Drehkolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenma- schine mit einem zylindrischen, mit mindestens zwei Verdrängernocken versehenen inneren Teil und einem Aussenmantel, der durch radial angeordnete, auf den inneren Teil abdichtende Sperrschieber in Segmentabtei- le unterteilt ist. Solche Drehkolbenmaschinen sind an sich bekannt. Sie können als Pumpe oder als Motor betrieben werden.
Wenn sie mit einem nicht kompressi- belen Treibmittel, also mit einer Flüssigkeit, wie z. B. Öl, betrieben werden, ist ihre Steuerung meist kompli ziert.
Die erfindungsgemässe Maschine zeichnet sich da durch aus, dass der Zentriwinkel der Verdrängernocken grösser ist als der Zentriwinkel zwischen den Sperrschie bern und dass an den Aufläufflächen der Verdränger- nocken Kanäle für den Rücklauf und an den Ablaufflä chen der Verdrängernocken Kanäle für die Zufuhr eines Treibmittelstromes münden,
deren Mündungsöffnungen so angeordnet sind, dass sie während der Relativbewe gung des inneren Teiles bezüglich des Aussenmantels eine kurzzeitige Verbindung zwischen benachbarten, durch die Sperrschieber voneinander getrennten Segmen- tabteilen herstellen. Durch eine solche Ausbildung wird die Steuerung des Treibmittelstromes (Flüssigkeit) sehr einfach. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der innere, mit Verdrängernocken versehene Teil stationär ausgebildet ist und sich der Mantel dreht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt: Fig. 1 und 2 zeigen einen schematisierten Schnitt durch eine Drehkolbenmaschine in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen; Fig. 3 einen Querschnitt durch eine als Seilwinde ausgebildete Maschine, im Schnitt längs der Linie III- III in Fig. 4 und Fig. 4 einen Längsschnitt derselben Maschine längs der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3.
Zunächst sei an Hand der Figuren 1 und 2 die Wirkungsweise erläutert, wobei die Maschine als Motor betrieben werde. In der Zeichnung sind die mit Treib mittel (Öl) gefüllten Hohlräume durch punktierte Flä chen angedeutet und zwar: Öl unter Druck = eng punktiert und Öl das nicht mehr unter Druck steht = weit punk tiert.
Der Mantel 1 ist mittels Schiebern 2, die in Führun gen 3 gehalten sind, in sechs Segmentabteile <B>A -F</B> unterteilt und der innere, stationär ausgebildete Teil weist zwei Nocken 4,5 auf, deren Zentriwinkel a etwa 80 beträgt. Der Zentriwinkel der Segmentabteile be trägt 60 . Die Auflaufflächen der Verdrängernocken sind mit 4', 5', die Ablaufflächen mit 4", 5" bezeichnet. An den Ablaufflächen münden die Zufuhrkanäle 6, 6', an den Auflaufflächen die Abfuhrkanäle 7, 7'.
Die Richtung des Treibmittelstromes ist mittels Pfeilen ange deutet, die zu diesen Kanälen hinzeigen, bzw. von denselben wegführen.
Betrachtet man nun Fig. 1, so sieht man, dass die Abteile A, F und C, D alle<B>Öl</B> unter Druck zugeführt bekommen. Die Abteile A und D haben daher das Bestreben ihr Volumen zu vergrössern, wodurch der Mantel 1 und mit ihm die Schieber 2 und deren Führungen 3 sich in Richtung des Pfeiles dreht.
In Figur 2 ist der Mantel in einer um etwa 30 in Richtung des Pfeiles X weiter gedrehten Lage darge- stellt. Demzufolge sind nur noch die Abteile A und D mit Öl unter Druck gefüllt, während die Abteile B, C und E, F nur noch Öl enthalten, das nicht mehr unter Druck steht. Aus den Abteilen B und E haben die Verdrängernocken 4 bzw. 5 bereits den grössten Teil des Öles verdrängt, das durch die Kanäle 7, 7' zu einem Sammelbehälter zurückgeführt worden ist. Bei einer weiteren Drehung des Mantels in Richtung des Pfeiles X werden die Nocken 4, 5 Öl aus den Abteilen C, F verdrängen.
Ausser den in Fig. 1 und 2 dargestellten Lagen gibt es noch Stellungen, wobei die Abteile, ihr Volumen nicht ändern, beispielsweise waren kurz bevor die Stellung nach Fig. 1 erreicht wurde die Abteile A und D beide mit Öl unter Druck gefüllt, änderten aber ihr Volumen nicht, da ja der Zentriwinkel a grösser ist als der Zentriwinkel der Abteile.
Ebenso wird kurz nach der Stellung nach Fig.2 eine Lage erreicht, wobei die Abteile B und E beide mit Öl ohne Druck gefüllt sind, aber ihr Volumen nicht ändern. Nur diejenigen Abteile, die bei der Drehung ihr Volumen vergrössern sind für den Antrieb wirksam, aus den Abteilen, -die ihr Volumen verkleinern wird Öl ausgetrieben und die Abteile, die kurzzeitig ein gleichbleibendes Volumen aufweisen sind passiv.
Dadurch, dass die Zu- und Abfuhrkanäle kurzzeitig eine Verbindung zwischen benachbarten Abteilen her stellen, gibt es keine Totpunktstellungen. Wäre dies nicht der Fall, so wäre z. B. die Lage nach Fig. 1 eine Totpunktstellung. Jetzt verbinden die Mündungen der Kanäle 6,6' die Abteile A, F bzw. C, D kurzzeitig miteinander. Ebenso verbinden bei der Stellung nach Fig. 2 die Mündungen der Kanäle 7, 7' die Abteile B, C bzw. E, F kurzzeitig miteinander.
Da der Aufbau symmetrisch ist, verursacht der Druck des Treibmittels keinen zusätzlichen Lagerdruck. Ein weiterer Vorteil des symmetrischen Aufbaus besteht darin, dass die Drehrichtung leicht umgekehrt werden kann, indem man durch die Kanäle 7, 7' Öl unter Druck zuführt und die Kanäle 6, 6' als Rückführkanäle betreibt.
Die Figuren 3 und 4 zeigen in vereinfachter Darstel lung einen nach dem beschriebenen Prinzip aufgebauten, in der Drehrichtung umkehrbaren Hydraulikmotor, der als Seilwinde ausgebildet ist. Der äussere Teil 30 umfasst einen Mantel 31, mit Führungen 32 und darin angeord neten Schiebern 33 und Lagerplatten 34 mit darin angeordneten Kugellagern 35. Der Deutlichkeit halber sind die zur Abdichtung erforderlichen Dichtungsringe bei den Lagern weggelassen. Das Ganze wird durch Bolzen 36 (Fig. 3) welche die Platten 34 und den Mantel 31 durchsetzen und zusammenpressen gehalten und abgedichtet.
Der innere stillstehende Teil, um den sich der Mantel dreht, ist mit 40 bezeichnet. Er umfasst eine stillstehende Achse 41, auf der mittels Platten 42, 43 der innere Teil mit den Verdrängernocken gehalten ist. Mit 44 bzw. 45 sind Kanäle bezeichnet, die an den Auf- bzw. Ablaufflä chen der Verdrängernocken münden und mit den Hohl räumen zwischen den Platten 42 bzw. 43 in Verbindung stehen. Achsiale Bohrungen 46 bzw. 47 in der Achse 41 münden in diesen Hohlräumen und Bohrungen 48, 49 in der Achse 41 münden in den Hohlraum 50 zwischen den inneren Platten 42, 43.
Ferner sind überlaufrohre 51 angeordnet, welche die Plattenpaare 42, 43 durchsetzen und eine Verbindung zwischen den Hohlräumen, in denen sich die Lager 35 befinden und dem Hohlraum 50 herstellen. Durch diese Überlaufrohre kann sich bei den La gern ansammelndes Lecköl, das an den seitlichen Ab dichtungen entweicht in den Raum 50 gelangen.
Der Hohlraum 50 ist als Reservoir für das Treibmittel (Öl) ausgebildet. Bohrung 49 mündet mit nach oben gerichte ter Mündung in das Reservoir 50 und dient als Rück laufleitung, Bohrung 48 dagegen hat ein daran anschlies- sendes, unten im Reservoir mündendes Rohr und dient als Saugleitung.
Um die Wirkungsweise der hydraulischen Seilwinde erläutern zu können sind die weiteren Teile, wie eine Pumpe P, Rohrleitungen 60, 61, 62, 63 und ein Umschalteventil U nur schematisch dargestellt. In der mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung verbindet das Ventil U Leitung 60 mit 61 und Leitung 62 mit Leitung 63.
Die Strömungsrichtung des Treibmittels folgt den ausgezogenen Pfeilen. Pumpe P pumpt durch Bohrung 48 und Leitung 61 Öl aus dem Reservoir 50 und drückt dieses durch Leitung 60 und Bohrung 46 durch die Öffnungen 44 hinter die Verdrängernocken. Der äussere Teil 30 bewegt sich dann in Richtung des Pfeiles X (Fig. 3). Die Verdrängernocken schieben aus den Abteilen, die nicht mehr unter Druck stehen Öl durch die Öffnungen 45 nach innen, von wo aus es durch die Bohrungen 47, Leitung 62, Leitung 63 und Bohrung 49 wieder in das Reservoir 50 gelangt.
Will man die Drehrichtung umkehren, so bringt man das Ventil U in eine Stellung, bei der es Verbindungen über Kreuz gemäss den unterbrochenen Linien herstellt. Die Pumpe drückt nun Öl in die Leitung 62 und der Rücklauf von Öl, das nicht mehr unter Druck steht, findet statt durch die Leitungen 60 und 63. Die Strömungsrichtungen sind durch die unterbrochenen Pfeile angedeutet. Dabei tritt also Öl unter Druck aus den Öffnungen 45 hinter die Verdrängernocken und die Drehrichtung der Seilwinde geht nun in Richtung des Pfeiles Y (Fig. 3).
Voraussetzung für den Betrieb ist, dass sowohl der Zentriwinkel der Verdrängernocken als auch der Zentri- winkel zwischen den Verdrängernocken grösser ist als der Zentriwinkel zwischen den Sperrschiebern. Man könnte daher auch eine Maschine mit drei Verdränger- nocken von je 60 Breite und neun Segmentabteilen im Mantel von je 40 Breite herstellen. Damit keine zusätzlichen Lagerdrücke entstehen, sollte die Ausbil dung immer symmetrisch sein.