DE3634094A1 - Hydraulische oder pneumatische arbeits- und kraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen oder pneu­ matischen Arbeits- und Kraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Eine solche Arbeitsmaschine, nämlich ein Kompressor, ist bekannt (US-PS 41 37 018) und besteht aus einem in einem umgebenden zylindrischen Gehäuse achspa­ rallel versetzt gelagerten Rotor, so daß dessen zylindri­ sche Außenwandung mit der Gehäuseinnenbohrung einen si­ chelförmigen Raum begrenzt. Im drehangetriebenen Rotor sind in radialen Schlitzen in der kreisförmigen Kontur des Rotors Flügel oder Begrenzungsschieber gelagert, wo­ bei diese die Schieber aufnehmenden Schlitze längs Sekan­ ten im Kreisquerschnitt des Rotors verlaufen. Daher be­ grenzen die mit ihrer äußeren Kante an der Innenwandung des Gehäuses anliegenden Schieber oder Flügel jeweils Teilräume des sichelförmigen, sich durch die Abstands­ bildung zwischen der Gehäuseinnenbohrung und dem dreh­ angetriebenen Rotor ergebenden Raums und bei einer ent­ sprechenden Rotordrehbewegung verändern diese Räume ihr Volumen, so daß im Zusammenspiel mit entsprechend an ge­ eigneter Position angeordneten Einlaß- und Auslaßöffnun­ gen eine Verdrängerwirkung auf ein zunächst angesaugtes und anschließend komprimiertes und hierdurch ausgescho­ benes Medium ausgeübt wird. Dieser bekannte Kompressor ist besonders geeignet zum Einsatz als Verdichter bei Kältemaschinen, etwa für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen u. dgl. Als problematisch kann bei der bekannten Bauform jedoch der Umstand angesehen werden, daß auf die in den Schlitzen aufgenommenen Flügel eine je nach Drehzahl des Rotors zum Teil erhebliche Fliehkraftwirkung ausgeübt wird, so daß sich entsprechende Reibleistungen und Ab­ nutzungen ergeben. Ferner ist der Bauaufwand erheblich, und es müssen eine Vielzahl von Gleitteilen zueinander di­ mensioniert und ordnungsgemäß eingepaßt werden. Schließ­ lich laufen die im Rotor gelagerten Flügel mit ihrer Außenkante an der in sich selbst wieder eine Krümmung aufweisenden Innenfläche des Gehäuses ab, so daß Dich­ tungsprobleme nicht auszuschließen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus nur wenigen Einzelteilen bestehende und daher unkomplizierte, leicht zu fertigende und kostengünstige, auf dem Ver­ dichterprinzip sich ändernder Arbeitskammervolumen beru­ hende Arbeits- und/oder Kraftmaschine zu schaffen, bei der bei entsprechend geringer Reibleistung keine Flieh­ kräfte auf den im Rotor gelagerten Schieber einwirken.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß nur eine geringe Anzahl von Teilen erforderlich ist und daher auch nur eine insgesamt ge­ ringe Reibleistung resultiert, da wenig zueinander Re­ lativbewegungen ausführende Teile auch die gegenseitige Reibleistung reduzieren, zusätzlich zu der im wesentli­ chen reibleistungsfrei, jedenfalls ohne Fliehkraftein­ wirkung erfolgenden Stellbewegung auf den Schieber.

Es ist ferner möglich, durch einfache Drehung einer Stirnplatte, die gleichzeitig auch der Begrenzung des schrägen Arbeitsraums dient, die Förderleistung stufen­ los zwischen null und 100% einzustellen.

In einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Er­ findung, bei welcher ein kugelausschnittsförmiger Rotor in einer entsprechend ausgebildeten Gehäuseausnehmung gleitet, ergeben sich in allen drei Raumebenen die gleichen Radien, so daß Fertigungstoleranzen nur von einem Parameter, näm­ lich dem Kugelradius, abhängig sind.

Vorteilhaft ist ferner in allen Ausführungsformen und bei allen, erfolgenden Gleitbewegungen die Bildung flä­ chenhafter Spalte zwischen den einzelnen Komponenten, also einmal Schieber und Arbeitsgehäuse sowie Rotor und Arbeitsgehäuse, wobei der Schieber in einen Mitten­ schlitz des Rotors symmetrisch aufgenommen ist und sich mit gleichen Teilen zu beiden Seiten der zentralen Drehachse erstreckt, Fliehkräfte also auf den Schieber nicht zur Auswirkung kommen können und der Dichtbereich zwischen dem Schieber und dem Arbeitsgehäuse längs einer axialen Frontfläche verläuft.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Arbeitsmaschine mög­ lich. Besonders vorteilhaft ist bei halbkugelförmiger Ausbildung vom Gehäuse und entsprechendem Rotor die zwangsweise Führung des Schiebers, so daß stets eine einwandfreie Abdichtung der sich in ihrem Volumen verändernden Arbeitsräume si­ chergestellt ist. Ferner ist es möglich, die Halbkugel­ form des Rotors in einen breiten Kegel oder Konus aus­ laufen zu lassen, wobei der Winkel der Kegelfläche sich aus der allgemeinen Schräglage der äußeren Arbeitsraum- Abschlußfläche bestimmt. Hierdurch ergibt sich eine wirk­ same Abdichtung der Arbeitsräume, die zu der Abdicht­ wirkung des Drehschiebers hinzutritt, diese unterstützt und den Wirkungsgrad der Maschine verbessert.

Es ist ferner möglich, im Rotor mehrere, sich stets beid­ seitig über die gesamte Rotorstirnfläche erstreckende Drehschieber, jeweils um gleiche Winkelgrade zueinander versetzt, anzuordnen, so daß sich mehrere, in ihrem Vo­ lumen verändernde Arbeitskammern bei jeweils einer Ro­ torumdrehung ergeben.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 stark schematisiert eine erste mögliche Ausfüh­ rungsform einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschi­ ne im Längsschnitt und

Fig. 1a die Arbeitsmaschine der Fig. 1 in einem Schnitt längs der Linie Ia-Ia der Fig. 1;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Arbeitsmaschine, ebenfalls im Längsschnitt mit teilweise unterschiedlich ge­ schnitten dargestellten Bereichen, längs der Linie II-II von Fig. 3

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfin­ dung;

Fig. 4 eine mögliche Ausführungsform des Rotors in drei verschiedenen Ansichten a), b) und c), mit Aus­ bildung des Rotors für die Aufnahme von zwei in­ einandergreifenden, einteiligen Schiebern und

Fig. 5 in einer perspektivischen Darstellung ein mögli­ ches Ausführungsbeispiel von zwei, einen Winkel von 90° zueinander aufweisenden einteiligen Schiebern in ineinandergreifender Form;

Fig. 6 eine bevorzugte Ausgestaltung des Schiebers mit der Möglichkeit, an diesem einen Dicht- oder Gleitkörper anzubringen, beide in perspektivi­ scher Darstellung;

Fig. 7 eine alternative Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Arbeitsmaschine in einer schematisierten Längsschnittdarstellung bei a) mit Antrieb von Seiten einer den Arbeitsraum begrenzenden Stirn­ platte, einer Ansicht des Rotors von unten bei b) und einer Schnittdarstellung des Rotors bei c), längs der Linie VIIb-VIIb der Darstellung Fig. 7 bei b)

Fig. 8 einen für die Ausführungsform der Fig. 7 geeig­ neten Schieber in einer Ansicht von unten bei a) und in einer Draufsicht bei b);

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge­ mäßen Arbeitsmaschine mit zweiseitiger Lagerung schematisiert im Längsschnitt;

Fig. 10 ebenfalls schematisiert im Längsschnitt ein wei­ teres Ausführungsbeispiel mit einer zentralen La­ gerungsmöglichkeit im Arbeitsraum für Rotor und Schieber und

Fig. 11 in ebenfalls schematisierter Längsschnittdarstel­ lung ein Ausführungsbeispiel zur Axialspielein­ stellung des Rotors.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, durch axiale Begrenzungsflächen von relativ zueinander verdrehbaren und insofern zueinander konzentrisch ange­ ordneten Teilen eine Arbeitskammer zu bilden, wobei eine der axialen Front- oder Stirnflächen zur anderen einen Winkel einschließt, so daß sich ein schräger Arbeitsraum ergibt, der kreisförmig ausgebildet ist, durch den sich insofern ergebenden schrägen Zylinderschnitt aber auf einer Seite höher als auf der anderen ist. Dabei nimmt das innere Drehteil, welches im folgenden als Rotor be­ zeichnet wird, mindestens ein Dichtelement, einen Dicht­ flügel oder einen Schieber mit, wie er im folgenden le­ diglich noch bezeichnet wird, der dabei so gelagert und geführt ist, daß seine nach außen vortretende Randkante in jeder Drehposition an der gegenüberliegenden Stirn­ fläche anliegt. Wegen der Schrägstellung der beiden den Arbeitsraum axial begrenzenden Stirnflächen zueinander muß notwendigerweise der Schieber in seiner Lagerung im Rotor eine Kippbewegung durchführen, wenn er stets auf der anderen Stirnfläche gleiten will.

Ein den Rotor 12 der Arbeitsmaschine 10 aufnehmendes Ge­ häuse 11 ist in Fig. 1, welches das einfachste Ausfüh­ rungsbeispiel darstellt, topfförmig ausgebildet und weist eine untere Abschlußplatte 13 auf, die bei dem darge­ stellten Ausführungsbeispiel den inneren Hohlraum des Gehäuses 11 durch eine schräge Fläche 14 begrenzt. Der im Hohlraum des Gehäuses 11 drehangetrieben gelagerte Rotor 12 kann dann eine normale zylindrische Form auf­ weisen (einfachste Ausführung), wobei die Höhe des Ro­ tors 12 so bemessen sein kann, daß dieser bei 15 in der Darstellung der Fig. 1 bis an die obere Kante der Ab­ schlußplatte 13 heranreicht. Abschlußplatte 13 im Ge­ häuse und der Rotor 12 begrenzen daher einen in der Schnittdarstellung der Fig. 1 keilförmigen Arbeitsraum 16 zwischen sich, der insgesamt kreisförmig ist, wie die Schnittdarstellung der Fig. 1a zeigt und der weder seine Form noch seine Lage bei einer Drehbewegung des Rotors 12 verändert. Im Rotor 12 ist jedoch ein Trenn­ oder Dichtschieber 17 in einer Schlitzaufnahme gela­ gert. Der Trennschieber 17 weist eine untere Randkante 17 a auf, die flach auf der gegenüberliegenden Stirn­ fläche 14 der Platte 13 aufliegt,und ist mit seinem Rückenteil jedenfalls teilweise in der Schlitzführung 12 a des Rotors 12 gehalten. Um immer abdichtend an der gegenüberliegenden Stirnfläche 14 anliegen zu können, kann der Rotor, wie bei der Darstellung der Fig. 1 ge­ zeigt, bei diesem Ausführungsbeispiel über zusätzlich in der Schlitzführung des Rotors 12 noch angeordnete Fe­ dern 18 in dieser Richtung vorgespannt sein. Die Rückflä­ che 17 b des Trennschiebers 17 ist buckelförmig oder einem Kreisausschnitt folgend ausgebildet, denn wenn der Rotor 12 eine Drehbewegung, beispielsweise entspre­ chend dem Pfeil A ausführt, dann wird der Trennschieber 17 notwendigerweise in seiner Rotorschlitzführung 12 a eine Kippbewegung gegen den Druck der Vorspannungsfedern 18 ausführen, wenn seine untere Stirnkante 17 a stets bün­ dig und bei jeder Winkelposition an der gegenüberliegen­ den schrägen Stirnfläche 14 der Platte 13 anliegen soll.

Gleichzeitig begrenzt aber der Trennschieber 17 durch seine zentrale Positionierung in einem Mittenschlitz des Rotors 12 zwei Teilarbeitsräume 19 a, 19 b, die sich in ihrem Volumen notwendigerweise verändern müssen, da bei einer Rotordrehbewegung, aus welcher sich der Trennschie­ ber 17 aus seiner in der Fig. 1a durchgezogenen Posi­ tion beispielsweise in die gestrichelt dargestellte Po­ sition 17′ verdreht, die beiden jetzt entstandenen Ar­ beitsteilräume gegenüber der ursprünglich symmetrischen Volumenaufteilung nunmehr ungleich viel Volumen einschlie­ ßen, was auf die Schrägstellung der Frontfläche 14 der Abschlußplatte 13 zurückzuführen ist, wie ohne weiteres einzusehen. Diese Volumenveränderung über den Drehwin­ kel des Rotors 12, die hier lediglich qualitativ an einem ersten, hauptsächlich dem besseren Verständnis dienenden Ausführungsbeispiel zu betrachten ist, kann dann in der für sich gesehen üblichen Weise zur Durch­ führung beispielsweise von Verdichtungsarbeit ausgenutzt werden, indem an geeigneter Stelle ein Mediumseinlaß 20 sowie ein Mediumsauslaß 21 angeordnet werden.

Genauer ist die Erfindung, auch in Verbindung mit wei­ teren Ausgestaltungen, im folgenden anhand der Darstel­ lungen der Fig. 2 bis 12 erläutert.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist das Gehäuse 11′ halbkugelschalig oder kalottenförmig ausge­ bildet und weist eine die Gehäuseöffnung abschließende untere Stirnplatte 13′ auf, die bei diesem Ausführungs­ beispiel flach scheibenartig (also ohne eine schräg verlaufende Überhöhung) ausgebildet ist mit einer eige­ nen Stellachse 22, da hier die Stirnplatte 13′ gegenüber dem Gehäuse 11 verdrehbar ist. Sie sitzt in einer von einer Ringabschulterung 23 gebildeten Aufnahme und ist am Gehäuse gehalten von einer Ringplatte 24, die mit der Gehäuseendfläche über den Umfang verteilt verschraubt sein kann. Zwischen dem Gehäuse und der Stirnplatte 13′ können Dichtungen 25 vorgesehen sein.

Der von der inneren Halbkugel- oder Kalottenform des Ge­ häuses 11′ aufgenommene Rotor 12′ ist ebenfalls, dieser Halbkugelform folgend, halbkugelförmig oder kugelaus­ schnittsförmig ausgebildet und weist eine einstückige oder an ihm befestigte, seinem Drehantrieb dienende, durch eine Austrittsöffnung 26 in der Gehäuseform ge­ führte Antriebswelle 27 auf. In diesem Fall ist noch auf eine Besonderheit des Rotors 12′ hinzuweisen; auf die zugewandte Fläche der Stirnplatte 13′ gerichtet geht der Kugelabschnitt des Gehäuses 12′ in eine einstückige, flache Kegelform oder in einen Konus 28 über, der durch eine lediglich dem besseren Verständnis dienende ge­ strichelte Trennlinie zwischen dem Kugelabschnitt und dem Konus kenntlich gemacht ist; da darüber hinaus der Rotor 11′ zur (raumfesten) Zentralachse X 1 von Gehäuse 11′ und Stirnplatte 13′ versetzt, und zwar um den Win­ kel α schräg im Gehäuse angeordnet bzw. von diesem auf­ genommen ist, so daß sich für den Rotor 12′ selbst die (raumfeste) Drehachse X ergibt, ergibt sich auch hier wieder ein schräger Arbeitsraum 19, der begrenzt ist von der inneren Fläche der Abschlußstirnplatte 13′, von der Mantelfläche des Konus 28 des Rotors 12′ und ring­ förmig herumgezogen, von Flächenteilen des halbkugel­ förmigen inneren Gehäuseraums. Bei der in der Fig. 2 dargestellten Schnittdarstellung liegt die Stirnplatte mit ihrer inneren Fläche schräg auf einer Konusmantel­ linie 28 a auf, so daß sich hier ein linienförmiger eng­ ster Spaltabstand mit beliebigen Abdichtmöglichkeiten zusätzlich zu der Wirkung des einteiligen Schiebers 17′ ergibt.

Die hier gewählte Form des Schiebers 17′ ergibt sich am besten aus der Darstellung der Fig. 6, wo der Schieber perspektivisch gezeigt ist; die bei 29 gezeigte, einge­ zogene Randform kann an sich beliebig ausgebildet sein; sie dient nicht der Führung des Schiebers in dem Auf­ nahmeschlitz des Rotors 12′, der in diesem Bereich le­ diglich einen nach innen gerichteten Vorsprung 30 auf­ weist, der in den Aufnahmeschlitz für den Schieber 17′ ragt. Präzise geführt wird der Schieber bei diesem Aus­ führungsbeispiel der Fig. 2 durch seine beiden äußeren, der inneren Halbkugelform des Gehäuses 11′ folgenden, daher kreisausschnittförmig verlaufenden Seitenkanten 31 a, 31 b, mit denen der Schieber 17′ innen an der Halb­ kugelform des Gehäuses 11′ anliegt und, an dieser ent­ langgleitend, notwendigerweise so bei einer Drehbewegung des Rotors 12′ zwangsgeführt wird, daß seine untere Dicht- oder Trennkante 32 stets in Anlage an die ihm zugewandte Fläche 14′ der Stirnplatte 13′ verbleibt. Daher ist der mindestens eine vorgesehene Schieber 17′ - weiter unten werden Ausführungsformen mit mehreren Schiebern erläutert - der Form des Arbeitsraums und der Rotorschlitze angepaßt, mit gerader Stirn-Dichtkante 32 zur Stirnplatte 13′ hin und halbkreisscheibenähnlich zum Arbeitsgehäuse hin, so daß die Schwing- oder Kippbewe­ gungen der Schiebersymmetrieachse bei Drehbewegung des Rotors 12′ durch das Anliegen an der Stirnplattenfläche 14′ und an der inneren Gehäusefläche zwangsläufig und völlig un­ abhängig zu Fliehkraftwirkungen erfolgt, daher auch dreh­ zahlunabhängig ist.

Die Drehlagerung und Positionierung des Rotors 12′ im Gehäuse 11′ erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel am besten so, daß im Durchführungsbereich der Welle 27 ein geeignetes Lager, beispielsweise Nadellager oder Rollenlager 33 angeordnet ist, so daß der Rotor 12′ sich nicht über die un­ mittelbar an die innere Stirnplattenfläche angrenzende Konusmantellinie 28 a an der Stirnplatte abstützen muß. Möglich ist dies allerdings, wodurch sich dann auch gleich eine entsprechende Abdichtwirkung, zusätzlich zu der Trennung der Teilarbeitsräume durch den Schie­ ber, ergeben würde.

Zur Erläuterung der Grundfunktion bei diesem Ausführungs­ beispiel wird davon ausgegangen, daß der Schieber sich in einer Stellung befindet, die in der Darstellung der Fig. 2 und 3 gezeigt ist und in welcher er mit sei­ ner Dichtrandkante 32 über der die Berührungslinie zwi­ schen dem Rotor 12′ und der inneren Stirnplattenfläche bildenden Konusmantellinie 28 a steht. Diese Schieber­ position ist in Fig. 3 gestrichelt bei 34 dargestellt. In dieser Stellung wird der Gesamtarbeitsraum in zwei Teilarbeitsräume 19 a′ und 19 b′ (Fig. 3) getrennt, die bei dieser Schieberposition, wie ohne weiteres ersicht­ lich, in etwa gleich groß sind.

Der in der Darstellung der Fig. 3 linke Arbeitsraum 19 a′ steht über eine hier im an die Stirnplatte 13′ angrenzenden unteren Gehäusebereich angeordneten Einlaß 35 und einem noch vorgesehenen, einen radial halbkreisförmig umlau­ fenden inneren Einschnitt im Gehäuse 11′ bildenden Ka­ nal 36 mit der Saugseite (oder Atmosphäre) in Verbindung.

Der rechte Teilarbeitsraum 19 b′ wurde bei der durch den Pfeil A angedeuteten Drehrichtung des Rotors 12′ soeben von der Saugseite getrennt und steht über eine etwa auf gleicher Höhe im Gehäuse angeordneten Auslaßöffnung 37 mit der Druckseite des Systems in Verbindung. Bei Drehung des Rotors im Uhrzeigersinn und der ständigen Dichtanla­ ge der unteren Trennschieberkante 32 an der inneren Flä­ che der Stirnplatte 13′ wird das Medium, welches sich in dem rechten Arbeitsteilraum 19 b′ (Fig. 3) befindet, eingeschlossen, aufgrund des mit der Drehung des Rotors 12′ zunehmend kleiner werdenden Kammervolumens verdichtet und über den Auslaß 37 schließlich mit entsprechendem Druckaufbau herausgefördert, bis der Schieber wieder die in Fig. 3 gezeigte Position annimmt, also den Auslaß 37 soeben überlaufen hat. Daher wird mit jeder halben Um­ drehung des Rotors 12′ der Inhalt eines Teilarbeitsraums verdichtet und herausbefördert, wobei gleichzeitig bei diesem Verdichtungsteilhub der jeweils andere Teilar­ beitsraum (in der Darstellung der Fig. 3 mit 19 a′ be­ zeichnet) sein Volumen vergrößert, da dieser Teilar­ beitsraum durch die Trennwirkung des Schiebers 17′ sich in Richtung auf den größtmöglichen Abstand zwischen der Konusform des Rotors 12′ und der inneren Stirnplatten­ fläche verdreht.

Eine bevorzugte Ausgestaltung vorliegender Erfindung be­ steht darin, daß eine stufenlos verstellbare Förderlei­ stung realisiert werden kann, und zwar dadurch, daß in der dem Rotor 12′ zugewandten Fläche der Stirnplatte 13′ eine kreisförmig verlaufende, kanalförmige Ausnehmung 38 angeordnet ist, die sich bis über eine halbe Kreisfläche in der Stirnplatte 13′ erstrecken kann. Aufgrund der über den Zapfen 22 drehbaren Stirnplatte 13′ ist es möglich, diesen Ausgleichs- oder Reduzierkanal 38, wie er im fol­ genden noch bezeichnet wird, je nach Wunsch mehr oder weniger weit in die in der Fig. 3 dargestellte rechte Hälfte des Arbeitsraums, also in den Teilarbeitsraum 19 b′ hineinzudrehen, wie auch gestrichelt bei 38′ angedeutet, so daß der rechte Teilarbeitsraum erst dann abgeschlos­ sen ist, wenn die untere Schieberrandkante die Abschluß­ kante 38 a des Reduzierkanals 38 überschritten hat. Hier­ durch wird das geometrische Kammervolumen kleiner und die Förderleistung der Arbeitsmaschine sinkt, und zwar in Abhängigkeit des Verstellwinkels der Stirnplatte 13′, so daß durch eine einfache Verdrehung eine kontinuier­ liche Förderleistungsverstellung möglich ist. Verdreht man die Stirnplatte 13′ in Gegenrichtung, also gegen den Uhrzeigersinn, dann ergibt sich durch den Kanal 38 eine Verbindung zwischen Druck- und Saugseite, und die Förderleistung der Arbeitsmaschine wird zu Null.

Es versteht sich, daß die endgültige Dimensionierung und die Winkelbereiche, über die sich der radiale Saug­ kanal 36, die Drehbewegung der Stirnplatte 13′ und der Reduzierkanal 38 erstrecken, je nach den Erfordernissen bei der Anwendung der Arbeitsmaschine zu bemessen und daher am sinnvollsten empirisch festzulegen sind.

Im folgenden wird noch auf einige besondere Ausgestal­ tungen vorliegender Erfindung eingegangen. Die in Fig. 4 schematisiert vereinfachte Ausführungsform eines Rotors 12′′ ist mit zwei zueinander senkrechten Aufnahmeschlit­ zen 40 a, 40 b für zwei ineinandergreifende, einteilige Schieber 41 a, 41 b versehen, so daß der Gesamtarbeits­ raum hier in insgesamt vier Teilarbeitsräume unterteilt wird und die in entsprechender Weise geleistete Ver­ dichtungsarbeit geringere Mediumspulsationen aufweist. Der Darstellung der Fig. 4 bei a) läßt sich auch beson­ ders gut die sich an die untere plane Fläche der Kugel­ ausschnittform 42 anschließende Kegel- oder Konusform 28 des Rotors 12′′ entnehmen.

Die in Fig. 5 gezeigten beiden einteiligen Schieber 41 a, 41 b greifen so ineinander, daß in einem der Schieber ein entsprechend und unter Berücksichtigung des Winkels α tolerierter Aufnahmeschlitz mittig gebildet ist, in den der andere, nicht geschlitzte Schieber eingreift.

Bei der Darstellung der Fig. 6 ist noch von Bedeutung, daß es natürlich möglich ist, die jeweiligen, Gleit­ flächen bildenden Randkanten des Schiebers 17′ in ge­ eigneter Weise mit Gleit-Dichtelementen zu versehen, die ähnlich einem Kolbenring bei einem Arbeitszylinder in entsprechende Außennuten 43 des Schiebers aufgenommen werden und, wie ebenfalls in Fig. 6 bei 44 dargestellt, aus beliebigen, auch federnden Materialien mit guten Gleit- und Reibeigenschaften bestehen können.

Das schematisierte Ausführungsbeispiel der Fig. 7 zeigt bei a), daß der Antrieb des Rotors 12′′′ auch von der Stirnplattenseite möglich ist, indem bei eigener Schräg­ lage der Abschlußstirnplatte 13′′ zum Gehäuse 11′′ eine in diesem Fall schräge Durchführungsöffnung 45 für die Antriebswelle 46 des Rotors in der Abschlußstirnplatte 13′′ angeordnet ist, die mit einem halbkreisförmigen Ein­ griffteil 47 (s. auch bei c) der Fig. 7) in eine entsprechend geformte, zugewandte Aufnahmeöffnung 48 im Konusteil des Rotors 11′′ eingreift, so daß dieser seine Drehbewegung wie schon mit Bezug auf die Darstel­ lung der Fig. 2 erläutert, durchführen kann. Die Ver­ drehung der Stirnplatte 13′′ relativ zum Gehäuse 11′ zur gegebenenfalls gewünschten Förderleistungsverstellung kann dann in der weiter vorn schon erläuterten Weise er­ folgen, wobei die die Verdrehung der Stirnplatte erlau­ benden Befestigungsmittel am Gehäuse in beliebiger Form ausgebildet sein können.

Bei a) der Fig. 7 ist noch gezeigt, daß die Auslaß- und Einlaßöffnungen in die Arbeitsräume auch in der Stirn­ platte angeordnet sein können, was für den Auslaß bei 37′ gezeigt ist.

Ein für den Rotor der Fig. 7 geeigneter Schieber ist bei 17′′ in Fig. 8 gezeigt, mit einem zentralen Ausschnitt 49, damit das Antriebselement 47 aufgenommen werden kann.

Das stark schematisierte Ausführungsbeispiel der Fig. 9 zeigt, daß der Rotor 50 auch beidseitig im Gehäuse 51 gelagert werden kann, nämlich einmal mittels eines er­ sten Lagers 52 in der Halbkugelform des Gehäuses und mittels eines zweiten Lagers 53 (welches dann schräg zur Ebene der Stirnplatte 54 verläuft) in der Stirnplatte 54.

Bei der Darstellung der Fig. 10 wird auf das durch die Stirnplatte 54 durchgeführte Lager verzichtet; es ist aber ein Gleit- und/oder Druckaufnahmeteil 55 vorgesehen, welches als auf der dem Rotor 50′ zugewandten Seite der Stirnplatte 54′ angeordnete Kugel oder Halbkugel ausge­ bildet ist und in eine entsprechende Ausnehmung zentral im Konus des Rotors 50′ eingreift.

Schließlich zeigt die Darstellung der Fig. 11, daß es mit einer in die Gehäusedurchbrechung eingeschraubten Lagerbuchse 56 mit bei 57 gezeigter Gegenmutter möglich ist, eine Axialspieleinstellung des Rotors 50′′ vorzuneh­ men, wobei die Lagerbuchse 56 mit einem Nadellager 33′ die durchgeführte Rotorantriebswelle 27′ aufnimmt und gleichzeitig mit ihrer inneren Fläche 58 auf Gleitkör­ per 59 am zugewandten, abgeflachten Teil des Rotors drückt.

Weiter vorn ist schon in Verbindung mit der Darstellung der Fig. 1 darauf hingewiesen worden, daß der Rotor auch ohne konischen Teil ausgebildet sein kann, also bei­ spielsweise lediglich als Kugelabschnitt, was nicht dar­ gestellt ist oder wie bei Fig. 1 als Zylinder mit Füh­ rungs- und Aufnahmeschlitz für den federvorgespannten Schieber. In diesem Fall ergibt sich keine Berührungs- bzw. Trennlinie zwischen dem Rotor und der Stirnplatte, sondern der Schieber ist der einzige, die Teilarbeits­ räume gegeneinander dichtende Teil; schließlich ist es möglich das Gehäuse nicht als Halbkugel, sondern auch nur als Kugelabschnitt und dann entsprechend den Schie­ ber als Kreisabschnitt, ein- und/oder zweiteilig aus­ zubilden.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (19)

1. Hydraulische oder pneumatische Arbeits- und Kraftma­ schine, beispielsweise Pumpe, Verdichter, Hydromotor, Kompressor u. dgl., mit einem Gehäuse, einem in die­ sem angeordneten, drehangetriebenen Rotor und mit mindestens einem bei der Drehbewegung des Rotors von diesem mitgenommenen Flügel oder Schieber, der zwi­ schen Gehäuse und Rotor sich in ihrem Volumen bei drehendem Rotor ändernde Arbeitsräume begrenzt, da­ durch gekennzeichnet, daß der Rotor (12, 12′, 12′′, 12′′′, 50, 50′, 50′′) mit einer seiner axialen Flächen einen schrägen Raum begrenzt und der mindestens eine vom Rotor geführte Schieber (17, 17′, 41 a, 41 b) mit einer Dichtkante (32) auf einer anderen axialen Ab­ schlußfläche (14, 14′) des schrägen Raums unter Durch­ führung einer relativ zu seiner Lagerung im Rotor ver­ laufenden Kippbewegung gleitet.

2. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schräge Raum gebildet ist durch die Schrägstellung einer Abschlußstirnplatte (13) mit ihrer inneren axialen Abschlußfläche (14) relativ zur im Gehäuse (11) sym­ metrisch gelagerten, zugewandten Rotorstirnfläche (Fig. 1).

3. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schräge Raum gebildet ist durch die Schrägstellung des Ro­ tors (12′, 12′′, 12′′′, 50, 50′, 50′′) relativ zu der zugewandten axialen Abschlußfläche einer den Gehäuse­ hohlraum abschließenden Stirnplatte (13′, 54, 54′) (Fig. 2, Fig. 3).

4. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (17, 17′, 41 a, 41 b) in seine Kippbewe­ gung ermöglichenden Aufnahmeschlitzen (12 a, 40 a, 40 b) aufgenommen ist.

5. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) topfförmig zylindrisch ausgebildet ist mit einer Abschlußstirnplatte (13) mit entweder innerer schräger, den Arbeitsraum begrenzenden Ab­ schlußfläche oder bei gerader Abschlußfläche mit ent­ sprechend geneigter zugewandter Fläche des im Gehäuse drehangetriebenen Rotors (12), wobei Vorspannungs­ mittel (Federn 18) vorgesehen sind, die den minde­ stens einen im Rotor gelagerten Schieber (17) mit seiner unteren Dichtkante (17 a) auf die zugewandte axiale Abschlußfläche der Stirnplatte (13) pressen (Fig. 1).

6. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11′, 51, 51′, 51′′) innen halbkugelförmig oder kugelausschnittsförmig ausgebildet ist und einen entsprechend halbkugelförmig oder kugelausschnitts­ förmig ausgebildeten Rotor (12′, 12′′, 12′′′, 50, 50′, 50′′) aufnimmt, der um einen vorgegebenen Winkel (α) geneigt zur Gehäuseabschluß-Stirnplatte (13′, 54, 54′) gelagert ist und mindestens eine eine Durchtrittsöff­ nung (26) mit Lager (33) durchsetzende Antriebswelle (27) aufweist.

7. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor vorzugsweise einstückig zusammengesetzt ist aus einem Kugelabschnitt und einer auf die innere Fläche der Abschlußstirnplatte (13′) gerichteten flachen Kegelform (28), wobei eine Konusmantellinie (28 a) des Rotors einen engsten Berührungs- bzw. Trennspalt zur Ab­ schlußstirnplatte (13′) bildet.

8. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Aufnahmeschlitz(e) im Rotor (12′, 12′′, 12′′′, 50, 50′, 50′′) für den Schieber (17′) gegen­ über der halbkugelförmigen Innenwandung des Gehäuses (11′) offen ist derart, daß die hierdurch längs der Gehäusewandkrümmung verlaufenden, entsprechend kreis­ förmig ausgebildeten zugewandten Randkanten des Schiebers dessen Gleitanlage an der zugewandten Fläche der Stirnplatte (13′) bei jeder Verdrehposi­ tion des Rotors durchlaufend sichern.

9. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Mediumseinlaß (35) und ein Mediums­ auslaß (37, 37′) in der den schrägen Arbeitsraum be­ grenzenden Gehäusewandung und/oder als Durchtritte in der Abschlußstirnplatte (13, 13′) so angeordnet sind, daß die aufeinanderfolgenden Ansaug- und Ver­ dichtungshübe der durch den mindestens einen Schie­ ber geteilten Teilarbeitsräume bei der durch die Dreh­ bewegung des Rotors verursachten Volumenänderung mög­ lich sind.

10. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußstirnplatte (13′) gegenüber dem Gehäuse in ihrer Drehung einstellbar gelagert ist und über einen die sich jeweils bildenden Ansaug- und Verdich­ tungsteilarbeitsräume (19 a, 19 b, 19 a′, 19 b′) in vor­ gegebenen Drehwinkelpositionen mindestens teilweise verbindenden Reduzierkanal (38) aufweist derart, daß der mög­ liche Drehwinkel des Verdichtungshubs sich durch die Lage der Vorderkante (38′) des Reduzierka­ nals (38) in der verdrehbaren Abschlußstirnplatte (13′) bestimmt.

11. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ansaugeinlaß (35) und durch eine innere Ringausneh­ mung (36) des Gehäuses gebildete Ansaugkanalform zu­ geordnet ist.

12. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor zwei zueinander vertikal verlaufende Auf­ nahmeschlitze (40 a, 40 b) für zwei ebenfalls zueinan­ der senkrecht angeordnete Schieber (41 a, 41 b) auf­ weist, wobei der eine Schieber mit seinem Mittenteil in einer Ausnehmung des anderen gelagert ist und die­ sen durchsetzt.

13. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Gleitkanten (31 a, 31 b, 32) des Schiebers (17′) mit einem Gleit/Dichtkörper (44) versehen sind.

14. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleit/ Dichtkörper (44) für den Schieber aus einem Basis­ steg und aus zwei kreisförmig aufeinanderzu gekrümmten, an den Basissteg angesetzten Schenkeln besteht, die die Abdichtung gegenüber der Gehäuseinnenwandung be­ wirken.

15. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb des Rotors bei geschlossener Gehäuse­ form von einer die Abschlußstirnplatte (13′′) schräg durchsetzenden Antriebswelle (45) gebildet ist, die mit einem Antriebselement (47) in eine Schlitzaus­ nehmung (48) im Rotor (12′′′) eingreift, wobei der zugeordnete Schieber eine zentrale Ausnehmung (49) für den Durchtritt des Mitnahmeelements (47) der Antriebswelle (46) aufweist.

16. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (50) beidseitig im Gehäuse gelagert ist, mit jeweils einem Lager (52, 53) im Gehäuse (51) und in der Abschlußstirnplatte (54).

17. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß innen mittig der Abschlußstirnplatte (54′) ein Gleit- und/oder Druckaufnahmeteil (55) für den eine der äuße­ ren Form des Teils entsprechende Ausnehmung aufweisen­ den Rotor (50′) angeordnet ist.

18. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleit- und/oder Druckaufnahmeteil (55) eine Kugel oder Halb­ kugel ist.

19. Hydraulische oder pneumatische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Axialspiels des Rotors (50′′) im Bereich der Rotorwellendurchführung eine in die Ge­ häuseöffnung einschraubbare Lagerbuchse (56) mit Ge­ genmutter (57) angeordnet ist, die mit einer unteren Gleitfläche (58) auf Gegengleitflächen (59) des Ro­ tors drückt.