DE2820552A1

DE2820552A1 - Druckmittelmaschine

Info

Publication number: DE2820552A1
Application number: DE19782820552
Authority: DE
Inventors: Marcel Geirnaert
Original assignee: SECA
Current assignee: SECA
Priority date: 1977-05-12
Filing date: 1978-05-11
Publication date: 1978-11-23
Also published as: US4202251A; SE437544B; FR2390581B1; IN151615B; IT7823349A0; SE7805445L; FR2390581A1; IE46891B1; HK28582A; AR214926A1; PT68029B; BR7803001A; DD136169A5; AU3595578A; MX147010A; GB1599025A; PL206732A1; FI66239C; LU79650A1; PT68029A

Description

Druckmitt elmaschine

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Erzeugung bzw. Lieferung eines unter Druck stehenden Mittels mit großer Leistung und einem unvergleichlich kleinen Verhältnis von Gewicht zu Leistung. Die Maschine kann das Grundelement von verschiedenartigen Motoren bilden, die vorteilhafterweise klassische Verbrennungsmotoren ersetzen.

Die Nachteile der klassischen Verbrennungsmotoren sind insbesondere bei der Erzeugung eines Drehmomentes mit verschiedenen Geschwindigkeiten zu sehen. Bei diesem Anwendungsgebiet ist es bekannt, die geradlinige Hin- und Herbewegung der Kolben in eine Drehbewegung durch eine Kurbelwelle zu übertragen, mit der die Pleuelstangen verbunden sind, die durch die Kolben beaufschlagt werden. Bei derartigen Motoren erfolgt die Veränderung des Drehmomentes des Motors durch Einwirkung auf die Verbrennung und durch Zwischenschalten unterschiedlicher mechanischer Einrichtungen, insbesondere von Getrieben.

Die Übertragung durch eine Pleuelstange führt zu einem beträchtlichen Verlust des mechanischen Wirkungsgrades, weil während des Ablaufes der Drehbewegung der Pleuelstange ein toter Winkel auftritt, der in bestimmten Fällen 45° betragen kann; dadurch kommt es zu einer schlechten Ausnutzung der durch die Verbrennung freigesetzten Energie. Die mechanische Übertragung mittels einer Pleuelstange führt darüber hinaus zu einem Verlust an mechanischer Leistung, der sehr erheblich sein kann.

Ein weiterer Nachteil der Übertragung durch eine Pleuelstange ist darin zu sehen, daß ihre Drehbewegung an den Kolben seitliche mechanische Kräfte hervorruft, die einerseits zu einem Unrundlaufen der Zylinder und andererseits

809847/083S

zu Schlaggeräuschen führen, wenn das Kbmpressionsverhältnis erhöht wird.

Darüber hinaus erfordert die Steuerung der Minderungen des Betriebszustandes (Regulierung der Geschwindigkeit und Umkehrung der Laufrichtung) komplizierte mechanische Übertragungseinrichtungen, die kostspielig und platzraubend sind und die sperriger und schwerer sein können als der Motor selbst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und je nach den Erfordernissen äußerst kompakte und in vorteilhafter Weise aufgeteilte Motorblöcke so auszubilden, daß übliche platzraubende Einrichtungen für die mechanische übertragung, die die Ursache für erhebliche mechanische Verluste sind, überflüssig werden.

Gegenstand der Erfindung ist insbesondere eine Maschine, die !Eranslationsbewegungen ausführt, die eine Druckmittelmenge erzeugen, die direkt eine beliebige Transport- oder Arbeitsmaschine antreiben kann, deren Betriebszustand weich und ohne Stöße regulierbar ist.

Die Erfindung betrifft ferner eine Druckmittelmaschine mit gutem Betriebs verhalt en und erheblich verringertem Platzbedarf.

Ein besonderer Vorteil einer derartigen Maschine ist darin zu sehen, daß es gelingt, unter günstigen Platz- und Dezentralisierungsbedingungen Laufeigenschaften bei einem Verhältnis von Gewicht zu Leistung zu erzielen, das so günstig ist, daß die Maschine selbst, verglichen mit einem Dieselmotor, mit klassischen Verbrennungsmotoren konkurrieren kann.

8098A7/0835

Besonders vorteilhaft ist dabei, daß sie sehr leise läuft, daß das Schwingungsniveau sehr gering ist und daß die mit dem Fnrundlaufen von Zylindern auftretenden Probleme ebenso vermieden werden wie die Leistungsverluste bei mechanischer Kupplung und Übertragung. Störungen, wie sie bei der Verwendung von klassischen Leistungs-Übertragungsorganen auftreten, werden erheblich verringert.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein kompakter Motor, bei dem eine Trennung der mechanischen und thermischen Teile sichergestellt wird. Dadurch werden die Schmierprobleme beträchtlich vereinfacht und die mechanische Betriebssicherheit der gesamten Einrichtung bis zu Betriebszuständen verbessert, die gewöhnlich Motoren mit großer Leistung vorbehalten sind.

Ferner garantiert die Maschine gemäß vorliegender Erfindung dank der minimalen mechanischen Verluste eine beträchtliche Wirtschaftlichkeit des Brennstoffes und kann infolge der Trennung der mechanischen und thermischen Teile bei stark erhöhten Temperaturen arbeiten, wodurch eine vollständigere Verbrennung in den Zylindern sichergestellt wird und weniger schädliche Abgase auftreten als bei üblichen Motoren.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 den Aufbau des hydraulischen Kreises einer Druckmittelmaschine in schematischer Darstellung,

Figur 2 einen Längsschnitt durch den Kolben der Hochdruckpumpe ,

Figur 3 eine andere Ausführungsform eines hydraulischen Kreises,

809847/0835

Figur 4· eine erste Ausfuhrungsform einer Druckmittelmaschine ,

Figur 5 eine zweite Ausführungsform,

Figuren

6 und 7 Details der Durchführungen der Kolbenstangen durch die Trennwände,

Figur 8 eine dritte Ausführungsform,

Figur 9 eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Figur 8 und

Figur 10 einen Schnitt nach der Linie X-X der Figur 9·

Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau des hydraulischen Kreises der Druckmittelmaschine gemäß vorliegender Erfindung. Die Maschine enthält einen Antriebsmotor 10 und eine Hochdruckpumpe 20, die kinematisch direkt miteinander verbunden and· Als Antriebsmotor dient typischerweise ein Kolbenmotor, der schematisch durch einen Zylinder 1, in dem ein Kolben 2 eine hin- und hergehende Translationsbewegung ausführt, dargestellt ist und eine aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Hilfseinrichtung enthält, mit der die Zurückbewegung des Kolbens 2 sichergestellt wird. Der Kolben betätigt die Hochdruckpumpe 20. Diese ist auf der Zeichnung als Beispiel durch einen einzigen Zylinder wiedergegeben, in dem sich ein Kolben 24 bewegt, der im Zusammenhang mit Figur 2 näher beschrieben wird und der direkt mit dem Kolben 2 des Zylinders des Verbrennungsmotors verbunden ist. Der Zylinder der Pumpe 20 ist mit einer Einlaßöffnung 21 und einer Auslaßöffnung 22 für ein Druckmittel versehen. Die Einlaßöffnung 21 ist mit einer Druckmittelquelle (als Druckmittel kann beispielsweise öl dienen),

809847/0835

die durch, den Speicher 4- wiedergegeben ist, über einen Schieber 5 zur Regulierung der Durchflußmenge verbunden. Die Auslaßöffnung 22 ist mit einem Klappenventil 23 versehen. Die Ausgangsleitung 6 beaufschlagt ein beliebiges Betätigungsorgan mit dem Druckmittel. Das Betätigungsorgan kann, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, ein Drehteil 7 sein, bei dem die in dem Druckmittel angereicherte Leistung in Drehleistung umgewandelt wird. Das Betätigungsorgan kann selbstverständlich, auch ein eine lineare Bewegung ausführendes Organ sein, beispielsweise ein Arbeitszylinder, der ein Werkzeug betätigt.

Der Schieber 5 ist so konstruiert, daß er immer eine Restmenge durchläßt, was mit der Umgehungsleitung auf Figur 1 symbolisch dargestellt wurde. Der Grund hierfür ist, ständig für eine ausreichende Schmierung zu sorgen. Da der Schieber 5 ständig eine Eestmenge durchläßt, wird durch, das Ventil 9 der Rückfluß des Druckmittels zum Speicher 4 sichergestellt. Eine Druckpumpe 13 sorgt für einen gleichmäßigen Betrieb beim Langsam!auf und für eine gute Füllung beim Schnellauf.

Die Umkehr der Laufrichtung des Betätigungsorgans 7 wird mittels eines Umkehrschiebers 8 gesteuert. Das Auskuppeln des Betätigungsorgans 7 erfolgt über das Ventil 9» das das Druckmittel direkt mit dem Speicher 7 über die Leitung 12 kurzschließt.

Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch, eine Ausführungsform für den Kolben 24. Dieser besteht aus einem Ring, der mit Vorsprüngen 26 und 27 versehen ist, zwischen denen mit Spiel ein Kopfstück 28 angeordnet ist, das am Ende der Kolbenstange 29 so befestigt ist, daß es während der Hin- und Herbewegung der Stange 29 wie ein Ventil arbeiten kann, wie weiter unten näher erläutert wird.

809847/0835

Um die Funktion dieser Vorrichtung zu erläutern, wird davon ausgegangen, daß der Schieber 5 (Figur 1) geöffnet ist und daß der Kolben 24, der über die Stange 29 durch. Einwirkung des Kolbens 2 betätigt wird, sich im Sinne des Pfeiles A verschiebt. Das Ventil 23 ist somit geschlossen. Das Druckmittel füllt den Zylinder über die Öffnung 30 des Kolbens 24, der das Kopfstück 28, wie auf Figur 1 dargestellt, freigibt. Das Druckmittel strömt mit einem verhältnismäßig geringen Druck durch die Pumpe 13 ein.

Während der Explosions- oder Verbrennungsphase und der Entspannungsphase in dem Zylinder 1 betätigt der Kolben die Stange 29 im Sinne des Pfeiles B. Das Kopfstück 28 kommt somit in eine Verschlußstellung an der Öffnung des Kolbens 24·. und nimmt diesen im Sinne des Pfeiles B mit. Der Kolben 24- komprimiert so das Druckmittel, das den Zylinderraum bis zu dem Ausgangsventil 23 ausfüllt und das komprimierte Druckmittel wird über das Ventil zu dem Betätigungsorgan 7 gedrückt. Wenn das gesamte Druckmittel gefördert ist, verschiebt sich der Kolben im Sinne des Pfeiles A, so daß sich der gesamte freie Raum des Zylinders, wie oben beschrieben, mit dem Druckmittel füllen kann.. Dieser Zyklus wiederholt sich dann, in Abhängigkeit von der wechselseitigen Beaufschlagung durch den Kolben 2. Am Ausgang der Pumpe 20 ist ein hydraulischer Akkumulator 11 bekannter Bauart vorgesehen, der dazu dient, Stöße zu dämpfen.

Um die Drehgeschwindigkeit des Betätigungsorgans zu regulieren, genügt es, die zufließende Menge an Druckmittel mittels des Schiebers 5 einzustellen. Wenn der Schieber vollständig geöffnet ist, fließt die maximale Menge zu, wobei die Drehgeschwindigkeit des Betätigungsorgans 7 ebenfalls den höchsten Wert hat, während der Druck des

809847/0835

Druckmittels und das Drehmoment minimal sind. Venn der Schieber 5 teilweise geschlossen ist, wird die dem Zylinder zugeführte Druckmittelmenge in Abhängigkeit von der Schließstellung verringert. Das Druckmittel nimmt daher in dem Zylinder in Abhängigkeit von der geringeren Zufuhr ein verringertes Volumen ein; infolgedessen wird in dem Zylinder der Pumpe 20 ein Leerraum erzeugt. Wenn der Kolben 24- sich im Sinne des Pfeiles B verschiebt, wird der Kolben bei gleichmäßiger Beaufschlagung mit der gleichen Energie beaufschlagt und während des ersten Abschnittes der Verschiebung die Energie als Anfangsenergie in den sich bewegenden Teilen angesammelt, bevor der Kolben beginnt, einen Druck auf das Druckmittel auszuüben. Wenn der Kolben das Druckmittel erreicht, drückt er auf dieses mit der Energie, die sich aus der während seines ersten Bewegungsabschnittes angesammelten Energie und der restlichen Energie der Entspannung der Gase in dem Zylinder 1 ergibt. Der Druck des Druckmittels am Ausgang 22 des Zylinders der Pumpe 20 wird somit durch diesen Anfangseffekt vergrößert, der es ermöglicht, das Drehmoment des Betätigungsorgans zu erhöhen.

Die Drehgeschwindigkeit wird somit in Abhängigkeit von der Vergrößerung des Druckes reduziert. Mit der Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung erhält man auf diese Weise eine weiche und genaue Regulierung der Geschwindigkeit und des Drehmomentes durch einfache Eegulierung der Druckmittelmenge, ohne daß es notwendig ist, irgendeinen Übertragungsmechanismus zwischenzuschalten, und ohne daß wesentliche mechanische Energie verlorengeht.

Die Anpassung an Änderungen des Drehmomentes und der Geschwindigkeit des Betätigungsorgans 7 kann auch vorteilhafterweise automatisch in sehr einfacher Weise erfolgen. Ein derartiger hydraulischer Kreis ist schematisch auf Figur 3 dargestellt. An die Ausgangsleitung 6 der Pumpe

809847/0835

ist eine Vorrichtung 31 angeschlossen, die an einen hydraulischen Akkumulator anpaßbar ist, dessen oberer Druck vorregulierbar ist.

Die Vorrichtung 31 enthält eine Membran 32, die in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Drucken, die an den "beiden Oberflächen herrschen, belastet wird. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Gegendruck mit einer Schraube vorreguliert, die auf eine zweite Membran einwirkt. In die Eingangsleitung für das Druckmittel ist ferner ein Ventil 33 geschaltet, das auf den Betrieb des Betätigungsorgans anspricht, um das Anfahren des Druckmittelerzeugers, d.h. der Hochdruckpumpe, zu ermöglichen. Das Ventil 33 ist in einer teilweise geschlossenen Stellung vorreguliert. Wenn der Druckmittelerzeuger einen geeigneten Betriebszustand erreicht hat, um die Belastung des Betätigungsorgans 7 zu übernehmen, kann durch öffnen des Ventils 33 eine Veränderung der Vorrichtung 31 vorgenommen werden.

Wenn das Ventil 33 in der geöffneten Stellung ist, wird der Zylinder der Pumpe 20 ganz mit Druckmittel gefüllt, wobei die Druckmittelmenge maximal und sein Druck minimal ist. Die Membran 32 der Vorrichtung 31 befindet sich damit in der Stellung, die auf der Zeichnung mit "a^M bezeichnet ist. Die Geschwindigkeit des Betätigungsorgans ist darm maximal und sein Drehmoment minimal. Wenn das Betätigungsorgan belastet wird, verringert sich die Geschwindigkeit, während sich das Drehmoment vergrößert; dabei steigt der Druck des Druckmittels an. Die Membran 32 wird ebenfalls belastet und gelangt in die mit "b" bezeichnete Stellung. Wenn das Volumen der Vorrichtung 31 auf diese Weise vergrößert wird, erhält der geschlossene Kreis, der das hydraulische System bildet, nicht mehr genug Druckmittel, um die Kammer des Zylinders der Pumpe

809847/0835

282055?

20 zu füllen und der Zylinder ist nur teilweise mit Druckmittel gefüllt. Da immer die gleiche Energie auf den Kolben 24 der Pumpe aufgebracht wird, sammelt sich die Energie anfangs in den sich bewegenden Teilen an und der Druck des Druckmittels, das am Ausgang 22 des Zylinders komprimiert wird, vergrößert sich. Die Druckänderungen des Druckmittels folgen somit in ständiger und schonender Abhängigkeit den .Änderungen der Geschwindigkeit des Betätigungsorgans. Die vorregulierte Vorrichtung 31 spielt somit bei der Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung die Bolle eines selbsttätigen Organs zur Änderung des Drehmomentes je nach den Belastungen, wobei die gleiche Leistung beibehalten wird. In Strömungsrichtung vor dem Ventil 33 ist ein Akkumulator mit einer Membran 34- eingebaut, der dazu dient, Druckschläge des Druckmittels bei langsamem Betrieb oder bei Überlastung zu neutralisieren. Im Falle einer Blockierung arbeitet der hydraulische Kreis weiter über die Abzweigung 81, die mit einem eingestellten Ventil 82 versehen ist.

Ein interessanter Aspekt, auf den hingewiesen werden soll, ist der, daß dank der Verwendung eines Druckmittels die Änderungen des Betriebszustandes außerordentlich weich vor sich gehen, ohne daß Schläge auftreten und sehr leise ablaufen.

Figur 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für den Anwendungsbereich der Erfindung, bei dem ein Verbrennungsmotor benutzt wird. Diese Ausführungsform enthält einen Zweitakt-Vierzylindermotor, wobei in jedem Zylinder zwei sich gegenüberliegende Kolben sitzen. Die Zylinder sind parallel zueinander angeordnet, wie bei einem (Trommelrevolver. Ein Zylinder ist im Schnitt dargestellt. Auf der Zeichnung sind die beiden Kolben 2A und 2B erkennbar; der Kolben 2A ist geschnitten. Die Kolben greifen

809847/0835

2821)55?

an Taumelscheiben an. Der Kolben 2A und die entsprechenden Kolben in den anderen Zylindern sind an der Taumelscheibe 35j der Kolben 2B und die entsprechenden Kolben in den anderen Zylindern an der Taumelscheibe 36 befestigt. Ein vorteilhafter Aspekt des Antriebs durch Taumelscheiben ist darin zu sehen, daß die Veränderung der Geschwindigkeit der Kolben am Ende der Bewegung sich in besonders vorteilhafter Weise auf die Verbrennung und die Spülung auswirkt. Auf diese Weise steht eine viel längere Zeit einerseits für die Verbrennung und andererseits für die Spülung zur Verfügung und es wird eine vollständigere Verbrennung sichergestellt, woraus sich wiederum ein geringerer Verbrauch ergibt.

An jedem Kolben 2 des Motors ist über eine starre kinematische Verbindung eine Hochdruckpumpe 20 angeschlossen. Bei der auf Figur 4 dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den Pampen um klassische Ansaug-Förderpumpen. Das Druckmittel wird über das Mengenregelungsventil 5 zugeführt. Auf Figur 4 ist schematisch auch der Anschluß der Druckpumpe 13 dargestellt.

Ein besonders interessanter Aspekt dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, daß eine kinematisch starre Reihenmontage möglich ist, die ein bemerkenswert niedriges Geräusch- und Schwingungsniveau sicherstellt und zu einer erheblichen Vereinfachung des Aufbaus führt.

Bei dem auf Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder Zylinder des Motors hermetisch an seinen beiden Enden durch Wände 41 und 42 abgeschlossen. An jeder Seite des Zylinderblockes befindet sich ein getrenntes Gehäuse, das allen Zylindern gemeinsam ist. Auf Figur 4 ist erkennbar, daß der Zylinder/Ünem Ende durch die Wand 41 links und durch die Wand 42 rechts verschlossen ist. Man

809847/0835 OH;ginal i^-., yr-,

sieht auch, daß das Gehäuse 43, das die Taumelscheibe enthält, von den Zylindern des Motors 1 getrennt ist. Das Gehäuse 44 (rechts auf Figur 4) enthält die Taumelscheibe 36.

Die Verwendung von getrennten Zylindergehäusen hat den erheblichen Vorteil, daß die Möglichkeit besteht, ein Abdichtungssystem für die Organe, die sich im Inneren der Gehäuse befinden, zu erhalten, das unabhängig und wirksam ist. Es ergibt sich ferner der Vorteil, daß eine angemessene Schmierung der thermisch beaufschlagten Elemente und der Elemente, die eine niedrige Temperatur haben, ermöglicht wird.

Da die Zylinder 1 an ihren Enden verschlossen sind, ist jeder Zylinder außerhalb des Mantels mit einem Übertragungskanal versehen, um die Luft von einem Depressionsraum zum anderen und in die Explosionskammer zu leiten. Mit auf Figur 4 sind die Verbindungsöffnungen des Übertragungskanals für den unteren Zylinder bezeichnet.

Es wird im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform ferner auf die Anordnung der Gelenke zum Verbinden der Kolbenstangen mit den Taumelscheiben in den Führungen 38 verwiesen.

Auf Figur 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Auf der Zeichnung wurden für ähnliche oder äquivalente Teile die gleichen Bezugszeichen benutzt, wie in Figur 4. Bei der dargestellten Ausführungsform wird nur eine einzige Hochdruckpumpe 20 benutzt, die von der Taumelscheibe 36 betätigt wird. Diese ist mit der Taumelscheibe 35 über die Welle 37 verbunden, um an der Scheibe 36 die gesamte Leistung der Zylinder für die Betätigung der Hochdruckpumpe anzuhäufen.

809847/0835

Bei dem auf Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Hochdruckpumpe vorteilhafterweise aus mehreren, parallel angeordneten Zylindern, die von einer Pumpe beaufschlagt werden. Man verbessert auf diese Weise die Ausbeute der hydrostatischen Vorrichtung und ermöglicht einen erhöhten Leistungsbereich des Motors, wobei das Volumen der Zylinder der Pumpe reduziert wird. Gleichzeitig werden die an den sich bewegenden Teilen angreifenden Kräfte verringert.

Das Druckmittel, das von dem Speicher 4 (Figur 1) über den Schieber 5 zugeführt wird, tritt durch die öffnung 21 ein. Der Ausgang 22 der Pumpe 20 wird mit dem hydraulischen Kreis verbunden, der das Betätigungsorgan 7 speist.

Die Gehäuse 43 und 44 sind mit Rinnen 45 und 46 versehen, in denen sich die Sollen 47 und 48 des Nockens der Taumelscheiben verschieben, um diese zu führen und die hin- und hergehende Bewegung der Stangen der Kolben 2A und 2B sowie die Drehbewegung der Welle 37 sicherzustellen. Um die Abdichtung in der Nähe der Wände 41 und 42 und gleichzeitig den Durchgang und die Bewegung der Kolbenstangen sicherzustellen, die die Scheiben 35 und 36 betätigen, durchqueren die Kolbenstangen die Wände 41 und 42 an nachgiebigen und dichten Verbindungsstücken.

Dies ist im Detail auf Figur 6 dargestellt. Ein Körper 51 mit einem mittleren, praktisch kugelförmigen Teil mit einer Durchgangsöffnung für die Kolbenstange 52 ist von einem Kragen 53 so umgeben, daß sich der kugelförmige Teil in einer kugelförmigen Lagerung des Kragens 53 bewegen kann.

Der Kragen enthält zwei Paare von parallel angeordneten Flügeln 54 und 55» die praktisch senkrecht zur Längsachse

809847/0835 original^nspected

des Körpers 51 verlaufen. Diese Flügelpaare dienen dazu, die Trennwand 56 mit einem angemessenen radialen Spiel aufzunehmen. Figur 7 zeigt eine andere Ausführungsform, hei der ein Körper 61 aus einem weichen und abdichtenden Material verwendet wird, dessen Flügel die Trennwand 66 mit einem angemessenen radialen Spiel halten.

Figur 8 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für ein gasförmiges Druckmittel, "bei der auch ein Zweitaktmotor verwendet wird, der zwei gegenüberliegende Kolben und einen Luftkompressor enthält, der der Kompressionspumpe 20 der Figur 5 entspricht, aber nur einen Zylinder mit großem Volumen enthält. Der Luftkompressor besteht aus zwei sich gegenüberliegenden Kolben 71 und 72, die mit den Taumelscheiben 35 und 36 verbunden sind. Die Ausgangsöffnung 22 für die Luft ist mit einem Ventil 23 versehen. Die Kolben 71 und 72 bestehen aus einem mit axialen öffnungen versehenen Körper 73 und enthalten eine Platte 74-j die mit axialem Spiel befestigt ist, so daß sie wie ein Ventil wirken kann. Die öffnungen 73 werden durch die Platte 74- verschlossen, wenn die Kolben sich gegeneinander verschieben. Die zwischen den Kolben vorhandene Luft wird auf diese Weise komprimiert und durch das Ventil 23 gedrückt. Wenn die Kolben 71 und 72 sich voneinander entfernen, tritt die in dem Zylinder vorhandene Luft durch die öffnungen 73» die in diesem Moment die Platte 74- nicht berührt, aus. Diese Luft füllt die Kammer zwischen den Kolben.

Bei dieser Ausführungsform wird der hydrostatische Kreis der Figur 1 in einen pneumatischen Kreis abgewandelt. Die Schmierung der mechanischen Teile erfolgt kontinuierlich dadurch, daß man in die zugeführte Luft eine ausreichende Menge eines Öls zerstäubt. Auf diese Weise wird eine ausreichende Schmierung und eine ausgezeichnete

809847/0835

- 17 Dichtigkeit des Betätigungsorgans sichergestellt.

Bei der Ausführungsform gemäß den figuren 5» 8 und 9 ist die Verwendung von kugelförmigen Teilen, z.B. der Kugel 75 für die Kupplung der Kolbenstangen, vorteilhaft. Die kugelförmigen Teile "bestehen aus zwei Abschnitten, nämlich einem ersten Abschnitt 76, der mit der Kolbenstange verbunden wird, und dem zweiten Abschnitt 77» der eine Kontakt- und Druckoberfläche darstellt und dessen Kurvenkreis viel größer ist als der des Teiles76» an dem eine viel schwächere Zugkraft angreift.

Die Figuren 9 und 10 zeigen eine Abänderung der auf Figur 8 dargestellten Ausführungsform. Diese Variante unterscheidet sich nur unwesentlich von dem auf Figur 8 dargestellten Beispiel. Die Kolben 71 und. 72 des Luftkompressors sind hierbei nicht mit axialen öffnungen versehen. Diese Ausführungsform hat sich als vorteilhaft für kompakte Kompressoren erwiesen, die die Eigenschaften des Druckmittelmotors gemäß vorliegender Erfindung aufweisen.

809847/0835

Claims

2820B52

Radt, Rnkener, Ernesti

Patentanwälte

Heinrich-König-Straße 12
Bochum

Fernsprecher (0234) 47727/ 28 Telegrammadresse: Radtpatent Bochum

78 J

eef/üb

Patentansprüche

Druckmittelmaschine, dadurch. gekennzeichnet , daß sie aus folgenden Teilen besteht:

einem Antriebsmotor (10) mit wenigstens einem aktiven Organ (3)» das so beaufschlagt wird, daß es eine hin- und hergehende Translationsbewegung während des Betriebs ausführt und wenigstens einer Hochdruckpumpe (20) mit einem aktiven Organ (24), das mit dem des Antriebsmotors so verbunden ist, daß es eine hin- und hergehende Translationsbewegung ausführt, wobei das aktive Organ (24) die in die Pumpe eingeführte Druckmittelmenge mit der Leistung komprimiert, die auf das aktive Organ durch den Antriebsmotor aufgebracht wird und der Druck des Druckmittels am Ausgang der Pumpe (20) sich umgekehrt proportional von der Veränderung der Druckmittelmenge ändert, die der Pumpe für eine vorgegebene Beaufschlagung des Antriebsmotors zugeführt wird.
2. Druckmittelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung (5) zur Eegulierung der Druckmittelmenge enthält, die der Hochdruckpumpe zugeführt wird.
3. Druckmittelmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Mengenregulierung des Druckmittels einen hydraulischen Akkumulator enthält, dessen obere Druckgrenze vorreguliert ist.
4. Druckmittelmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß jedes aktive Organ (3) des An-

809847/0835

triebsmotors durch eine kinematisch starre Verbindung mit dem aktiven Organ (24) der Hochdruckpumpe verbunden ist.
5- Druckmittelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe (20) aus wenigstens einem Zylinder mit wenigstens einem Kolben besteht, der eine mit einer "Verschlußklappe versehene öffnung enthält, wobei die Verschlußklappe die öffnung freigibt, wenn der Kolben sich in Richtung der Ausgangsklappe (23) des Zylinders verschiebt, um das Druckmittel durchzulassen, das in dem Zylinder enthalten ist.
6. Druckmittelmaschine nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (24) der Pumpe (20) aus einem Ring besteht, der mit Vorsprüngen (26, 27) versehen ist, zwischen denen mit Spiel in Richtung der Verschiebung des Kolbens ein an einer Steuerstange (29) angebrachtes Organ (28) zum Zurückhalten des Binges befestigt ist.
7. Druckmittelmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Motor mit mehreren Zylindern enthält, deren Kolben unter Verwendung von wenigstens einer Taumelscheibe angeschlossen sind.
8. Druckmittelmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Motor als auch die Hochdruckpumpe mehrere Zylinder enthalten, wobei die Kolben des Motors und die der Hochdruckpumpe über wenigstens eine Taumelscheibe miteinander verbunden sind.
9- Druckmittelmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder des Motors an wenigstens einem Ende mit einer dichten Wandung verschlossen ist, die den Zylinder von einem gemeinsamen Gehäuse trennt, das die Teile enthält, die die aktiven Organe der Zylinder des Motors mit denen der Hochdruck-

809847/0S35

2820S52

pumpe miteinander verbinden, wobei die Wandung mit einem Abdichtungsteil versehen ist, in dem sich die Kolbenstange des aktiven Organs des Zylinders des Motors verschieben kann.
10. Druckmittelmaschine nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtungsteil aus einem Körper (51) mit einem praktisch kugelförmigen mittleren Abschnitt mit einem Durchgang für eine Kolbenstange (52) und einem Kragen (53) besteht, der den mittleren Abschnitt so umgibt, daß dieser sich in einer kugelförmigen Itagerung bewegen kann, wobei der Kragen mit zwei parallelen FlügeIpaaren (54-, 55) versehen ist, die praktisch senkrecht zur Längsachse des Körpers angeordnet sind und dazu dienen, eine der Wandungen (56) mit radialem Spiel aufzunehmen.
11· Druckmittelmaschine nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtungsteil aus einem Körper (61) aus weichem und abdichtendem Material besteht, das wenigstens eine Durchgangsöffnung enthält, die mit einem gegen Beibung widerstandsfähigem Material versehen ist, wobei ein den Körper umgebender Kragen mit zwei parallelen ITügelpaaren versehen ist, die praktisch senkrecht zur Längsachse des Körpers verlaufen und dazu dienen, eine der Wandungen mit radialem Spiel aufzunehmen.
12. Druckmittelmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke zur Verbindung der Kolbenstangen wenigstens einen ersten Abschnitt aufweisen, der mit einer Kolbenstange verbunden ist und daß sie einen zweiten Abschnitt mit einer Kontakt- und Stoßoberfläche enthalten, deren Kurvenabschnitt von dem des ersten Abschnittes verschieden ist.

809847/0835