnimmt.

Die Drehkolbenmaschine besteht aus einer mit der Antriebswelle 4 fest verbundenen Kolbentrommel S, die mit einer Anzahl in radialen Schlitzen 6 verschiebbar gelagerten Flügelkolben 7 versehen ist. Die Kolbentrommel 5 ist hierbei auf einem Zapfen 8 der Wand 2 drehbar gelagert, der in eine zentrale Bohrung 9 der Kolbentrommel eingreift. Zwischen Kolbentrommel und Zapfen ist eine Lagerbüchse 10 vorgesehen. Das Gegenlager findet die Kolbentrommel in einem im Deckel 3 angebrachten Kugellager 11. Die Kolbentrommel 5 ist von einem Gehäuse umschlossen, das durch einen Ring 12 und zwei seitliche Deckel 13 gebildet wird. Die drei Teile sind durch Schrauben 14 miteinander fest verbunden. Dieses Gehäuse ist in Kugellagern 15 frei drehbar gelagert. Seine zylindrische Innenfläche schließt mit der Kolbentrommel 5 einen sichelförmigen Arbeitsraum 16 ein, in dem sich die Flügelkolben 7 bewegen. Diese erhalten ihre Führung durch an den Deckeln 13 sitzende Ringansätze 17, gegen die sie sich mittels eines Gelenkbolzens 18 stützen. Die dichte Anlage der Kolben 7 an die Innenfläche des Umlaufgehäuses wird durch ebensolche in die Flügelkolben eingelegte Gelenkbogen 19 gesichert. Um bei den im Betriebe auftretenden hohen Treibmitteldrücken ein Abfedern der Deckel 13 und dadurch die Bildung eines Spaltes an den Stirnwänden der Kolbentrommel zu vermeiden, stützen sich die Naben 20 der Seitendeckel 13 in an sich bekannter Weise an Ringscheiben 21 ab, die auf dem Hals der Kolbentrommel 5 sitzen und mit dieser umlaufen. Diese Ringscheiben werden durch Schraubmuttern 22 paßrecht zu den Naben angestellt.

Die Lager 15 des Umlauf gehäuses sind in einen starren Lagerrahmen eingebaut. Dieser Rahmen besteht aus zwei Ouerstegen 23, die an kolbenartigen Führungsstücken 24 befestigt sind. Die letzteren sind in Bohrungen 25 des Außengehäuses 1 verschiebbar gelagert. Die eine Kolbenführung nimmt eine im Deckel 26 verschiebbar gelagerte Gewindespindel 27 auf, die durch einen Handhebel 28 verdreht werden kann. Die Verdrehung bewirkt eine Verstellung des Lagerrahmens, wodurch die Exzentrizität des Umlaufgehäuses zur Kolbentrommel verändert und <5o dadurch auch die Form und Lage des Arbeitsraumes 16 geändert werden kann.

Der durch die Flügelkolben 7 unterteilte Arbeitsraum 16 steht durch zwischen den Kolben 7 angeordnete radiale Kanäle 29 und in der Büchse 10 angeordnete Schlitze mit Kanälen 30 und 30' in dem Überleitzapfen 8 in Verbindung. Diese Kanäle bilden je nach der Förderrichtung den Saug- oder Druckkanal der Drehkolbenmaschine. Saug- und Druckseite sind hierbei durch einen Steg 32 des Überleitstückes 8 voneinander getrennt.

Die Saug- und Drückkanäle stehen ferner durch Querbohrungen 33, 33' mit nach der Grundplatte hin gerichteten Bohrungen 34, 34' in der Wand 2 in Verbindung. In diesen in den ölraum des Getriebes ausmündenden Bohrungen sind Rückschlagventile 35, 35' eingebaut.

Ist das Umlauf gehäuse gemäß Fig. 2 nach rechts verstellt und wird die Kolbentrommel im Sinne des Uhrzeigers angetrieben, dann übt der oberhalb der horizontalen Mittelebene liegende Teil des Arbeitsraumes 16 eine Saugwirkung und der unter dieser Ebene liegende Teil eine Druckwirkung aus. Es wird dann aus dem ölraum Treibmittel durch die Kanäle 34) 33; 30 und 29 in den Arbeitsraum 16 eingesaugt und in der unteren Hälfte des Arbeitsraumes das Treibmittel durch die Kanäle 29 in die Druckkanäle 30' gedrückt, von denen aus es zu einem in gleicher Weise ausgebildeten Motor oder zu einer anderen Verbrauchsstelle geführt wird. Ein Übertritt des Treibmittels in den Ölraum wird durch das unter Druck stehende Rückschlagventil 35' verhindert.

Wird das Umlaufgehäuse so verstellt, daß es konzentrisch zur Kolbentrommel liegt, dann tritt überhaupt keine Förderung ein.

Wird es dagegen nach links verstellt, dann erfolgt eine Umkehr der För der richtung, indem jetzt durch die Kanäle 34', 33', 30' und 29 das Treibmittel angesaugt und in die Leitung 30 gedrückt wird.

Die Fördermenge und die Förderrichtung läßt sich je nach der Einstellung des Umlaufgehäuses zur Kolbentrommel regeln. Da dieses Gehäuse frei drehbar gelagert ist, so wird es von dem Treibmittel mitgenommen, no Das Treibmittel strömt daher an dem Gehäuse nur mit einer sehr geringen Geschwindigkeit entlang, so daß die Flüssigkeitsverluste denkbar gering werden.

Die bisher bekannten Drehkolbenmaschinen dieser Art haben nun den Nachteil, daß namentlich bei hohen Treibmitteldrücken die Deckel des Umlaufgehäuses nach außen federn, wodurch ein Spalt an den Stirnwänden der Kolbentrommel entsteht, was die Leckverluste erhöht. Ein noch unangenehmerer Nachteil liegt darin, daß durch diese

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Spalte Luft angesaugt wird und in den Arbeitsraum gelangt.

Der Nachteil des Abfederns der Deckel wird durch die bereits erwähnten Ringscheiben 2i vermieden. Die Anordnung der Ringscheiben 2i ermöglicht aber auch, eine Einrichtung zu schaffen, bei der die natürlichen Leckverluste dazu dienen, einen luftdichten Abschluß des Arbeitsraumes zu bewirken.

ίο Zu diesem Zweck sind zu beiden Seiten der Kolbentrommel 5 zwischen dieser und den Naben 20 der Deckel 13 Ringräume 36 bzw. 36' vorgesehen, die miteinander "durch die Schlitze 6 in Verbindung stehen und seitlich durch die Ringscheiben 21 abgeschlossen sind'. Der Abfluß des Lecköls aus dem einen Ringraum 36 erfolgt durch einen Kanal 37 und wird durch ein Steuerventil geregelt, das in einer Bohrung 38 des Achsstummels 4 angeordnet ist. Dieses Steuerventil besteht aus einer Büchse 39 mit in ihr gelagertem Differentialkolben 41, der mit der Büchse 39 einen Ringraum 47 einschließt, in den der Kanal 37 einmündet. Der Differentialkolben steht unter Einwirkung einer Feder 40, so daß auch das in den Kammern 36, 36' befindliche Lecköl unter dem gleichen Druck gehalten wird. Steigt der Öldruck, so wird der Differentialkolben nach links verschoben und kann dann ein Teil des Öls durch eine jetzt freigegebene Steueröffnung 48 in eine zentrale Ausbohrurlg 42 des Steuerkolbens übertreten. Von hier aus gelangt es durch eine. in der Büchse 39 angebrachte Auslaßöffnung 45 in einen Abflußkanal 46, der es in den Ölraum zurückfließen läßt.

Auf diese Weise wird in den Kammern 36 und 36' ein bestimmter Öldruck aufrechterhalten und ein luftdichter Flüssigkeitsabschluß erzielt, so daß keinerlei Luft von außen her in den Arbeitsraum des Getriebes gelangen kann. ■

Die Höhe des Druckes kann hierbei durch Änderung der Spannung der Feder 40 mittels einer Stellschraube 49 geregelt werden.

Der in den beiden Kammern erzeugte Druck wird gleichzeitig dazu ausgenutzt, um die Flügelkolben 7 abdichtend an die Gehäusewand anzulegen, und zwar auch dann, wenn die Flügelkolben nicht ganz genau eingepaßt sind Es ist dadurch möglich, einfach zu bearbeitende Ringansätze an den Deckeln zur Führung der Flügelkolben zu benutzen.
Der auf* der rechten Seite der Kolbentrommel angeordnete Sammelraum 36' steht noch durch einen Kanal 44 mit einer Ringnut in Verbindung, wodurch der Zapfen 8, um den sich die Kolbentrommel dreht, Druckschmierung erhält. Der ölring in der Ringnut dient hierbei gleichzeitig dazu, auch hier ein Ansaugen von Luft zu verhindern.

Das Schmieröl kann sich hierbei in einer am Ende des Zapfens 8 vorgesehenen Kammer 43 sammeln, die es zum Teil anfüllt, bis es durch die zentrale Bohrung 42 abfließen kann.

Da sich im Betriebe die Außenwand der Kammer 43 dreht, so wird das öl mitgenommen und bildet infolge der Fliehkraft einen ' ölring, der ebenfalls ein Ansaugen von Luft zwischen Zapfen 8 und Kolbehtrommel verhindert.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Drehkolbenmaschine gezeigt, bei der die Kolbentrommel 5 in Kegelrollenlagern 50 ge- ^7S lagert ist, deren Innenring 51 gegen die Abstützscheiben 21 angelegt werden. Der nötige Anpreßdruck wird durch einen Schraubdeckel 52 erzielt. Da die Kegelrollenlager erhebliche Axialbeanspruchungen aufnehmen können, so kann auch in den Sammelkammern für das Lecköl jeder gewünschte Überdruck eingestellt werden, ohne daß dadurch die Reibung merklich erhöht wird.

Bei dieser Ausführungsform steht zweckmäßig die Kammer 36 durch den Kanal 37 unmittelbar mit der Kammer 43 in Verbindung. Der Druck wird in beiden Kammern gleichzeitig durch das in die Bohrung 38 eingebaute, unter dem Druck der Feder 40 stehende Rückschlagventil 53 geregelt. Es stehen daher auch hier sämtliche Leckstellen unter Flüssigkeitsabschluß. Das Rückschlagventil 53 öffnet beim Überschreiten des eingestellten Höchstdruckes und läßt das Lecköl durch den Kanal 46 abfließen. Dieser Kanal ist so 'angeordnet, daß er das öl zwecks Schmierung dem Kegelrollenlager 50 zuführt.

Die gemäß vorliegender Erfindung ausgebildete Drehkolbenmaschine ermöglicht die Anwendung weit höherer Treibmitteldrücke, als bisher bei solchen Maschinen möglich war, gestattet außerdem, bei einfacher Herstellung ihre Abmessungen kleiner zu halten. Außerdem sind die Leckverluste erheblich ge- i°5 ringer, und ferner wird der Luft jeder Zutritt zum Arbeitsraum versperrt. Dadurch wird auch der Wirkungsgrad der Maschine ein sehr günstiger.

Claims (6)

110 Patentansprüche:

i. Drehkolbenmaschine mit Flügelkolben, insbesondere für Flüssigkeitsgetriebe, deren den Arbeitsraum einschließendes Gehäuse umlauf beweglich gelagert und "5 deren Kolbentrommel um einen Mittelzapfen drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von. den Leckstellen vorgeschalteten, durch Leckflüssigkeit abdichtenden Ringräumen (36, 2,6',_: 43) deren Füllung durch die Fliehkraft des umlaufenden Getriebes in Ver-

bindung mit einer nach innen versetzten Ableitung aufrechterhalten wird.

2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab-

S leitung (42) in der Drehachse der Maschine liegt.

3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stirnende des Lagerzapfens (8) eine Kammer

(43) für das längs des Lagerzapfens durchsickernde Lecköl angeordnet ist, die mit dem in der Drehachse liegenden ölabfiuß in Verbindung steht.

4. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 «5 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseits der Kolbentrommel (5) in den das Umlautgehäuse (12) in bekannter Weise abschließenden Deckeln (13) angeordneten Kammern (36, 36') durch . Ouerschlitze in der Kolbentrommel miteinander verbunden sind, die wiederum unmittelbar mit der am Stirnende des Lagerzapfens angeordneten Kammer (43) in Verbindung stehen und deren Ölabfluß über diese Kammer erfolgt.

5. Drehkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abflußleitung für das Lecköl ein federbelastetes Druckventil (33) eingeschaltet ist.

6. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Abfluß des Lecköls aus den in dem Umlaufgehäuse angeordneten Kammern (36, 36') durch ein Druckventil (41)- gesteuert wird, während das Lecköl aus der am Mittelzapfen angeordneten Kammer (43) durch eine Bohrung (42) freien Abfluß hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen