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DE2262776A1 - Radialkolbenmaschine - Google Patents

Radialkolbenmaschine

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Publication number
DE2262776A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rollers
piston
radial
pistons
machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2262776A
Other languages
English (en)
Inventor
Gunnar Lennart Gransten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SOYA REDERI AB
Original Assignee
SOYA REDERI AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SOYA REDERI AB filed Critical SOYA REDERI AB
Publication of DE2262776A1 publication Critical patent/DE2262776A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B1/00Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/06Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders in star or fan arrangement
    • F01B1/0641Details, component parts specially adapted for such machines
    • F01B1/0668Supporting and guiding means for the piston
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B13/00Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion
    • F01B13/04Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder
    • F01B13/06Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement
    • F01B13/061Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement the connection of the pistons with the actuated or actuating element being at the outer ends of the cylinders
    • F01B13/062Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement the connection of the pistons with the actuated or actuating element being at the outer ends of the cylinders cylinder block and actuating or actuated cam both rotating

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · I)IPiL. ING. W. EITLE · BR» RER. NAT. E. HOFFMANN
PATENTANWÄLTE D.8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087
5 169/7O
Rederi AB Soya, Hagersten / Schweden
Radi alkolbenmas chine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialkolbenmaschine, welche zur Verwendung als Pumpe, Kompressor oder Motor gedacht ist, mit einer zentral angeordneten festen Schieberachse, auf welcher ein Läufer mit radialen Zylindern gelagert ist, innerhalb derer Kolben in bezug auf die Schieberachse einwärts und auswärts verschiebbar sind, und mit einem um den Läufer um eine zur Schieberachse exzentrische Achse drehbar angeordneten Umlaufring und Rollen, welche zwischen den äußeren Endflächen der Kolben
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imd einer Laufbahn für die Rollen an der Innenseite des Umlaufrings angeordnet sind und dazu dienen, Bewegung zwischen dem Umlaufring und dem Läufer während des durch die Exzentrizität verursachten Abwälzens sowohl zu als auch von einer Laufbahn für die Rollen, welche auf den Kolbenendflächen gebildet ist,zu übertragen.
Rotationsmaschinen der oben erwähnten Bauart mit Radialkolben sind in der Technik bekannt. Ein Beispiel hierfür beschreibt die schwedische Patentschrift 325 479. Ein besonderes Merkmal derartiger Rotationsmaschinen besteht darin, daß weder ein äußeres Drehmoment von dem Läufer der Maschine aufgenommen noch an den Läufer abgegeben wird. Statt dessen wird das Drehmoment über den Umlaufring übertragen.
Bei der oben erwähnten Radialkolbenmaschine rollen die Rollen auf den Endflächen der Kolben über eine Entfernung hin und her, welche der Exzentrizität entspricht. Jeder Winkellage eines einzelnen Kolbens in der Maschine entspricht eine bestimmte Lage der Rolle, welche durch die Geometrie der Maschine bestimmt ist und durch die erzielten Bedingungen der umlaufenden Belastung. Die Rollen werden mittels Kontaktdruck gegen den Umlaufring auf der einen Seite und die Kolbenendflächen auf der anderen Seite in ihren Sitzen gehalten. Die Hauptparameter, welche die Geometrie der Bewegung dieser Maschine beherrschen, sind die Exzentrizität, der Durchmesser des Umlaufrings und der Durchmesser der Rollen. Die Belastungsbedingungen werden durch das Verhältnis zwischen den Kolbenkräften in dem Teil der Maschine, wo das Druckmedium (Arbeitsmedium) unter hohem Druck steht und die entsprechenden Kolbenkräfte in dem Teil, wo der Druck gering ist, bestimmt. Mit Kolbenkräften sind hier die hydraulischen Kräfte und die Kräfte der
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Kolbenfederung in der Zylinderkammer plus den Trägheitskräften in Form von Zentrifugalkräften gemeint. All diese Kräfte sind so gerichtet, daß sie die Steigerung der Berührungskräfte an den Rollen unterstützen. Die Bezeichnung "Hydraulikkräfte" ist im folgenden so zu betrachten, daß sie nicht nur Flüssigkeitsdruck, sondern auch Gasdruck bei möglichen Anwendungsfällen umfaßt, in welchen das Arbeitsmedium ein Gas ist. Jedoch wirkt auf die Kolben noch eine andere Kraft, welche durch den Hydraulikdruck bestimmt ist und im den Rotor und die Schieberachse umgebenden Gehäuse der Maschine erhalten wird. Dieser Hydraulikdruck, der im folgenden als "Entleerungsdruck" bezeichnet wird,.tritt durch das Fließen des Druckmediums in das Gehäuse der Maschine durch die Dichtspalte zwischen Kolben und Zylindern und Läufer und Schieberachse auf. Die Druckhöhe ist dort durch das Einfließen und durch die Behinderungen am Ausflußweg aus dem Gehäuse der Maschine bestimmt. Eine andere unter bestimmten Bedingungen auftretende Wirkung besteht, wie festgestellt wurde, in den Änderungen der Verschiebung des Läufers und der Kolben aufgrund von Drehschwingungen. Die auf die Kolben aufgrund des Entleerungsdrucks wirkende Kraft wirkt entgegen den zuvor erwähnten Kräften und neigt so dazu, die Kontaktkräfte an den Rollen zu verringern. Die Grenzen für die Kontaktkräfte hängen so von dem Entleerungsdruck ab und sind im allgemeinen an den Kolben/Rollen, welche im Niederdruckbereich der Maschine arbeiten und insbesondere an den äußeren Endflächen dieser Kolben, wo die Kräfte der Kolbenfederung am geringsten sind, im allgemeinen sehr gering. Wenn diese Grenzen in einem solchen Ausmaß verringert werden, daß die Kontaktkräfte auf Null gebracht werden, können die Rollen dazu veranlaßt werden, sich unter der
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Wirkung von Beschleunigungen aus ihren geometrisch bestimmten Lagen zu verschieben.
Bei einer in der Technik aus der Deutschen Patentschrift 953 223 bekannten Radialkolbenmaschine ist die Schwierigkeit des Anordnens der Rollen in bezug auf die entsprechenden Kolben teilweise dadurch gelöst« daß die äußeren Endflächen der Kolben mit Lippen versehen sind, welche die Bewegung der Rollen in Umfangsrichtung begrenzen. Jedoch führen die Lippen in diesem Fall nicht nur dazu, daß die Bewegung der Rollen begrenzt wird, sondern auch in der Hauptsache eine Antriebsfunktion zwischen dem Läufer und dem umgebenden Gehäuse in Kombination mit den Rollen erzielt wird. Jedoch stellt diese Anordnung nicht sioher, daß die Rollen ihre Lage in bezug auf die entsprechenden Kolben beibehalten, wenn der Druck im Gehäuse bestimmte Werte überschreitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Betrieb mit höherem Entleerungsdruck als bisher zu ermöglichen, d.h. mit niedrigeren Grenzen für die Kontaktkraft, während gleichzeitig genaues Anordnen der Rollen in bezug auf die Endfläche des Kolbens vollständig sichergestellt ist. Gleichzeitig soll die Anwendung so hohen Entleerungsdrucks ermöglicht werden, daß die Hin- und Herbewegung der Kolben mit dem Ergebnis beseitigt werden, daß die Pumpwirkung der Maschine aufhört, oder mit anderen Worten, ein Außereingriff kommen auftritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Halteelemente zum Halten der Rollen in ihrer Lage vor den Kolbenendflächen in Berührung mit oder in der Nähe der Laufbahn am Umlaufring vorgesehen sind, auch wenn die Kolben
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soweit in ihre Zylinder zurückgezogen sind, daß der Kontakt zwischen den Rollen und den Endflächen des Kolbens verlorengegangen ist.
Die wichtigsten Merkmale der erfindungsgemäß ausgelegten Radialkolbenmaschine sind folgende:
1.) Volle Zuverlässigkeit, was die Anordnung der Rollen in bezug auf die zugehörige Kolbenendfläche anbetrifft, für den Fall, daß die Kontaktkräfte vollständig zu Null werden und der Kolben sich von der Rolle entfernt.
2.) Die Halteelemente benötigen keine sich bewegenden Teile, die bei normalen fortlaufendem Be-? trieb abgenutzt würden; es ist lediglich flüssige Reibung vorhanden.
j5.) Die Abmessungen einer Maschine (sowohl in radialer als auch axialer Richtung) mit gegebener Verdrängung müssen nicht infolge der erfindungsgemäßen Entwurfsmerkmale gesteigert werden und sind tatsächlich mit denen einer Maschine ohne die erfindungsgemäßen Entwurfsmerkmale vergleichbar.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine weisen die Halteelemente feste Anschlageinriohtungen an den Seiten der Läuferflächen auf, welche Kanten an einer Seite jedes Kolbens aufweisen, die dazu dienen, die Bewegung der Rollen auf den Kolbenendflächen zu beschränken. Die Rollen sind ihrerseits vorzugsweise mit axialen, .führenden Zapfen versehen, welche in am Umfang angeordnete Nuten eingepaßt sind. Die Nuten sind in
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den mit dem Umlaufring verbundenen Endscheiben angebracht. Die Hollen sind weiter vorzugsweise an den Enden mit Flanschen ausgerüstet, welche mit umgebenden PUhrungsflachen am Umlaufring zusammenwirken.
Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine sind die Endlagen der Rolle an der Kolbenendfläche durch Zusammenwirkung zwischen den Planschen der Rolle und den Kanten der Anschläge bestimmt. Der Anschlagpunkt in jeder äußeren Lage ist so angeordnet, daß die Berührungskraft zwischen Rolle und Kolben in dieser Lage einem Moment um die Mittelachse der Schieberachse einen Anstieg erteilt, wobei das Moment dazu neigt, die Rollen von der Außenlage auf der Endfläche des Kolbens weiter nach innen zu verschieben.
Zusammengefaßt kann man sagen, daß das charakteristische Merkmal der Ausführungsbeispiele, wie sie in den Ansprüchen festgelegt sind, darin besteht, daß die Lage der Rollen relativ zur äußeren Endfläche der Kolben (welche im folgenden als Laufbahn bezeichnet wird) teilweise durch Zusammenwirkung zwischen den axialen, führenden Zapfen der Rollen und den am Umfang angeordneten Nuten in den Endscheiben des Läufers bestimmt ist, wobei die Rollen am Verschieben von der Kontaktfläche des Umlaufrings unter Wirkung von Radialbeschleunigungen gehindert sind und teilweise durch die Anschlageinrichtungen, welche an den Läuferflächen angepaßt sind und dazu dienen, die Rollen am Verlassen der Zone im Weg der Kolbenrollenlaufbahn und der Zylinderöffnung unter Wirkung von Tangentialbeschleunigungen zu hindern. Wie schon erwähnt wurde, tritt
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die Notwendigkeit zur besonderen Anordnung der Rollen nur in Fällen auf, wo die Kontaktkräfte an den Rollen auf Null verringert werden. .
Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine werden in der folgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Radialschnitt der erfindungsgemäßen Maschine durch einen ihrer Zylinder,
Fig. 2 eine Ansicht der Maschine vom Ende der
Schieberachse, wobei ein Ende des Gehäuses entfernt ist, und
Fig. 3 ein Schema der Entwurfsprinzipien, welche zur Verringerung der Einwirkung der Halteelemente auf die Gesamtabmessungen der Maschine angewendet werden.
Fig. 1 zeigt den Aufbau der Maschine. Die Schieberachse 1 trägt den hydrostatisch gelagerten Läufer 2, ebenso wie das Gehäuse der Maschine, bestehend aus dem Umlaufring 3 und den Endscheiben 4 und 5· Das Gehäuse der Maschine ist in bezug auf den Läufer mittels Wälzlagern und 7 auf beiden Enden der Schieberachse exzentrisch gelagert. Die Endfläche 8 der Schieberachse ist als mechanische und hydraulische Kupplungsebene für die Maschine ausgelegt. Von dieser Ebene führen zwei axiale Hauptleitungen zu den zwei Schieberöffnungen 10 und 9 für die Hochdruckbzw. Niederdruckeeite der Maschine. Die Schieberöffnungen
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9 und 10 stehen zyklisch mit den einzelnen Zyllnderkammexn in Verbindung. Von der Endfläche 8 geht auch eine weitere Leitung 32 aus, welche direkt mit dem Inneren des Gehäuses der Maschine in Verbindung steht. Durch diese Leitung wird Leckflüssigkeit abgeleitet.
In der Zylinderkammer 11 bewegt sich der Kolben 12 infolge der Änderung der Entfernung des Lagerpunktes am Umlaufring von der Mittelachse 30 des Läufers während der Rotation hin und her, welche ihrerseits von der exzentrischen Entfernung zwischen dieser Mittelachse 30 und der Mittelachse 27 des Umlaufrings abhängt. Die Ebene 13* in welcher die beiden Mittelachsen 30 und 27 liegen, wird als Ebene der Exzentrizität bezeichnet. Diese Ebene hat eine doppelte funktioneile Wichtigkeit, erstens ist sie die Ebene, in welcher die beiden Umkehrpunkte der Kolben in den Zylinderkammern erreicht werden, und zweitens ist sie die Ebene, welche die KolbenzylinderausrUstung der Maschine in eine mit einem Arbeitsmedium mit niederem Druck arbeitende Seite und eine mit einem Arbeltsmedium mit hohem Druck arbeitende Seite teilt.
Der Kolben 12 ist in der Zylinderkammer durch zwei konzentrische Druckfedern belastet, welche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Schraubenfedern 14 und 15 mit entgegengesetzt verlaufenden Windungen bestehen. Der Grund für das Vorsehen zweier Federn liegt erstens darin, daß dadurch die maximal mögliche Federkraft in dem verfügbaren Raum erhalten werden kann, und zweitens die Gefahr, daß der Kolben zum Drehen in der Zylinderkammer neigt, wenn der Kontakt mit der Rolle verlorengeht, auf ein Minimum herabgesetzt ist. Wie aus dem Vorstehenden klar wird, besteht die Hauptaufgabe dieser Federn darin,
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eine mechanische Andruckkraft auf den Kolben 12 zusätzlich zu den auf ihn wirkenden hydraulischen und Trägheitskräften herbeizuführen. Weil die Hydraulikkräfte Werte annehmen können, die vom vollständigen Vakuum (im Druckmedium) bis zu vollem Arbeitsdruck reichen können, was vor allem von der Kompressibilität des Druckmediums und den dadurch im Hydrauliksystem verursachten Druckänderungen abhängig ist, ist es leicht zu verstehen, warum die zuvor erwähnten überlagerten Federkräfte benötigt werden, um bei den meisten Arbeitsbedingungen positive Kontaktkräfte zwischen dem Kolben 12,der Rolle 16 und dem Umlaufring 3 aufrechtzuerhalten.
Die zylindrische Rolle 16 ist an ihren Enden mit konzentrischen Planschen 17 und 18 versehen, welche in Richtung zur Rollenfläche leicht keglig ausgebildet sind, und mit entsprechenden Abschrägungen an den Innenkanten des Umlauf ringes zusammenwirken. Eine Aufgabe dieser Plansche besteht darin, die Bewegung der Rolle so zu führen, daß ihre Erzeugenden parallel zu denen des Umlaufrings bleiben.
jedoch wurde im Fall der vorliegenden Erfindung diesen Flanschen eine weitere Aufgabe Übertragen, nämlich daß sie Anschläge für die tangentiale Anordnung der Rollen relativ zum Kolbenrollenweg oder zur Bahn bilden* Erfindungsgemäß wird die radiale Begrenzung der Bewegung der Rollen sichergestellt, indem.in der Zone axial hinter den Flanschen die Rollen mit zylindrischen Zapfen 19 und 20 versehen wurden, die mit den gegenüberliegenden konzentrischen Nuten 21 und 22 an der Innenseite der Endscheibe 5 bzw. 4 in Eingriff stehen.
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Im Hinblick auf die tangentiale Anordnung der Rollen 1st es aufgrund der Punktion ebenso wie des Raumes unbequem, die zuvor erwähnten bekannten Lösungen zu verwenden, wobei die Endflächen der Kolben mit Anschlägen zur Begrenzung der Rollbewegung der Rollen versehen sind. Dieses 1st bei der erfindungsgemäßen Radialkolbenmaschine mit Ihrem besonderen Arbeltsverfahren so« aufgrund der Tatsache, daß die Maschine für so große Exzentrizität Im Verhältnis zum Kolbendurchmesser geeignet lit, daß die Tangentialpunkte der Rollen bei bestimmten Winkellagen außerhalb der Grenze der Erzeugenden des Kolben* liegen (siehe Winkellage « - 270° In Fig. 2). Weil ungefähr während einer halben Umdrehung (wenn der Winkel « zwischen 90 und 270°) sich die Kolbenendflächen in die Zylinder innerhalb des Außendurchmessers des Läufers zurückziehen, würde eine hypothetische Verriegelungeanordnung dieser Art die Radialabmessungen dir Maschine drastisch steigern.
Auch 1st die begrenzende Punktion der sich divergent Öffnenden Flächen 28, 29 im Läufer in Kombination nur mit den Zapfen 19, 20 und den Nuten 21, 22 nicht zufriedenstellend. Biese divergenten Flächen haben tatsächlich nur eine tangential begrenzende Wirkung, wenn der Winkel <* zwischen 80 und 270° ist.
Bine andere theoretisch denkbare Lösung wir« das Einpassen von radial beweglichen Zapfen auf jeder Seite des Kolbens und parallel zu dessen Mittellinie, welche nach außen federbelastet sind, in Kombination mit den oben erwähnten Zapfen und Nuten. Aber eine solche Lösung wäre in weitaus den meisten Fällen unbequem. In der ersten Stelle würden solche Zapfen bei einer Umdrehung der Maschine sich über
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eine Entfernung zu bewegen haben, welche zweimal der Exzentrizität entspricht, d.h. am äußeren Umkehrpunkt (<* = 0°) und ein gleich großer Teil des Zapfens müßte von einem zugeordneten FUhrungsloch im Läufer herausragen. Darüber hinaus müßte ein bestimmter Anteil des Zapfens innerhalb des Führungsloches bleiben, wodurch die seitlichen Reaktionskräfte so groß würden, daß ein Pestfressen auftritt. Am inneren Umkehrpunkt (<x = 18O°) müßte das Pührungsloch tief genug sein, um die gesamte Länge des Zapfens und eine möglicherweise vorhandene Schraubenfeder aufzunehmen. Jedoch würde in den meisten Fällen die Berücksichtigung des vorhandenen Raumes eine solchen Anordnung in den begrenzten, zwischen den Kolben und der Mittelebene des Läufers verfügbaren Sektoren unpraktisch erscheinen lassen. Zweitens würde eine solche Lösung, angenommen,sie wäre vom Standpunkt des verfügbaren Raumes aus möglich, aufgrund unvermeidbarer Abnutzung eine nicht zufriedenstellende Lebensdauer ergeben.
Bei der vorliegenden Erfindung wird dieses kritische Problem anders gelöst, indem feste Halteplatten 25 und 26 für die Rollen am Läufer in gleichen Entfernungen von der Symmetrieebene des Läufers durch die Zylinderachsen und mit einer Entfernung zwischen ihnen, welche gleich der zwischen den Mittelebenen der Flansche 17 und 18 der Rollen 1st, angebracht werden. Die radiale Ausdehnung der Platten 25 und 26 ist durch einen mit dem Läufer konzentrischen Kreis begrenzt, dessen Radius so groß ist, daß sich diese Platten in der inneren Umkehrlage (<* = I8o°) nach unten bewegen, wobei in den Nuten 2J> und 24 zwischen den Endflächen und Kantenflächen des Umlaufringes ein minimales radiales Spiel vorhanden ist. Am äußeren Umkehrpunkt (<x = 0°) wird das Spiel demzufolge um die zweifache Exzentrizität gesteigert (Fig. 3).
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Um jede ZylindermUndung bilden die Platten eine symmetrische öffnung,innerhalb derer die Plansche der Rollen frei den normalen Bewegungen der Rollen folgen können, ohne daß sie mit den Kanten j51 der Platten in Berührung kommen. Als normale Bewegungen sind hierbei folgende anzusehen:
Der durch die Rollen durchgeführte Bewegungszyklus über den Kolbenrollenweg (Laufbahn) während einer Umdrehung der Maschine, wenn die letztere unbelastet ist, d.h., daß ein Satz der Rollen vollständig symmetrisch in bezug auf die Ebene IJ der Exzentrizität angeordnet ist, wenn ein Paar der Zylinder durch diese Ebene hindurchgeht.
Die Rollentfernung, welche durch die Verdrehung des Läufers relativ zum Gehäuse der Maschine bei maximaler Drehmomentbelastung bestimmt ist.
Eine bestimmte festgelegte Rollentfernung, welche den zulässigen Torsionsschwingungen einer bestimmten Amplitude um die Lage des Gleichgewichts unter Last entspricht.
Durch Summieren der drei oben erwähnten Ausmaße der Bewegung und Berücksichtigung, daß die Maschine umkehrbar ist, wird die Breite der öffnungen in den Halteplatten für die Rolen erhalten.
Aus schon erwähnten Gründen liegen die Mindestgrenzen der Halteplatten für die Rollen am äußeren Umkehrpunkt (oc = 0°) der Kolben im Hinblick auf den Antrieb durch die Plansche der Rollen. Unter Berücksichtigung, daß die Breite der
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öffnung der Halteplatte für die Rollen gemäß den obigen Ausführungen festgelegt ist, besteht der einzige Weg zur Verringerung der Grenzen auf ein Minimum darin, daß der Durchmesser der Flansche der Rollen und der Außendurchmesser der Halteplatten für die Rollen begrenzt werden. Der eigene Durchmesser der Rolle ist festgelegt. Das praktische Kriterium für die Bestimmung der anderen zwei Durchmesser ist aus Fig. J5 klar. Hier ist hypothetisch angenommen, daß der Kolben vor der äußeren Umkehrlage seinen Kontakt mit der Rolle zur gleichen Zeit verloren hat wie das Momentengleichgewicht am Läufer aus dem einen oder anderen Grund gestört ist, so daß der Läufer unmittelbar in die Lage vorwärts gedreht wird, wo die Ecke der Halteplatte 25 für die Rolle die Ebene I5 der Exzentrizität erreicht hat. Es wird ferner angenommen, daß die Flansche der Rollen an diesem Punkt zur gleichen Zeit an den Ecken der Halteplatte hart aufliegen, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Weil die Zylinderkammer nun mit dem unter Hochdruck stehenden Druckmedium in Verbindung steht, wird die Berührungskraft R (zwischen Kolben und Rolle) auch durch den Druck bestimmt und kann demzufolge hohe Werte annehmen. Das Produkt der Kontaktkraft R und die Entfernung des Hebelarms von der Mittelachse des Läufers bestimmen den Momentenbeitrag des Kolbens zum Momentengleichgewicht des Läufers. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, ist dieser Momentenbeitrag so, daß er versucht, den Läufer relativ zum Gehäuse der Maschine zurückzudrehen und spontan die Rolle in ihre genaue Lage auf den Kolbenrollenweg zurückzustellen. Der theoretische Grenzfall für beide zuvor erwähnten Durchmesser ist durch die Bedingung bestimmt, welche erhalten wird, wenn die Rolle teilweise an den Ecken der Anschlagflächen (Kante Jl der Platte) und teilweise an der Kante des Kolbens in der Weise anliegt, daß in einigen Berührungspunkten gerade ein Gleiten beginnt, wenn die Rolle wieder
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auf dem Kolbenrollenweg, d.h. auf der Laufbahn, rollen muß. Aus verschiedenen Gründen, unter anderem wegen unannehmbar großer Flächenpressungen, kommen solche Längen für den praktischen Entwurf nicht in Präge. Demzufolge wird die Dimensionierung der Halteplatten für die Rollen und der Flanschdurchmesser der Rollen so gewählt, daß die Richtung der Kontaktkraft R bei dem zuvor erwähnten hypothetischen Fall im wesentlichen parallel zur längsverlaufenden Symmetrieachse des entsprechenden Zylinders verläuft. Die dabei sicher eingehaltenen Grenzen sind für den Antrieb der Rollen vollständig angemessen, wie durch Versuche bestätigt wurde. Dieses ist zutreffend, unabhängig davon, ob die Arbeitsbedingungen zeitliche Entlastung der Kolben oder deren absichtliches Einpressen berücksichtigen. .
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Claims (5)

  1. Patentansprüche
    Radialkolbenmaschine, welche zur Verwendungals Pumpe, Kompressor oder Motor gedacht ist, mit einer zentral angeordneten festen Schieberachse, auf welcher ein Läufer mit radialen Zylindern gelagert ist, innerhalb derer Kolben in bezug auf die Schieberachse einwärts und auswärts verschiebbar sind, und mit einem um den Läufer um eine zur Schieberachse exzentrische Achse drehbar angeordneten Umlaufring und Rollen, welche zwischen den äußeren Endflächen der Kolben und einer Laufbahn für die Rollen an der Innenseite des Umlaufrings angeordnet sind und dazu dienen, Bewegung zwischen dem Umlaufring und dem Läufer während des durch die Exzentrizität verursachten Abwälzens sowohl zu als auch von einer Laufbahn für die Rollen, welche auf den Kolbenendflächen gebildet 1st, zu übertragen, dadurch gekennzeichnet , daß Halteelemente (25) zum Halten der Rollen (16) in ihrer Lage vor den Kolbenendfläehen in Berührung mit oder in der Nähe der Laufbahn am Umlauf ring (j5) "vorgesehen sind, auch wenn die Kolben (12) soweit in ihre Zylinder (11) zurückgezogen sind, daß der Kontakt zwischen den Rollen (16) und den Endflächen des Kolbens verlorengegangen ist.
  2. 2. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ., daß die Halteelemente (25) an den seitlichen Endflächen des Läufers (2) feste Anschläge mit tragenden Kanten (31) an jeder Seite jedes Kolbens (12)» aufweisen, wodurch die Bewegung der Rollen (16) auf der Kolbenendfläche begrenzbar ist.
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  3. 3. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Rollen (16) mit axialen führenden Zapfen (19* 20) versehen eind, welche in am Umfang in den am Umlaufring (3) befestigten Endscheiben (4, 5) angeordnete Nuten (21, 22) eingepaßt sind.
  4. 4. Radialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze lehnet daß die Rollen (16) an den Enden Plansche (17, 18) auf* weisen, welche mit den umgebenden, führenden Flächen des Umlaufrings (3) zusammenwirken.
  5. 5. Radialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Endlagen der Rollen (16) an der KolbenendfliSche durch Zusammenwirkung »wischen den Planschen (17, 18) der Rollen (16) und die Kanten (51) der Halteelemente (25) begrenzt sind, der Anschlagpunkt in jeder äußeren Lage so angeordnet ist, daß in dieser Lage die BerUhrungskraft (R) zwischen Rolle (16) und Kolben (12) einem Moment um die Mittellinie der Schieberachse (1) einen Anstieg mitteilt, wodurch das Moment dazu neigt, die Rolle (16) von der Außenlage an der Endfläche des Kolbens weiter einwärts zu bringen.
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DE2262776A 1971-12-22 1972-12-21 Radialkolbenmaschine Pending DE2262776A1 (de)

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