DE598229C

DE598229C - Rotary piston machine with angled bearing of the double conical piston

Info

Publication number: DE598229C
Application number: DES108365D
Authority: DE
Original assignee: SPHAERO GmbH
Current assignee: SPHAERO GmbH
Priority date: 1933-02-21
Filing date: 1933-02-21
Publication date: 1934-06-07

Description

Rollkolbenmaschine mit schräger Lagerung des doppelkegelförmigen Kolbens Die Erfindung bezieht sich auf eine Rollkolbenmaschine mit schräger Lagerung eines doppelkegelförmigen Kolbens in einem Kugelgehäuse und besteht insbesondere darin, daß der Kolben durch eine Kugel, die einerseits in eine quer über den Kolben angeordnete Rille und andererseits in eine axial im Gehäuse angeordnete Rille eingreift, die der Trennwand zwischen Saug- und Druckraum gegenüberliegt, an der Umdrehung gehindert wird.Rotary piston machine with inclined bearing of the double-conical piston The invention relates to a rotary piston machine with an inclined mounting of a double-conical piston in a spherical housing and consists in particular in that the piston by a ball, which is arranged on the one hand in a across the piston Groove and on the other hand engages in an axially arranged in the housing groove which the partition between the suction and pressure chamber is opposite, prevented from rotating will.

Des weiteren bezieht sich die Erfindung darauf, daß der Kolbenscheibenschlitz des durch die Kugelführung an der Umdrehung gehinderten Kolbens breiter als die Stärke der Trennwand ist, so daß die Schlitzwandungen die zwischen Saug- und Druckseite der Maschine liegende Trennwand bei der Bewegung des Kolbens nicht berühren. Die Trennwand kann daher beliebig dünn gehalten werden, da sie nur durch die Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite belastet ist und ein Verschleiß in keiner Form eintreten kann.The invention also relates to the fact that the piston disk slot of the piston, which is prevented from rotating by the ball guide, is wider than the The thickness of the partition is so that the slit walls between the suction and pressure side Do not touch the partition wall of the machine when moving the piston. the The partition wall can therefore be kept as thin as desired, since it is only due to the pressure difference between the suction and pressure side is loaded and there is no wear in any form can.

Es ist bereits bekannt, die Umdrehung des Kolbens durch die Trennwand selbst, die zwischen Saug- und Druckstutzen der Maschine liegt, zu verhindern. Es träten hierbei große reibende Kräfte auf, die einen vorzeitigen Verschleiß der Materialien nach sich zogen, so daß die Stärke der Trennwand sehr groß gewählt werden mußte und daher der Maschinenraum nicht voll ausgenutzt werden konnte. Bei der Einrichtung nach der Erfindung ist die Trennwand vollkommen entlastet, und die Schlitzwandungen berühren die Trennwand nicht, so, daß diese sehr dünn gehalten werden kann. Es kann demzufolge nahezu 36o° des Maschinenraumes zur Förderung ausgenutzt werden.It is already known the rotation of the piston through the partition itself, which lies between the suction and pressure ports of the machine. It large frictional forces would occur, which would cause premature wear of the materials entailed, so that the strength of the partition had to be chosen very large and therefore the engine room could not be fully utilized. When setting up According to the invention, the partition is completely relieved, and the slit walls do not touch the partition so that it can be kept very thin. It can consequently almost 360 ° of the engine room can be used for conveyance.

Die Führung des Kolbens durch eine Kugel bringt gleichzeitig den Vorteil einer rollenden Reibung gegenüber einer gleitenden Reibung. Die Kugel nimmt die im Betriebe auftretenden Umfangskräfte auf und überträgt sie auf das Gehäuse.The guiding of the piston by a ball also has the advantage rolling friction versus sliding friction. The bullet takes that circumferential forces occurring in the company and transfers them to the housing.

Eine derartige Ausbildung bedingt naturgemäß einen verhältnismäßig breiten Kolben, damit die Kugel entsprechend dem Schwenkwinkel des Kolbens in den entsprechenden Führungen des Kolbens bzw. des Gehäuses abrollen kann. Würden nun die Mittelachsen der wirkenden kegelförmigen Kolbenflächen mit der Kolbenachse zusammenfallen, d: h. der Kolben wäre zentrisch ausgebildet, dann wäre der Kolbenschlitz (Kolbenbreite) sehr lang, und es würden bei der Bewegung des Kolbens zwischen Kolbenschlitzwandung und der Trennwand zwischen Saug- und Druckraum in den äußersten Lagen des Kolbens große schädliche Räume entstehen, die für die Förderung überhaupt nicht ausgenutzt werden könnten.Such a training naturally requires a proportionate wide piston, so that the ball according to the swivel angle of the piston in the can roll corresponding guides of the piston or the housing. Would now the central axes of the effective conical piston surfaces coincide with the piston axis, d: h. the piston would be designed centrally, then the piston slot (piston width) very long, and when the piston moves between the piston slot walls and the partition between the suction and pressure chamber in the outermost layers of the piston large harmful spaces arise, which are not used at all for the promotion could become.

Um dieses zu verhindern, liegen die Mittelachsen der wirkenden Kolbenflächen in einem Winkel zur Kolbenmittelachse, so daß der Kolben an der Kugelführung seine größte, durch diese Kugelführung bedingte Breite und an der Trennwand zwischen Saug- und Druckseite seine geringste Stärke aufweist, die sich nur nach den Umfangskräften, die beim Fördern hervorgerufen werden, zu richten braucht, da zusätzliche Beanspruchungen nicht auftreten. Entsprechend diesen Kegelflächen des Kolbens ist der Maschinenraum seitlich durch Kegelflächen abgeschlossen, deren Mittelachsen in demselben Winkel zur Wellenachse liegen wie die Mittelachsen der Kegelflächen des Kolbens zur Kolbenachse.In order to prevent this, the central axes of the active piston surfaces are located at an angle to the piston center axis, so that the piston is on the ball guide greatest, due to this ball guide width and on the partition between suction and pressure side has its lowest strength, which is only after the circumferential forces that are caused when conveying need to be judged because additional stresses do not occur. According to these conical surfaces of the Piston, the engine room is closed off laterally by conical surfaces, their central axes lie at the same angle to the shaft axis as the central axes of the conical surfaces of the piston to the piston axis.

Es werden somit die obengenannten großen schädlichen Räume zwischen Kolbenschlitzwandungen und Trennwand vermieden, da nunmehr die Kolbenbreite an der Trennwand auf ein Minimum herabgesetzt ist.There are thus the above-mentioned large harmful spaces between Piston slot walls and partition wall avoided, since now the piston width at the Partition wall is reduced to a minimum.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegznstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen Abb. i einen vertikalen Achsschnitt durch die Maschine, Abb. 2 einen Ouerschnitt nach Linie II-II der Abb. i, Abb. 3 einen Grundriß der Maschine, Abb. 4 einen Teilschnitt nach Linie IV-IV der Abb. i, Abb. 5 einen Grundriß des Rollkolbens, Abb. 6 eine Seitenansicht des Rollkolbens, Abb.7 einen Querschnitt durch den Rollkolben, durch Kolbenschlitz und Kolbenachse gelegt, Abb. 8 eine perspektivische Ansicht des Kolbens.In the drawing, the subject of the invention is shown, for example, namely show Fig. i a vertical axial section through the machine, Fig. 2 a Cross-section along line II-II of Fig. I, Fig. 3 is a plan of the machine, Fig. 4 shows a partial section along line IV-IV of Fig. I, Fig. 5 is a plan view of the rotary piston, Fig. 6 is a side view of the rolling piston, Fig. 7 is a cross section through the rolling piston, placed through the piston slot and piston axis, Fig. 8 is a perspective view of the piston.

Die Maschine gemäß der Erfindung besteht aus den beiden kugelförmigen Gehäuseteilen i und 2, die mittels Flanschen 3 zusammengeschraubt werden. In den durch die Gehäuseteile i und 2 gebildeten Hohlraum q. münden zwei Bohrungen 5, von denen die beiden Lagerbuchsen 6 und 7 aufgenommen werden. Diese Lagerbuchsen 6 und 7 laufen zum Hohlraum 4 hin in Kugelschalen aus, an die sich Kegelwände 8 und 9 anschließen, deren Mittelachsen. in einem Winkel zur Wellenachse liegen. Durch die Gehäuseteile 1, 2, die Kegelwände 8, 9 und die Lagerkugel 14 wird der Maschinenraum gebildet. Die Kegelwände 8, 9 weisen an der Stelle, wo ihr Abstand voneinander am kleinsten ist, Schlitzführungen io und i i auf, die zur Aufnahme der Trennwand 12 zwischen Saug-und Druckseite der Maschine liegen.The machine according to the invention consists of the two spherical ones Housing parts i and 2, which are screwed together by means of flanges 3. In the cavity q formed by housing parts i and 2. open two holes 5, of which the two bushings 6 and 7 are added. These bushings 6 and 7 run out towards the cavity 4 in spherical shells, on which conical walls 8 and 9 are attached connect their central axes. lie at an angle to the shaft axis. Through the Housing parts 1, 2, the cone walls 8, 9 and the bearing ball 14 becomes the machine room educated. The cone walls 8, 9 point at the point where their distance from each other at is smallest, slot guides io and i i, which are used to hold the partition wall 12 lie between the suction and pressure side of the machine.

Die Kugel 14 wird durch die Welle 13 in Umdrehung versetzt und ist mit einer doppelkegelförmigen Eindrehung 15 versehen, in der der Rollkolben 16 mit den Lagerflächen ,5a gelagert ist.The ball 14 is set in rotation by the shaft 13 and is provided with a double conical recess 15 in which the rolling piston 16 with the bearing surfaces, 5a is stored.

Quer im Kolben 16, urid zwar in Richtung der Kolbenachse liegend, ist am Umfang eine Schiene 17 mit einer halbkreisförmigen Rille 18 eingelassen, die kreisbogenförmig verläuft. Andererseits ist in dem unteren Gehäuseteil e in Richtung der Wellenachse ebenfalls eine Schiene i9 mit halbkreisförmiger Rille 2o eingelassen, die auch kreisbogenförmig verläuft. In diese beiden Rillen 18, 2o greift je zur Hälfte eine Kugel 21 ein, von der die Umfangskräfte des Kolbens aufgenommen werden und die eine Umdrehung des Kolbens verhindert. Im Betriebe der Maschine ist der Schwenkwinkel der Kugel 2i halb so groß wie der Schwenkwinkel des Kolbens 16.Transversely in the piston 16, and although lying in the direction of the piston axis, a rail 17 with a semicircular groove 18 is embedded on the circumference, which runs in a circular arc. On the other hand, e in is in the lower housing part In the direction of the shaft axis, there is also a rail i9 with a semicircular groove 2o let in, which also runs in the shape of a circular arc. In these two grooves 18, 2o engages half a ball 21, from which the circumferential forces of the piston are absorbed and which prevents the piston from rotating. The machine is in operation the pivot angle of the ball 2i is half as large as the pivot angle of the piston 16.

Die wirkenden Kolbenflächen werden durch die Linien 39 und 4o begrenzt (Abb. 7 und 8) und stellen Kegelflächen 36 und 35 dar, deren Mittelachsen 37 durch den Kolbenmittelpunkt verlaufen und in einem Winkel zur Kolbenachse 38 liegen. Es wird also der Kolben 16 an der Kugelführung 17, 18 seine größte Breite haben, die von dem Schwenkwinkel des Kolbens 16 im Gehäuse abhängt und seine kleinste Breite bzw. Stärke an der Trennwand 12, die lediglich von den durch die Förderung hervorgerufenen Druckkräften abhängt. Durch diese Ausbildung der wirkenden Kolbenflächen werden große tote Räume zwischen den Schlitzwandungen 30 des Kolbens 16 und der Trennwand 12 in den äußersten Lagen des Kolbens vermieden.The effective piston surfaces are delimited by the lines 39 and 4o (FIGS. 7 and 8) and represent conical surfaces 36 and 35, the center axes 37 of which run through the center of the piston and are at an angle to the piston axis 38. The piston 16 on the ball guide 17, 18 will have its greatest width, which depends on the pivot angle of the piston 16 in the housing, and its smallest width or thickness on the partition wall 12, which depends only on the pressure forces caused by the promotion. This design of the effective piston surfaces avoids large dead spaces between the slot walls 30 of the piston 16 and the partition wall 12 in the outermost layers of the piston.

Auf der einen Seite des Gehäuses trägt die Welle 13 eine kreisförmige Scheibe 22, die durch Schraubenmuttern 23 mit der Welle fest verbunden ist. Diese kreisförmige Scheibe 22 läuft gegen die beiden kreisförmigen Scheiben 24 und 25, welche durch die Gehäuse, mittels Scherbolzen 26 und 27 festgehalten werden. Durch diese. Ausbildung wird der Achsschub der Welle aufgefangen, der durch den Flüssigkeitsdruck auf den Kolben 16 erzeugt wird. Auf der anderen Gehäuseseite ist eine Stopfbüchse 28 mit entsprechender Packung 29 vorgesehen.On one side of the housing, the shaft 13 carries a circular one Washer 22, which is firmly connected to the shaft by nuts 23. These circular disk 22 runs against the two circular disks 24 and 25, which are held in place by the housings by means of shear bolts 26 and 27. By these. Training, the axial thrust of the shaft is absorbed by the fluid pressure is generated on the piston 16. There is a stuffing box on the other side of the housing 28 with a corresponding pack 29 is provided.

Der Rollkolben wird zweiteilig ausgebildet und durch Flansche 32 mittels Schraubenverbindung 3i zusammengehalten. Die Schlitzwandung 3o, die nach den Seiten zu abgeflacht ist, damit der Kolben bei seiner Bewegung nicht mit der Trennwand 12 vereckt, berührt diese Wandung nicht.The rolling piston is designed in two parts and is provided by flanges 32 by means of Screw connection 3i held together. The Schlitzwandung 3o, which on the sides is too flattened so that the piston does not hit the partition when it moves 12 cornered, does not touch this wall.

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Die Welle 13 mit der Kugel 14 wird durch einen Motor in Umdrehung versetzt, wodurch der Kolben 16 infolge seiner schrägen Lagerung sich in bekannter Weise an den Wandungen 8 und 9 abwälzt. Es wird dabei die Förderflüssigkeit je nach Drehrichtung von dem Saugstutzen 33 durch den Maschinenraum zum Druckstutzen 3¢ bzw. umgekehrt gefördert. Um die Umdrehung des Kolbens 16 zu verhindern, ist die in den kreisförmigen Rillen i8; 2o laufende Kugel 21 vorgesehen, deren Bewegungswinkel dem halben Schwenkwinkel des Kolbens 16 entspricht. Es wird also diese Kugel 21 mit dem Schwenken und Drehen des Kolbens hin und her laufen und die Umfangskräfte des Kolbens aufnehmen. Um auch das Gleiten des Kolbenschlitzes bzw. der Schlitzwandungen 30 an der Platte 12 auszuschalten, berührt der Kolbenschlitz diese Platte nicht. Ein dadurch etwa entstehender Spalt zwischen den Kolbenschlitzwandungen 30 und der Trennplatte 12 hat auf die Förderung bzw. Leistung der Maschine keinen Einfluß, da der statische Flüssigkeitsdruck auf der einen Seite der Trennwand auf beiden Seiten der Kolbenwandung gleich groß ist, auf der anderen Seite der Trennwand der statische Flüssigkeitsunterdruck auf beiden Kolbenseiten ebenfalls der gleiche ist.The mode of operation of the machine is as follows: The shaft 13 with the ball 14 is set in rotation by a motor, whereby the piston 16 rolls in a known manner on the walls 8 and 9 due to its inclined mounting. Depending on the direction of rotation, the conveyed liquid is conveyed from the suction connection 33 through the machine room to the pressure connection 3 [or vice versa]. In order to prevent the rotation of the piston 16, the one in the circular grooves i8; 2o running ball 21 is provided, the angle of movement of which corresponds to half the pivoting angle of the piston 16. This ball 21 will therefore run back and forth with the pivoting and turning of the piston and absorb the circumferential forces of the piston. In order to also switch off the sliding of the piston slot or the slot walls 30 on the plate 12, the piston slot does not touch this plate. Any resulting gap between the piston slot walls 30 and the partition plate 12 has no effect on the conveyance or performance of the machine, since the static fluid pressure on one side of the partition is the same on both sides of the piston wall and on the other side of the partition the static liquid vacuum is also the same on both sides of the piston.

Zur Erklärung dieser Wirkung sei auf die Abb. 4 hingewiesen. Die Trennwand 1a liegt zwischen dem Saugstutzen 33 und Druckstutzen 34 und verhindert ein direktes Überströmen der Förderflüssigkeit von einem zum anderen Stutzen. Andererseits liegt der Kolben 16 auf beiden Seiten, und zwar diagonal im Gehäuse gegenüberliegend (Abb. i) mit Linienberührung gegen die Seitenwandungen des Gehäuses. Es wird also durch die Trennwand 12 und den mit Linienberührung gegen die Seitenwandungen 8, 9 liegenden Kolben 16 der Maschinenraum in vier Kammern unterteilt. Diese Kammern liegen ober- und unterhalb der Trennwand (bezogen auf die Zeichenebene Abb. q.) und zu beiden Seiten des Kolbens 16, und zwar sind die beiden oberen Kammern (Druckseite der Maschine) Druckkammern, während die beiden unteren Kammern (Saugseite der Maschine) Saugkammern sind. Wird nun der Kolben 16 seine Wälzbewegung ausführen, dann vergrößern sich beide Saugkammern, und beide Druckkammern verkleinern sich, und zwar vergrößern sich die Saugkammern abwechselnd von Null bis zu einem Maximum, und die Druckkammern verkleinern sich von diesem Maximum bis auf Null. Es kann also durch den Spalt, der zwischen der Trennwand 12 und den Schlitzwandungen 3o des Kolbens 16 liegt, keine Flüssigkeit von einer Saugkammer zur anderen Saugkammer bzw. von einer Druckkammer zur anderen Druckkammer überströmen, da die Saug- bzw. Druckhöhe auf beiden Kolbenseiten gleich groß ist. Auch wenn von einer Saugkammer zur anderen bzw. von einer Druckkammer zur anderen etwas Flüssigkeit durch den Spalt überströmen würde, wird dadurch der Wirkungsgrad der Maschine nicht beeinflußt werden können, da nur ein Überströmen von der Saug- zur Druckseite der Maschine schädlich ist.To explain this effect, reference is made to Fig. 4. The partition 1a lies between the suction port 33 and pressure port 34 and prevents a direct The delivery fluid flows over from one nozzle to the other. On the other hand lies the piston 16 on both sides, diagonally opposite in the housing (Fig. i) with line contact against the side walls of the housing. So it will be through the partition wall 12 and the one lying with line contact against the side walls 8, 9 Piston 16 divides the engine room into four chambers. These chambers are above and below the partition (based on the plane of the drawing, Fig. q.) and to both Sides of the piston 16, namely the two upper chambers (pressure side of the machine) Pressure chambers, while the two lower chambers (suction side of the machine) are suction chambers are. If the piston 16 is now performing its rolling movement, then they increase in size both suction chambers, and both pressure chambers decrease in size, namely increase in size the suction chambers alternate from zero to a maximum, and the pressure chambers decrease from this maximum to zero. So it can through the gap which lies between the partition wall 12 and the slot walls 3o of the piston 16, no liquid from one suction chamber to the other suction chamber or from a pressure chamber overflow to the other pressure chamber, as the suction or pressure head is on both sides of the piston is the same size. Even if from one suction chamber to the other or from a pressure chamber on the other hand some liquid would overflow through the gap, this becomes the The efficiency of the machine cannot be influenced, since only an overflow from the suction to the pressure side of the machine is harmful.

Claims

PATENT CLAIMS: 'i. Rotary piston machine with inclined mounting of the double conical piston in a spherical housing, characterized in that one Ball (21) on the one hand in a groove (18) and arranged across the piston (16) on the other hand engages in a groove (2o) arranged axially in the housing (2) which in the housing of the partition (12) between the suction and pressure chamber is opposite.

2. Rotary piston machine according to claim i, characterized in that the cone axes (37) of the acting conical rolling piston surfaces are at an angle to the rolling piston axis (38).

3, rotary piston machine according to claim i and 2, characterized in that the piston (1ö) formed narrow on the partition (12) and wide on the ball guide (17, 18) is and from the ball guide to the piston slot in width except for one Requirements permissible level decreases. q ..

Rotary piston machine according to claim i and 2, characterized in that the machine room laterally by two at an angle to the shaft axis lying cone heads (8, 9) is delimited, which is a whole with the Form bearing bushes (6, 7), where this angle corresponds to the angle of the cone axes (37) of the piston (16) corresponds to the piston axis (38).

5. Rolling piston machine according to claim .4, characterized in that the cone heads (8, 9) at the point where their mutual Distance is smallest, each have a slot (i o, i i) into which the partition (12) is inserted.

6. Rotary piston machine according to claim i to 3, characterized in that that the piston disk slot is wider than the thickness of the partition wall (12), so that the slot walls (3o) do not interfere with the partition (12) when the piston moves touch.