Rotationskolbenmaschine Die Erfindung befasst sich mit einer Rotations- kolbenmaschine mit im Rotor im wesentlichen radial angeordneten Zylindern und in diesen periodisch hin- und herbewegten Kolben mit schwenkbar angesetzten Kolbenschuhen.
Die bekannten Rotationskolbenmaschinen mit am Kolben schwenkbar angesetzten Kolbenschuhen haben den Nachteil, dass der Kolbenschuh selbst nicht in den Rotor der Maschine eintreten kann, so dass nur ein begrenzter Kolbenhub möglich ist und somit keine hohe Leistung bzw. kein hoher Wir kungsgrad erzielt werden kann.
Die Erfindung sucht nun bei Rotationskolbenmaschinen der eingangs bo- schriebenen Art diese erwähnten Nachteile dadurch zu vermeiden, dass ausserhalb des Schwenkzapfens eines jeden Kolbenschuhes ein über den Kopf des Kolbens vorstehendes Mittelstück angeordnet ist, welches schmäler ist als am Rotor achsenparallel und quer durch jeden Zylinder verlaufende Schlitze zur Führung der Kolbenschuhe.
Vorzugsweise ist dabei im Kolbenkopf eine zum Mittelstück des Kolben schuhes parallele, oben offene Lagerbohrung ange bracht, die den eingesetzten Schwenkzapfen des Kol benschuhes um mehr als 180 so weit umgreift, dass der Kolbenschuh gegen den Kolben verschwenkbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Rotationskolbenmaschine kann zur Erzielung mög lichst grosser--Kolbenhübe an jedem Kolbenschuh zwischen Schwenkzapfen und oberem Mittelstück ein verengter Hals angeordnet sein, der schmäler ist als der im Kolbenkopf angebrachte Querschlitz der Lagerbohrung.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Rotations- kolbenmaschine ist es zweckmässig, jeden Kolben mit mindestens einer Druckmittelleitung sowie einem Druckfeld, ferner das Mittelstück jedes Kolbenschu hes gleichfalls mit mindestens einer Druckmittellei- tung und schliesslich seine Leitflächen mit minde stens einem Druckausgleichs-Feld zu versehen.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Aus führungsbeispiele der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 bis 3 einen Kolben mit schwenkbarem Kolbenschuh in beiden axialen Hauptschnitten, sowie in Draufsicht; Fig. 4 und 5 den zugehörigen Kolben allein, wieder in beiden Axial- Schnitten; Fig. 6 und 7 den Rotor einer Maschine im axialen Mittelschnitt bzw. im Querschnitt VII-VII der Fig. 6;
Fig. 8 und 9 einen Kolben mit einer ande ren Ausbildung des schwenkbaren Kolbenschuhes in beiden Axial-Schnitten; Fig. 10 bis 14 den schwenk baren Kolbenschuh gemäss Fig. 8, 9 allein bzw. den äusseren Teil desselben jeweils in beiden Mittel schnitten sowie in Draufsicht (Fig. 14); Fig. 15 und 16 einen der Längsteile dieses Kolbenschuhes in An sicht bzw.
Schnitt; Fig. 17 bis 20 den Schwenkkörper desselben Kolbenschuhes im Längsschnitt und Quer schnitt sowie in beiden Ansichten; Fig. 21 das Ver bindungsrohr der Fig. 8 im Schnitt; Fig. 22 und 23 eine vollständige Rotationskolbenmaschine im Mit telschnitt bzw.
Querschnitt XXIII-XXIII der Fig. 22; Fig. 24 und 25 einen anderen Kolben in beiden Axi- al-Schnitten; Fig.26 bis 28 eine weitere Ausfüh rungsform des Kolbens in beiden Axial-Schnitten, sowie in Draufsicht und schliesslich Fig.29 den Schnappring für diesen Kolben.
In sämtlichen Figuren ist der Kolben mit 1 be zeichnet. Wie aus Fig.4 und 5 ersichtlich, ist der Kolben 1 mit einer zu seiner Achse senkrechten Querbohrung 10 versehen, bis zu welcher von aussen oder oben der radiale Schlitz 12 reicht.
Der obere Teil des Kolbens 1 ist so weit abge- schnitten, dass nur die Verlängerungen des Kolben schuhsitzes 13 erhalten bleiben, die teilweise die Querbohrung 10 umgeben. Die Verlängerung des Kolbenschuhsitzes 13 ist mit abgeflachten Flächen 25 versehen, um scharfe Ecken zu vermeiden. Der Kol ben ist mit zwei Verlängerungen 13 versehen, wie aus Fig. 4, 5 und anderen ersichtlich ist. Die Wände der Querbohrung 10 bilden den Sitz für den Kolbenschuh oder den Schuhsitz.
Die, der Verlängerung 13 be nachbarten Teile der Wand der Querbohrung 10 bil den die Zugspitze 9. Die Mittellinie der Querbohrung 10 zeigt Position 11; die Mittellinie steht senkrecht auf der Mittellinie des entsprechenden Kolbens. Die Teile des Kolbens 1, die oberhalb oder radial ausser- halb der Mittellinie 11 liegen, bilden die schon er- wähnten Verlängerungen der Kolbenschuhsitze 13 mit den entsprechenden Zugspitzen 9.
Diese beiden letzteren sind wichtige Bestandteile der erfindungsge mässen, schwenkbaren Kolbenschuhanordnung. Dies wird augenscheinlich, wenn man bedenkt, dass die Zugspitze 9 Teile der Wände der Querbohrung sind, die die Kolbenschuhsitze bilden.
Der sich radial erstreckende Schlitz 12 ist kleiner als der Durchmesser der Querbohrung 10.
Aus den Fig. 1, 2, 3 und anderen ist zu ersehen, dass der schwenkbare Kolbenschuh 2 mit dem Kol ben 1 verbunden ist und von ihm getragen wird. Der schwenkbare Kolbenschuh 2 ist mit einem Walzen schwenkkörper 3 und einem verengten Kolbenschuh hals 4 versehen. Der verengte Hals 4 erstreckt sich nach oben oder radial nach aussen von dem Walzen- schwenkkörper 3. Der verengte Hals 4 ist kleiner als der Durchmesser des entsprechenden Walzen schwenkkörpers 3. Der Walzenschwenkkörper 3 ist zylindrisch mit konstantem Radius in bezug auf seine Achse.
Der verengte Hals 4 und der Walzenschwenk- körper 3 können eine Einheit bilden. Der Durchmes ser des Walzenschwenkkörpers 3 ist gleich oder etwas kleiner als der Durchmesser der entsprechen den Querbohrung 10 des entsprechenden Kolbens 1, aber grösser als der entsprechende Schlitz 12. Daher kann der Walzenschwenkkörper 3 in die Querboh rung 10 eingesetzt werden und darin parallel zu der Achse der Querbohrung 10 bewegt werden.
Der Wal zenschwenkkörper 3 kann in einem begrenzten Masse um seine eigene Achse schwingen oder schwenken, während er von der Querbohrung 10 ge tragen wird und in ihr liegt.
Während der schwenkbare Kolbenschuh 2 ge- mäss der Erfindung von dem Kolben 1 getragen wird und um die Achse seines Walzenschwenkkörpers 3 schwingen kann, können sehr grosse radial nach in nen gerichtete Kräfte vom Kolbenschuh 2 zum Kol ben 1 übertragen werden.
Die Übertragung der radial nach innen gerichteten Kräfte findet durch die äus- sere Oberfläche des Walzenschwenkkörpers 3 des Kolbenschuhes 2 und die entsprechende Wand der Querbohrung 10 des entsprechenden Kolbens 1 statt. Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, dass Deformationen der Kolben oder Kolbenschuhe durch die- beschriebene Anordnung von Kolben mit schwenkbarem Kolbenschuh vermieden werden.
Aber die erfindungsgemässe Anordnung kann nicht nur radial nach innen gerichtete Kräfte, sondern auch radial nach aussen gerichtete Kräfte übertragen. Die Übertragung der radial nach aussen gerichteten Kräfte findet zwischen dem Zugsitz 9, der Verlänge rung 13 und. den benachbarten Teilen der äusseren Oberfläche des entsprechenden Walzenschwenkkör- pers 3 statt. Daher, wenn der schwenkbare Kolben schuh 2 sich radial nach aussen bewegt, zieht er auch den Kolben 1 nach aussen.
Oberhalb oder radial ausserhalb des verengten Kolbenschuhhalses 4 ist das Kolbenschuhmittelglied 5 angeordnet; das mit dem verengten Kolbenschuhhals 4 und dem Walzenschwenkkörper 3 eine Einheit bil den kann. Das Kolbenschuhmittelglied 5 ist mit Ver längerungen 6 versehen, die sich parallel oder im wesentlichen parallel zu der Achse des entsprechen den Walzenschwenkkörpers 3 in beiden Richtungen erstrecken.
Der Walzenschwenkkörper 3, verengter Kolbenschuhhals 4 und Kolbenschuhmittelglied 5 sind kleiner als der Durchmesser des entsprechenden Kolbens 1, verengter Kolbenschuhhals 4 und Kol- benschuhverlängerungen 6 sind kleiner als der ent sprechende radiale Schlitz 12, und Kolbenschuhmit- telglied 5 ist kleiner als der entsprechende axiale Schlitz 19 (siehe Fig. 6 und 7).
Die Kolbenschuhver- längerungen 6 können mit Verbreiterungen 17 verse hen sein. Diese Verbreiterungen 17 und/oder die Kolbenschuhverlängerungen 6 können mit dem Kol- benschuhmittelglied 5, dem verengten Kolbenschuh hals 4 und dem Walzenschwenkkörper 3 eine Einheit bilden. Wenn jedoch Verbreiterungen 17 vorgesehen sind, dann sind sie in bezug auf die Achse des Rotors 21 vom Kolbenschuhmittelglied 5 entfernt.
Äussere Leitflächen 7 erstrecken sich über das Kolbenschuh mittelglied 5, über alle Kolbenschuhverlängerungen 6 und, wenn Verbreiterungen 17 vorgesehen sind, auch über diese. Innere Führungsflächen 8 sind an den Kolbenschuhverlängerungen 6 oder an den Verbrei terungen 17 oder an den beiden vorgesehen. Sowohl die Kolbenschuhverlängerungen 6 und/oder die Ver breiterungen 17 sind vorzugsweise mit axialen End- flächen 24 versehen.
Der äussere Durchmesser des Kolbens 1 bildet die Kolbenwand. Die Kolbenwand erstreckt sich auch über den Teil des Kolbens, in welchem die Querboh rung 10 angebracht ist.
Wie besonders aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, ist der Rotor 21 mit radialen Zylindern 18 üblicher Bauart versehen. Jeder Zylinder 18 besitzt einen sich in axialer Richtung erstreckenden Schlitz 19. Diese Schlitze 19 können den entsprechenden Walzen schwenkkörper 3, den verengten Kolbenschuhhals 4, das Kolbenschuhmittelglied 5 und/oder die Kolben schuhverlängerungen 6, respektive den schwenkba ren Kolbenschuh 2 aufnehmen.
Die Schlitze 19 wer den radial von aussen in den Rotor 21 angebracht und erstrecken sich im wesentlichen parallel zu der Achse des Rotors 21 durch den entsprechenden Zylinder 18.
Der radial äussere Teil des Rotors 21 ist in axia ler Richtung so stark geschmälert, dass der verblei bende Teil schmäler ist als der Durchmesser des Zylinders 18, er bildet den verschmälerten äusseren Teil 60. Der beschriebene, sich in axialer Richtung erstreckende Schlitz 19, ist schmäler als der Durch messer des entsprechenden Zylinders 18, in den sich der axial erstreckende Schlitz 19 erstreckt. Daher bleibt ein Teil der Wand des entsprechenden Zylin ders 18 durch die Anbringung des Schlitzes 19 un versehrt.
Dieser unversehrte Teil der Wand des Zylinders 18 bildet die sich in radialer Richtung er streckende Führungswand 20. Wenn der Kolben 1 in den Zylinder 18 hineingeführt wird, wird die äussere Wand des Kolbens 1 durch die Wand des Zylinders 18 geführt. Der Kolben 1 hat, wie üblich, gleichen oder etwas kleineren Durchmesser als der Zylinder 18.
Der Kolben 1, die Kolbenwand und/oder die Ver längerung 26 der Kolbenwand passen genau in den Zylinder 18 hinein, können aber parallel zu der Achse des Zylinders gleiten, in dem sie durch die Zylinderwände und die sich radial erstreckende Füh rungswand 20 geführt werden, während der Kolben 1 sich radial nach innen und nach aussen in dem Zylin der 18 bewegt. Das ermöglicht sehr grosse Kolben hübe und eine stabile Kolbenführung, sowie die Fähigkeit, tangentiale Kräfte oder Kraftkomponenten, die senkrecht oder .nahezu senkrecht auf der Kolben achse stehen, auszuhalten und zu leiten.
Wie aus den Fig. 22 und 23 ersichtlich ist, ist der Rotor 21 in gewohnter Weise im Gehäuse 52 der Maschine angebracht. Der Schaft 53 und der Rotor 21 können eine Einheit bilden oder durch Kupplun gen 56 miteinander verbunden sein. Der Schaft 53 ist durch Lager 55 gehaltert. Der Schaft 53 kann den Rotor 21 oder der Rotor 21 kann den Schaft 53 an treiben, wie dies allgemein üblich ist. Ein Steuerzap fen 54 kann in der Mittelbohrung des Rotors 21 vor gesehen sein, Kanäle 58 und 59 können in dem Zap fen 54 vorgesehen sein.
Gas oder Flüssigkeit können durch einen der Kanäle 58 oder 59 in die entspre chenden Zylinder 18 oder aus ihnen heraus durch den anderen der beiden Kanäle 58 oder 59 gelangen. Solche Mediumskanäle sind auch bereits bekannt. Die Justierungsanordnung 57 mit ihrer Vielzahl von Teilen kann auch im Gehäuse 52 zur Justierung des Kolbenhubes angebracht sein. Wenn die Maschine keine Justierungsanordnung 57 besitzt, können die Führungsglieder zur Führung der Kolben oder schwenkbaren Kolbenschuhe innerhalb oder ausser- halb befestigt sein.
Dia Lager 47 können innerhalb der Justierungs- anordnung 57 angebracht sein. Nach dem Ausfüh rungsbeispiel der Fig.22 und 23 sind in der Maschine wenigstens zwei Tragringe 43 vorgesehen und jeder Tragring 43 wird von einem entsprechen den radialen Lager 47 getragen. Die beschriebenen Tragringe 43 können daher rotieren. Wie aus den Fig. 22 und 23 ersehen werden kann, ist das darge stellte erfindungsgemässe Ausführungsbeispiel mit einem Rotationsring 42 versehen.
Der Rotationsring 42 ist zwischen den beiden Tragringen 43 angebracht und er wird von ihnen getragen und rotiert zusammen mit ihnen, wenn die Maschine arbeitet. Der Rota tionsring und die Tragringe bilden die Führungsglie der der Maschine. Der Rotationsring 42 ist mit einer oder mehreren inneren Führungsflächen 46 versehen. Jeder Tragring 43 kann mit seitlichen Führungsflä chen 45 versehen sein.
Jeder Tragring 43 ist vorzugs weise mit mindestens einer äusseren Führungsfläche 44 versehen. Erfindungsgemäss sind, wie aus den Fig. 22 und 23 ersichtlich, die äusseren Leitflächen 7 der schwenkbaren Kolbenschuhe 2 dem Rotations ring 42 angepasst. Sie werden getragen und geführt durch die innere Führungsfläche 46 des Rotations ringes 42, und sie können in bezug auf den Rota- tionsring 42 oder die innere Leitfläche 46 tangential, bzw. peripherial gleiten.
Die axialen Endflächen 24 der schwenkbaren Kolbenschuhe 2 können durch die erwähnten seitlichen Führungsflächen 45 der Trag ringe 43 geführt werden. Die inneren Leitflächen 8 der schwenkbaren Kolbenschuhe 2 werden durch die äusseren Leitflächen 44 geführt.
Wenn daher die Maschine unter Belastung arbei tet und wenn die innere Leitfläche 46 in bezug auf die Achse des Rotors 21 exzentrisch angeordnet ist, ändert sich der Abstand zwischen der Achse des Rotors 21 und der inneren Führungsfläche 46 wäh rend einer Umdrehung des Rotors 21. Wenn der er wähnte Abstand abnimmt, wird der entsprechende schwenkbare Kolbenschuh 2 durch die innere Füh rungsfläche 46 gezwungen, sich radial nach innen zu bewegen.
Die radial nach innen gerichtete Stosskraft wird von der inneren Führungsfläche 46 zu der äus- seren Führungsfläche 7 des schwenkbaren Kolben schuhes 2 und durch die äussere Fläche des Walzen schwenkkörpers 3 auf die Wand der entsprechenden Querbohrung 10 des entsprechenden Kolbens 1 übertragen, und damit von der inneren Führungsflä- che 46 über den entsprechenden schwenkbaren Kol benschuh 2 auf den entsprechenden Kolben 1 über tragen.
Es ist ein besonderes Merkmal der Erfindung, dass der schwenkbare Kolbenschuh 2 so stark ist, dass auch bei extrem hohen Stoss- oder Zugkräften jede Deformation und/oder jeder Bruch der Kolben oder der Kolbengleitschuhe vermieden wird.
Im Ge genteil, wenn der besagte Abstand zwischen der Achse des Rotors 21 und der äusseren Führungsflä- che 44 während der Rotation des Rotors 21 zunimmt, werden die entsprechenden inneren Führungsflächen 8 der schwenkbaren Kolbenschuhe 2 durch die äus- seren Führungsflächen 44 gezwungen, sich radial nach auswärts zu bewegen. Die radiale Auswärtsbe wegung des schwenkbaren Kolbenschuhes 2 wird durch die äussere Wand des Walzenschwenkkörpers 3 auf die Zugsitze 9 des Kolbens 1 übertragen.
Dadurch wird erfindungsgemäss eine sichere radial nach innen und radial nach aussen gerichtete Führung des schwenkbaren Kolbenschuhes 2 wenig stens durch die inneren Führungsflächen 46 und die äusseren Führungsflächen 44 gewährleistet. Das Ausführungsbeispiel der Figuren 22 und 23 zeigt Rotationsführungsglieder, die aus dem Rotationsring 42 und- dem Tragring 43 bestehen.
Ein System von Rotationsführungsgliedern bewirkt das wichtige Merkmal, dass die relative Geschwindigkeit zwischen den äusseren Führungsflächen 7 und den inneren Führungsflächen 46 vergleichsweise gering ist, da die Führungsflächen mit einer Winkelgeschwindigkeit, die im wesentlichen gleich der Winkelgeschwindigkeit des Rotors 21 ist; rotieren.
Das Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 22 und 23 oder andere rotierende Führungsflächensy- steme sind nur Beispiele.
Die Kolbenschuhanordnung mit schwenkbarem Kolbenschuh gemäss dieser Er findung kann auch in Maschinen mit nicht rotieren den Führungsflächen benutzt werden, wenn solche Führungsglieder mit inneren Führungsflächen 46 und äusseren Führungsflächen 44 versehen sind.
Ein anderes wichtiges Merkmal der Erfindung von Kolben mit schwenkbarem Kolbenschuh wird durch die Figur 23 offensichtlich. Aus der. Figur 23 ist zu ersehen, dass bei seiner radial innerster < Lage der Kolben 1 vollkommen in dem entsprechenden Zylinder 18 aufgenommen ist. Auch der Wälzen schwenkkörper 3, der verengte Kolbenschuhhals 4 und der Kolbenschuhmittelkörper 5 können in den entsprechenden Zylinder 18 eintreten.
Die Kolben- schuhmittelkörper 5 und Kolbenschuhverlängerungen 6 können in den Schlitz 19 eintreten, und/oder die Verbreiterungen 17 können radial nach innen sich bewegen jenseits des äusseren Durchmessers des Rotors 21 während der verengte Teil 60 des Rotors 21 in den Spalt zwischen den Verbreiterungen 17 der schwenkbaren Kolbenschuhe eintreten kann.
Daher können sich erfindungsgemäss der Kolben 1 und der Kolbenschuh 2 beinahe ganz in radialer Richtung nach- innen bewegen bis die äussere Führungsfläche 7 nahezu denselben Abstand von der Achse des Rotors 21, wie der benachbarte Teil des äusseren Durchmes- sers des Rotors 21 hat.
Andererseits können der Kolben 1 und der schwenkbare Kolbenschuh 2, wie aus der Figur 24 ersichtlich ist, sich in ihrer äussersten radialen Stel lung sehr weit nach aussen bewegen. Selbst bei gros- ser radialer Auswärtsbewegung wird der Kolben durch die radialen Führungswände 20 geführt. Sogar bei aussergewöhnlich grossen Hüben ist die erfin- dungsgemässe Kolbenanordnung mit schwenkbarem Kolbenschuh stabil, zu sehr hohen radialen, nach in nen gerichteten Kräften fähig,
weil auch bei grösstem Schwenkwinkel des schwenkbaren Kolbenschuhes 2 in bezog auf den Kolben 1 die Resultierende der Stosskräfte, die im wesentlichen senkrecht auf dem benachbarten Teil der inneren Führungsflächen 46 steht,
die äussere Wand des Kolbens 1 oder den Teil 26 der Kolbenwand sicher an der Wand des Zylin- ders 18 oder an der sich in radialer Richtung erstrek- kenden Führungswand 20 trifft. Diese Stabilität be wirkt nicht nur die Möglichkeit sehr grosser Kolben hübe, sondern auch die Möglichkeit sehr grosser Stosskräfte.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, trifft jedes Teil der Führungselemente der schwenkbaren Kol benschuhe oder der Kolben, welche Stoss- oder Zug- kräfte zu übertragen haben, auf zugeordnete, ausrei chend dimensionierte Führungsflächen. Dadurch wird die Fähigkeit erzeugt, relativ zu einander mit geringerer Reibung zu gleiten und zu gleicher Zeit grosse Kräfte zu übertragen.
Es ist daher gemäss der Erfindung möglich, rotie rende Radialkolbenmaschinen mit sehr grossen Kräf ten und sehr grossen Verdrängungen zu versehen, da die Erfindung aussergewöhnlich lange Kolbenhübe ermöglicht. Auf Grund der Möglichkeit grosser Kol benhübe in erfindungsgemässen Rotationsmaschinen können derartige Maschinen relativ einfach und mit geringem Aufwand von Arbeit und Material gebaut werden.
Da andererseits in erfindungsgemässen Maschinen starke Stoss- und Zugkräfte möglich sind, können in derartigen Maschinen hohe Drücke zur Anwendung kommen.
Die Verkleinerung der äusseren Dimensionen der Maschine, die Stabilität des Führungssystems, die Kolbenanordnung mit schwenkbarem Kolbenschuh und die grossen Kolbenhübe ermöglichen eine grosse Ausgangsleistung bei relativ geringer Reibung. Da durch wird ein hoher Wirkungsgrad der Maschine erreicht. Die Stabilität der schwenkbaren Kolben schuhe und die Führung durch Flächen ermöglicht eine hohe Lebensdauer der Maschine und ihrer Teile.
Jede Deformation von Kolbenschuhen oder Kolben bolzen der gewöhnlichen Maschinen wird vermieden, und auch Führungselemente der Kolben oder für die Kolben, die -einen gewissen Platz und verhältnismäs- sig hohe Relativgeschwindigkeit gegen benachbarte Teile - wie in den bisherigen Maschinen - benöti gen, sind vermieden. Weitere Gegenstände und Merkmale der Erfindung sind aus den Figuren er sichtlich. Der Kolbenkanal 15 kann durch den Kol ben 1 geführt sein. Das Medium kann aus dem Zylin der 18 in' den Kolbenkanal 15 gelangen. Im schwenk baren Kolbenschuh 2 kann der Kolbenschuhkanal 16 vorgesehen sein.
Mindestens eine Aussparung 23 kann in der äusseren Führungsfläche 7 des Kolben schuhes 2 vorgesehen sein. Die äussere Aussparung 23 kann sich in das Kolbenschuhmittelglied 5 oder auch in die Kolbenschuhverlängerung 6 oder in die Kolbenschuhverbreiterung 17 erstrecken. Der Kol- benschuhkanal 16 kann mit der äusseren Aussparung 23 und mit dem Kolbenkanal 15 verbunden sein.
Da her kann das Medium aus dem Zylinder 18 durch den Kolbenkanal 15 und durch den Kolbenschuhka- nal 16 in die äussere Aussparung 23 gelangen. Dieses Medium ist imstande, die äusseren Führungsflächen 7 und/oder die inneren Führungsflächen 46 zu ölen.
Die äussere Aussparung 23 kann so gross dimensio- niert sein, dass in ihr Mediumsdruckkräfte auftreten, welche Mediumskräfte, die am Grund des Kolbens 1 aus dem Zylinder 18 heraus radial nach auswärts wirken, teilweise oder vollständig aufheben können.
In solchen Fällen werden die radial nach innen stos- senden Kräfte durch die untere Fläche der äusseren Aussparung 23 anstelle durch die äussere Führungs- fläche 7 aufgenommen. Die Ölung oder die balancie- renden Aussparungen können auch.
in den inneren, Führungsflächen 8 angebracht sein, und mit den äus- seren Aussparungen 23 oder mit dem Kanal 16 des schwenkbaren Kolbenschuhes verbunden sein.
Eine Mittelaussparung 22 kann zwischen dem Kolben 1 und dem Walzenschwenkkörper 3 vorgese hen sein, und kann sich in den Kolben 1 oder in den Walzenschwenkkörper 3 oder auch in beide hinein erstrecken und kann den Kolbenkanal 15 und den Kolbenschuhkanal 16 miteinander verbinden. Das Medium kann in die Mittelaussparung oder die Mit telaussparungen 22 gelangen und die Wand der Querbohrung 10 und die äussere Fläche des Walzen schwenkkörpers 3 oder alle beide ölen.
Die Medi- umskräfte in der Mittelaussparung 22 können auch wenigstens teilweise die Kräfte zwischen dem schwenkbaren Kolbenschuh 2 und dem Kolben 1 während des radial nach innen gerichteten Stosses des schwenkbaren Kolbenschuhes 2 und des Kolbens 1, verkleinern.
Wenn die entsprechenden Aussparun gen 22, 37 und die Kanäle 15, 16 geeignet dimensio niert und angebracht sind, kann erreicht werden, dass vom Grunde des Kolbens 1 radial nach auswärts wir kende Mediumskräfte und die Zentrifugalkräfte des Kolbens 1 und des schwenkbaren Kolbenschuhes 2 durch die in Folge des in der äusseren Aussparung 23 unter Druck stehenden Mediums entgegenwirkende Kräfte nahezu oder teilweise ausgeglichen werden.
Die Kolbenanordnung mit schwenkbarem Kolben schuh schwimmt dann beinahe in unter Druck ste henden Mediumsbetten; und die Reibung zwischen den äusseren Führungsflächen 7 und der inneren Führungsfläche 46 ist wesentlich herabgesetzt. Der artige Druckfelder in den äusseren Aussparungen 23 sind betriebssicher, da die Stabilität des schwenkba ren Kolbenschuhes Deformationen oder Störungen der äusseren Aussparungen 23 bei Belastungen ver meidet.
Das Ausführungsbeispiel der Figuren 24 und 25 zeigt, dass es gemäss der Erfindung möglich ist, die Fähigkeit eines schwenkbaren Kolbenschuhes 2 in nerhalb der Querbohrung 10 des Kolbens 1 in axialer Richtung zu gleiten, zu unterbinden. Um das zu errei chen, wird der Walzenschwenkkörper 3 des schwenk baren Kolbenschuhes 2 durch Parallelbewegung zur Achse der Querbohrung 10 in die Querbohrung 10 bis in eine nahezu zentrale Lage eingesetzt.
Nachdem der schwenkbare Kolbenschuh 2 seine Lage erreicht hat, wird der Kolbenstöpsel 48 in die Mittelbohrung des Kolbens 1 eingeführt, und soweit durch diese Mittelbohrung geschoben, bis der Kolbenstöpsel 48 in die innere Aussparung 37 hineinreicht. Gemäss den Figuren 24 und 25 ist diese innere Aussparung 37 so dimensioniert, dass der schwenkbare Kolben schuh 2 innerhalb der Querbohrung 10 in begrenz tem, aber notwendigem Umfang schwenken kann, ohne durch den Kolbenstöpsel 48 behindert zu wer den.
Da der Kolbenstöpsel 48 in die innere Ausspa rung 37 des schwenkbaren Kolbenschuhes hineinragt, wird der Kolbenschuh 2 an zur Achse der Querboh rung 10 parallelen Bewegungen durch die Wände des Kolbenstöpsels 48 und der inneren Aussparung 37 gehindert. Der Kolbenstöpsel 48 kann einen Stöpsel sitz 50 besitzen, welcher die Lage des Stöpsels 48 im Kolben 1 und in der inneren Aussparung 37 des schwenkbaren Kolbenschuhes festlegt.
Ein Haltering 51 kann in einer radialen Ausspa rung in der Mittelbohrung des Kolbens 1 eingelegt oder eingepresst sein, um den Kolbenstöpsel 48 im Kolben 1 zu befestigen, wodurch gelegentliches Aus- einanderfallen von Kolben 1 und Kolbenstöpsel 48 während des Maschinenbetriebes verhindert wird. Ein Stöpselkanal 49 kann innerhalb des Stöpsels 48 vorgesehen sein, er kann die Funktionen des Kolben kanals 15 übernehmen. Am unteren Ende kann der Kolben 1 konisch oder trichterförmig ausgebildet sein, damit er sich bei seiner innersten Lage in die Rotorfenster erstrecken kann.
Dadurch kann toter Raum in den Zylinderzellen und den Zylinderfen stern vermieden und innerer Druckverlust einge- schränkt werden. Das erfindungsgemässe Ausfüh rungsbeispiel der Figuren 8-20 zeigt einen aus einer Anzahl von Einzelteilen bestehenden und aus ihnen zusammengesetzten schwenkbaren Kolbenschuh 2. Das Kennzeichen dieses Kolbenschuhes besteht dar in, dass er leicht durch gewöhnliche, maschinelle Werkzeuge hergestellt werden kann.
Dieses Ausfüh rungsbeispiel ermöglicht auch den Gebrauch von verschiedenen Materialien für den Walzenschwenk- körper 3 und die anderen Bestandteile des schwenk baren Kolbenschuhes. Wenn jedoch das Ausfüh rungsbeispiel der Figuren 8-20 benutzt wird, so ist zu beachten, dass hierbei die äussere Fläche des Wal zenschwenkkörpers 28 vergleichsweise kleiner ist als diejenige des Walzenschwenkkörpers 3 der anderen Ausführungsbeispiele. Dadurch wird die Fähigkeit für hohe Stoss- und/oder Zugkräfte eingeschränkt, worauf in der Praxis zu achten ist.
Der Walzenschwenkkörper 28 ist an seinen axia len Enden mit je einem Zylinderschaft 36 versehen. Der Walzenschwenkkörperkanal 31 ist ebenfalls im Walzenschwenkkörper 28 vorgesehen, er übernimmt und führt die Funktionen des Kanals 16 des schwenkbaren Kolbenschuhes der anderen Ausfüh rungsbeispiele aus. Der Walzenschwenkkörper 28 kann zusätzlich mit der Bohrung 38 versehen sein, die sich in radialer Richtung von aussen in den Wal zenschwenkkörper 28 erstreckt.
Der äussere Teil 27 des schwenkbaren Kolbenschuhes übernimmt die Funktionen des Kolbenschuhmittelgliedes 5 und/oder des verengten Kolbenschuhhalses 4 der anderen Aus führungsbeispiele, er kann ebenfalls mit Kolben- Schuhverlängerungen 6 in beiden axialen Richtungen versehen sein:
Der äussere Teil 27 kann ebenfalls mit Kanälen 16, mit der äusseren Führungsfläche 7 und mit einer äusseren Vertiefung oder mit mehreren äusseren Vertiefungen versehen sein.
Die Funktionen dieser Teile sind bereits aus den früheren erfindungs gemässen Ausführungsbeispielen bekannt. Zusätzlich ist am äusseren Teil 27 des schwenkbaren Kolben- Schuhes die innere Auflagefläche 41 angebracht, sie stimmt überein mit dem äusseren Durchmesser des Walzenschwenkkörpers 28. Der äussere Teil 27 kann zusätzlich mit einer Bohrung 40 versehen sein. Diese Bohrung 40 und die Bohrung 48 des Kolbenschuhes können das Verbindungsrohr 29 aufnehmen.
Das Verbindungsrohr 29 kann mit einem Kanal 32 verse hen sein. Das Verbindungsrohr 29 kann in die Boh rung 38 eingesetzt sein, und der äussere Teil 27 kann auf dem Walzenschwenkkörper 28 aufgesetzt sein, wodurch das Verbindungsrohr 29 sich in die Bohrung 40 erstreckt. Durch diese Verbindungsart werden maximale und peripheriale Bewegungen zwischen dem Walzenschwenkkörper 28 und dem äusseren Teil 27 durch das Verbindungsrohr 29 vermieden.
Der Kanal 16 des äusseren Teiles 27, der Kanal 32 und der Kanal 31 im Walzenschwenkkörper über nehmen und führen aus die Funktionen des Kolben- Schuhkanals 16, welche von den anderen Ausfüh rungsbeispielen bekannt sind. Die seitlichen Kolben schuhteile 30 sind mit Bohrungen 33 versehen, die derart ausgeführt und angeordnet sind, dass sie den Zylinderschaft 36 des Walzenschwenkkörpers 28 vorzugsweise mit guter Passung aufnehmen können.
Die seitlichen Teile 30 sind auch mit Führungsflä chen 35 ausgerüstet, die ihrerseits mit äusseren Füh- rungsflächen 34 und inneren Führungsflächen 8 ver sehen sind. Die seitlichen äusseren Führungsflächen 34 passen in radialer Richtung von innen in die Kol- benschuhverlängerungen 6 und/oder in die Verbrei- terungen 17 der äusseren Teile 27 des schwenkbaren Kolbenschuhes.
Die innere Führungsfläche 8 der seitlichen Teile 30 übernimmt und erfüllt die Funk tionen der aus den früheren Ausführungsbeispielen bekannten inneren Führungsflächen B. Je ein seitli cher Teil 30 ist auf je einem axialen Ende des äusse- ren Teiles 27 und des Walzenschwenkkörpers 28 aufgepasst, wobei er den entsprechenden Zylinder schaft 36 des Walzenschwenkkörpers 28 aufnimmt.
Danach ist die Montage des Ausführungsbeispieles der Figuren 8-20 vollständig, und die äusseren Teile 27, der Walzenschwenkkörper 28, das Verbindungs rohr 29 und die seitlichen Teile 30 bilden zusammen einen schwenkbaren Kolbenschuh, der dem Kolben schuh der anderen Figuren gleicht.
Wenn ein den Figuren 8-20 gemässes Ausführungsbeispiel des schwenkbaren Kolbenschuhes in einer Rotationsma schine eingebaut ist, wird jedes Auseinanderfallen der Teile eines solchen schwenkbaren Kolbenschuhes durch die seitlichen Führungsflächen 45 und die in neren Führungsflächen 46 verhindert.
In einem in den Figuren 26-29 gezeigten ande- reu Ausführungsbeispiel wird der kugelförmige Schwenkkörper mit einem sphärischen Kolbenschuh- sitz, welcher im Kolben 61 vorgesehen ist, verbun den. Der Kolbenschuh 2 ist mit einem kugelförmigen Schwenkkörper 62 versehen, der in einem im Kolben 61 befindlichen sphärischen Kolbenschuhsitz ange ordnet ist, und von ihm getragen wird.
Eine radial sich erstreckende Aussparung ist von aussen durch den Kolben 61 vorgesehen, sie reicht in den oder bis zu dem sphärischen Kalbenschuhsitz des Kolbens 61. Dieser radiale Schlitz oder diese radiale Aussparung ist vorzugsweise zylindrisch und kann mit mindestens einer radialen Nut, welche sich in den Kolben 61 hin-- einerstreckt, versehen sein.
Der verengte Kolben schuhhals 4 erstreckt sich von dem Kolbenschwenk- körper 62 bis in das Kolbenschuhmittelglied 5 und verbindet beide miteinander.
Der Kolbenschwenkkörper 62 wird in dem Kol ben 61 vorzugsweise durch den Halteschnappring 63 gehalten. Dieser Ring 63 kann in eine in dem Kolben 61 angebrachte ringförmige Nut schnappen. Der Ring 63 kann mit dem inneren Halteteil 64 versehen sein. Der innere Halteteil 64 kann zwecks gleitender Verbindung mit dem Kugelteil des schwenkbaren Kolbenschuhes 62 entsprechend geformt und dimen sioniert sein. Der Haltering 63 kann auch mit einer Anzahl äusserer Teile 65 versehen sein.
Diese äusse ren Teile 65 sind so gestaltet, dass sie von der ent sprechenden Ringnut im Kolben 61 aufgenommen werden können. Der Schlitz 66 kann an dem Schnapp ring 63 vorgesehen sein, damit dieser in radialer Richtung flexibler ist.
Der Schnappring 63 ist vor zugsweise aus federndem Material hergestellt, um durch eine Deformation des Schnappringes 63 ein sanftes Einlegen oder Einpressen in den entsprechen den radialen Schlitz oder in die entsprechende Ring nut des Kolbens 61 zu ermöglichen. Die anderen Teile, wie 15, 34, 4, 5, 6, 16, 23 und 17 sind schon in den vorhergehenden Figuren gezeigt, sie führen die gleiche Funktion wie in den anderen Figuren 1-25 aus.
In den Figuren 26 und 28 wird gezeigt, dass in der äusseren Führungsfläche 7 des schwenkbaren Kolbenschuhes 2 eine Nut 67 zur Begrenzung des Mediumdruckes vorgesehen ist. Ähnliche Nuten kön nen auch in den in den Figuren 1-25 gezeigten schwenkbaren Kolbenschuhen vorgesehen sein. Wenn unter Druck stehendes Medium in den äusse- ren Aussparungen 23 steht, tritt das Medium in den Spielraum zwischen der äusseren Führungsfläche 7 des Kolbenschuhes 2 und der entsprechenden inneren Führungsfläche ein.
Es tritt ein Druckabfall auf zwi schen den erwähnten Flächen höheren Druckes in der Nähe der äusseren Aussparungen 23, wobei der Druck mit steigender Entfernung von der äusseren Aussparung 23 allmählich kleiner wird. Durch die Mediumdruck-Begrenzungsnuten 67 können die Grösse des Druckabfall-Gebietes und die Stärke des Mediumdruckes aus den äusseren Aussparungen 23 heraus, begrenzt werden. Diese Begrenzung ist wich tig für die Berechnung und den Entwurf.
Der Ort und die Grösse der Mediumdruckbegrenzungsnuten haben einen wichtigen Einfluss auf die Grösse, den Ort und die Stärke der Kräfte vom unter Druck ste hendem Medium, welches radial nach innen gegen den entsprechenden schwenkbaren Kolbenschuh 2 arbeitet.
Die Ausführungsbeispiele der Figuren 8-20 und 26-29 können sehr leicht mit gewöhnlichen Maschi nenwerkzeugen maschinell hergestellt werden. Diese werden daher oft für- Rotationsmaschinen vorgezo gen. Aber sie können nicht die maximalen radialen Drucke aushalten wie die Anordnungen gemäss den Figuren 1-5 und 22-25. Die Anordnungen der Figuren 1-5 und 22-25 sichern ein Maximum von Tragflächen des schwenkbaren Kolbenschuhes im Kolben, wodurch die Möglichkeit maximaler radial nach innen stossender Kräfte gesichert ist.
Die An ordnungen nach den Figuren 8-20 und 26-29 un terscheiden sich von den Anordnungen der Figuren 1-5 und 22-25 durch die Grösse und die Form der Kolbenschuhsitze, weil diese bei den erstgenannten eine kleinere Ausbildung haben als bei den letzteren. Daher können die letzteren weit grösseren radial nach innen wirkenden Kräften widerstehen als die Anordnungen nach den Figuren 8-20 und 26-29. Es ist daher zweckmässig, diese Tatsache beim Ent wurf und der Herstellung von Rotationsmaschinen zu beachten.
Diese Verbesserungen von Kolben, schwenkba ren Kolbenschuhen und Führungsflächen für Kolben und/oder Kolbenschuhe sind sehr wirkungsvoll. Sie können in ölhydraulischen Pumpen, Motoren, Trans missionen und anderen Flüssigkeitsgetriebenen Pumpen, Motoren, Transmissionen o. dgl. sowie weiterhin für rotierende Kolbenmaschinen, die in ihren Zylinderzellen mit Gasen arbeiten, z. B. Gas-, Dampf- oder Luftkompressoren oder Rotationsver- brennungsmaschinen o. dgl. zur Anwendung gelan gen.
Die erfindungsgemässen Ausführungsbeispiele können in Maschinen benutzt werden, in welchen Medium durch Kanäle in Steuerzapfen, Steuerkör pern, Steuerflächen oder ähnliches in Zylinder hinein- oder aus Zylindern herausfliesst, ebenso wie in Maschinen, bei denen Ventile die Eingänge oder Ausgänge von Zylindern versperren.
Die so aufgebaute Rotationskolbenmaschine ist sehr einfach und billig, trotzdem aber überaus genau herzustellen; infolge der reibungsarmen Anordnung der Kolben und Kolbenschuhe ist auch bei kleinen Abmessungen der Maschine eine besonders lange Kolbenführung mit maximalen Hubwegen gewährlei stet; die Maschine ist daher für höchste Belastungen geeignet, bei denen sie noch deformationsfrei und einwandfrei betriebssicher arbeitet.
Rotary piston machine The invention is concerned with a rotary piston machine with cylinders arranged essentially radially in the rotor and pistons in these cylinders which are periodically moved back and forth with pivotably attached piston shoes.
The known rotary piston machines with piston shoes pivotably attached to the piston have the disadvantage that the piston shoe itself cannot enter the rotor of the machine, so that only a limited piston stroke is possible and thus no high performance or high efficiency can be achieved.
In rotary piston machines of the type described at the beginning, the invention seeks to avoid these disadvantages mentioned by arranging a center piece projecting over the head of the piston outside the pivot pin of each piston shoe, which is narrower than the axis parallel to the rotor and running transversely through each cylinder Slots for guiding the piston shoes.
Preferably in the piston head a parallel to the center piece of the piston shoe, open at the top bearing hole is introduced, which engages around the inserted pivot pin of the piston by more than 180 so far that the piston shoe can be pivoted against the piston.
In a preferred embodiment of the rotary piston machine, to achieve the largest possible - piston strokes on each piston shoe between the pivot pin and the upper center piece, a narrowed neck can be arranged, which is narrower than the transverse slot of the bearing bore made in the piston head.
In another embodiment of the rotary piston machine, it is expedient to provide each piston with at least one pressure medium line and a pressure field, the center piece of each piston shoe also with at least one pressure medium line and finally its guide surfaces with at least one pressure compensation field.
In the following the invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments from the accompanying drawings. 1 to 3 show a piston with a pivotable piston shoe in both main axial sections and in plan view; 4 and 5 the associated piston alone, again in both axial sections; 6 and 7 show the rotor of a machine in axial center section and in cross section VII-VII of FIG. 6;
8 and 9 show a piston with a Ande Ren design of the pivotable piston shoe in both axial sections; 10 to 14 the pivotable piston shoe according to FIGS. 8, 9 alone or the outer part of the same cut in both means and in plan view (FIG. 14); 15 and 16 one of the longitudinal parts of this piston shoe in view or
Cut; 17 to 20 the swivel body of the same piston shoe in longitudinal section and cross-section and in both views; 21 shows the connecting pipe of FIG. 8 in section; 22 and 23 a complete rotary piston machine in the middle section and with
Cross section XXIII-XXIII of Fig. 22; 24 and 25 another piston in both axial sections; 26 to 28 a further embodiment of the piston in both axial sections, as well as in plan view and finally Fig. 29 the snap ring for this piston.
In all figures, the piston is marked with 1 be. As can be seen from FIGS. 4 and 5, the piston 1 is provided with a transverse bore 10 perpendicular to its axis, up to which the radial slot 12 extends from the outside or above.
The upper part of the piston 1 is cut off so far that only the extensions of the piston shoe seat 13 remain, which partially surround the transverse bore 10. The extension of the piston shoe seat 13 is provided with flattened surfaces 25 in order to avoid sharp corners. The Kol ben is provided with two extensions 13, as can be seen from Fig. 4, 5 and others. The walls of the transverse bore 10 form the seat for the piston shoe or the shoe seat.
The parts of the wall of the transverse bore 10 which are adjacent to the extension 13 be the tensile tip 9. The center line of the transverse bore 10 shows position 11; the center line is perpendicular to the center line of the corresponding piston. The parts of the piston 1 which lie above or radially outside the center line 11 form the already mentioned extensions of the piston shoe seats 13 with the corresponding traction tips 9.
The latter two are important components of the pivotable piston shoe assembly according to the invention. This becomes evident when one considers that the traction tip 9 are parts of the walls of the transverse bore which form the piston shoe seats.
The radially extending slot 12 is smaller than the diameter of the transverse bore 10.
From Figs. 1, 2, 3 and others it can be seen that the pivotable piston shoe 2 is connected to the Kol ben 1 and is carried by him. The pivotable piston shoe 2 is provided with a roller pivot body 3 and a narrowed piston shoe neck 4. The narrowed neck 4 extends upwards or radially outward from the roller pivoting body 3. The narrowed neck 4 is smaller than the diameter of the corresponding roller pivoting body 3. The roller pivoting body 3 is cylindrical with a constant radius with respect to its axis.
The narrowed neck 4 and the roller swivel body 3 can form a unit. The diam water of the roller swivel body 3 is equal to or slightly smaller than the diameter of the corresponding to the transverse bore 10 of the corresponding piston 1, but larger than the corresponding slot 12. Therefore, the roller swivel body 3 can be used in the Querboh tion 10 and therein parallel to the axis the transverse bore 10 are moved.
The Wal zenschwenkkörper 3 can swing or pivot to a limited extent about its own axis while he is wearing ge of the transverse bore 10 and lies in it.
While the pivotable piston shoe 2 according to the invention is carried by the piston 1 and can swing around the axis of its roller pivot body 3, very large forces directed radially inward can be transmitted from the piston shoe 2 to the piston 1.
The transmission of the radially inwardly directed forces takes place through the outer surface of the roller swivel body 3 of the piston shoe 2 and the corresponding wall of the transverse bore 10 of the corresponding piston 1. A feature of the invention is that deformations of the pistons or piston shoes are avoided by the described arrangement of pistons with a pivotable piston shoe.
However, the arrangement according to the invention can transmit not only forces directed radially inward, but also forces directed radially outward. The transmission of the radially outward forces takes place between the tension seat 9, the extension 13 and. the adjacent parts of the outer surface of the corresponding roller swivel body 3 instead. Therefore, when the pivotable piston shoe 2 moves radially outward, it also pulls the piston 1 outward.
The piston shoe middle member 5 is arranged above or radially outside the narrowed piston shoe neck 4; the bil with the narrowed piston shoe neck 4 and the roller pivot body 3 can the. The piston shoe middle member 5 is provided with Ver extensions 6 which extend parallel or substantially parallel to the axis of the corresponding roller pivot body 3 in both directions.
The roller pivot body 3, narrowed piston shoe neck 4 and piston shoe middle member 5 are smaller than the diameter of the corresponding piston 1, narrowed piston shoe neck 4 and piston shoe extensions 6 are smaller than the corresponding radial slot 12, and piston shoe middle member 5 is smaller than the corresponding axial slot 19 (see Figures 6 and 7).
The piston shoe extensions 6 can be provided with widenings 17. These widenings 17 and / or the piston shoe extensions 6 can form a unit with the piston shoe middle member 5, the narrowed piston shoe neck 4 and the roller swivel body 3. If, however, widenings 17 are provided, then they are removed from the piston shoe middle member 5 with respect to the axis of the rotor 21.
Outer guide surfaces 7 extend over the piston shoe middle member 5, over all piston shoe extensions 6 and, if widenings 17 are provided, also over them. Inner guide surfaces 8 are provided on the piston shoe extensions 6 or on the Verbrei extensions 17 or on the two. Both the piston shoe extensions 6 and / or the widenings 17 are preferably provided with axial end faces 24.
The outer diameter of the piston 1 forms the piston wall. The piston wall also extends over the part of the piston in which the Querboh tion 10 is attached.
As can be seen in particular from FIGS. 6 and 7, the rotor 21 is provided with radial cylinders 18 of conventional design. Each cylinder 18 has a slot 19 extending in the axial direction. These slots 19 can accommodate the corresponding roller pivot body 3, the narrowed piston shoe neck 4, the piston shoe middle member 5 and / or the piston shoe extensions 6, respectively the piston shoe 2 swiveling.
The slots 19 are attached radially from the outside into the rotor 21 and extend essentially parallel to the axis of the rotor 21 through the corresponding cylinder 18.
The radially outer part of the rotor 21 is so greatly narrowed in the axial direction that the remaining part is narrower than the diameter of the cylinder 18, it forms the narrowed outer part 60. The slot 19, which is described, extends in the axial direction narrower than the diameter of the corresponding cylinder 18 into which the axially extending slot 19 extends. Therefore, part of the wall of the corresponding cylinder 18 remains unharmed by the attachment of the slot 19.
This intact part of the wall of the cylinder 18 forms the guide wall 20 which extends in the radial direction. When the piston 1 is guided into the cylinder 18, the outer wall of the piston 1 is guided through the wall of the cylinder 18. As usual, the piston 1 has the same or slightly smaller diameter than the cylinder 18.
The piston 1, the piston wall and / or the extension 26 of the piston wall fit exactly into the cylinder 18, but can slide parallel to the axis of the cylinder by being guided through the cylinder walls and the radially extending guide wall 20, while the piston 1 moves radially inward and outward in the cylinder 18. This enables very large piston strokes and stable piston guidance, as well as the ability to withstand and manage tangential forces or force components that are perpendicular or almost perpendicular to the piston axis.
As can be seen from FIGS. 22 and 23, the rotor 21 is attached in the usual manner in the housing 52 of the machine. The shaft 53 and the rotor 21 can form a unit or can be connected to one another by couplings 56. The shaft 53 is supported by bearings 55. The shaft 53 can drive the rotor 21 or the rotor 21 can drive the shaft 53, as is common practice. A Steuerzap fen 54 can be seen in the central bore of the rotor 21, channels 58 and 59 can be provided in the Zap 54 fen.
Gas or liquid can pass through one of the channels 58 or 59 into the corresponding cylinder 18 or out of them through the other of the two channels 58 or 59. Such medium channels are also already known. The adjustment arrangement 57 with its large number of parts can also be mounted in the housing 52 for adjusting the piston stroke. If the machine does not have an adjustment arrangement 57, the guide members for guiding the pistons or pivotable piston shoes can be fastened inside or outside.
The bearings 47 can be mounted within the adjustment assembly 57. According to the exemplary embodiment of FIGS. 22 and 23, at least two support rings 43 are provided in the machine and each support ring 43 is supported by a corresponding radial bearing 47. The support rings 43 described can therefore rotate. As can be seen from FIGS. 22 and 23, the exemplary embodiment according to the invention presented is provided with a rotary ring 42.
The rotation ring 42 is attached between the two support rings 43 and it is carried by them and rotates together with them when the machine is operating. The rotation ring and the support rings form the guide links of the machine. The rotation ring 42 is provided with one or more inner guide surfaces 46. Each support ring 43 can be provided with lateral guide surfaces 45.
Each support ring 43 is preferably provided with at least one outer guide surface 44. According to the invention, as can be seen from FIGS. 22 and 23, the outer guide surfaces 7 of the pivotable piston shoes 2 are adapted to the rotation ring 42. They are carried and guided by the inner guide surface 46 of the rotation ring 42, and they can slide tangentially or peripherally with respect to the rotation ring 42 or the inner guide surface 46.
The axial end faces 24 of the pivotable piston shoes 2 can be guided by the mentioned lateral guide surfaces 45 of the support rings 43. The inner guide surfaces 8 of the pivotable piston shoes 2 are guided by the outer guide surfaces 44.
Therefore, when the machine is working under load and when the inner guide surface 46 is arranged eccentrically with respect to the axis of the rotor 21, the distance between the axis of the rotor 21 and the inner guide surface 46 changes during one revolution of the rotor 21. If the distance he mentioned decreases, the corresponding pivotable piston shoe 2 is forced by the inner Füh approximately surface 46 to move radially inward.
The radially inwardly directed impact force is transmitted from the inner guide surface 46 to the outer guide surface 7 of the pivotable piston shoe 2 and through the outer surface of the roller pivot body 3 to the wall of the corresponding transverse bore 10 of the corresponding piston 1, and thus from the Transfer inner guide surface 46 via the corresponding pivotable piston shoe 2 to the corresponding piston 1.
It is a special feature of the invention that the pivotable piston shoe 2 is so strong that even with extremely high impact or tensile forces, any deformation and / or any breakage of the piston or the piston sliding shoes is avoided.
On the contrary, if the said distance between the axis of the rotor 21 and the outer guide surface 44 increases during the rotation of the rotor 21, the corresponding inner guide surfaces 8 of the pivotable piston shoes 2 are forced by the outer guide surfaces 44 to move radially to move outwards. The radial outward movement of the pivotable piston shoe 2 is transmitted to the tension seats 9 of the piston 1 through the outer wall of the roller pivot body 3.
In this way, according to the invention, reliable guidance of the pivotable piston shoe 2 directed radially inward and radially outward is ensured at least by the inner guide surfaces 46 and the outer guide surfaces 44. The embodiment of FIGS. 22 and 23 shows rotation guide members which consist of the rotation ring 42 and the support ring 43.
A system of rotation guide members brings about the important feature that the relative speed between the outer guide surfaces 7 and the inner guide surfaces 46 is comparatively low, since the guide surfaces with an angular speed which is substantially equal to the angular speed of the rotor 21; rotate.
The exemplary embodiment according to FIGS. 22 and 23 or other rotating guide surface systems are only examples.
The piston shoe arrangement with a pivotable piston shoe according to this invention can also be used in machines with non-rotating guide surfaces if such guide members are provided with inner guide surfaces 46 and outer guide surfaces 44.
Another important feature of the invention of pistons with pivotable piston shoes is evident from FIG. From the. It can be seen from FIG. 23 that in its radially innermost position the piston 1 is completely received in the corresponding cylinder 18. The roller pivot body 3, the narrowed piston shoe neck 4 and the piston shoe center body 5 can also enter the corresponding cylinder 18.
The piston shoe center body 5 and piston shoe extensions 6 can enter the slot 19 and / or the widenings 17 can move radially inward beyond the outer diameter of the rotor 21 while the narrowed part 60 of the rotor 21 enters the gap between the widenings 17 of FIG pivotable piston shoes can occur.
Therefore, according to the invention, the piston 1 and the piston shoe 2 can move almost completely inwards in the radial direction until the outer guide surface 7 is almost the same distance from the axis of the rotor 21 as the adjacent part of the outer diameter of the rotor 21.
On the other hand, the piston 1 and the pivotable piston shoe 2, as can be seen from FIG. 24, can move very far outwards in their outermost radial position. Even with a large radial outward movement, the piston is guided by the radial guide walls 20. Even with exceptionally large strokes, the piston arrangement according to the invention with a pivotable piston shoe is stable, capable of very high radial, inwardly directed forces,
because even with the largest pivot angle of the pivotable piston shoe 2 in relation to the piston 1, the resultant of the impact forces, which is essentially perpendicular to the adjacent part of the inner guide surfaces 46,
the outer wall of the piston 1 or the part 26 of the piston wall securely meets the wall of the cylinder 18 or the guide wall 20 extending in the radial direction. This stability be not only the possibility of very large piston strokes, but also the possibility of very large impact forces.
As can be seen from the figures, each part of the guide elements of the pivotable piston shoes or the pistons which have to transmit impact or tensile forces meets assigned, adequately dimensioned guide surfaces. This creates the ability to slide relative to one another with less friction and at the same time to transfer large forces.
It is therefore possible according to the invention to provide rotating radial piston machines with very large forces and very large displacements, since the invention enables exceptionally long piston strokes. Due to the possibility of large piston strokes in rotary machines according to the invention, machines of this type can be built relatively simply and with little effort and material.
Since, on the other hand, strong impact and tensile forces are possible in machines according to the invention, high pressures can be used in such machines.
The reduction in the outer dimensions of the machine, the stability of the guide system, the piston arrangement with the pivotable piston shoe and the large piston strokes enable a high output power with relatively low friction. As a result, a high level of machine efficiency is achieved. The stability of the swiveling piston shoes and the guidance through surfaces enable a long service life for the machine and its parts.
Any deformation of piston shoes or piston pins of the usual machines is avoided, and guide elements for the pistons or for the pistons, which require a certain amount of space and relatively high relative speed against adjacent parts - as in previous machines - are avoided. Further objects and features of the invention are evident from the figures. The piston channel 15 can be passed through the piston 1. The medium can pass from the cylinder 18 into 'the piston channel 15. In the pivotable piston shoe 2, the piston shoe channel 16 can be provided.
At least one recess 23 can be provided in the outer guide surface 7 of the piston shoe 2. The outer recess 23 can extend into the piston shoe middle member 5 or also into the piston shoe extension 6 or into the piston shoe widening 17. The piston shoe channel 16 can be connected to the outer recess 23 and to the piston channel 15.
The medium can therefore pass from the cylinder 18 through the piston channel 15 and through the piston shoe channel 16 into the outer recess 23. This medium is able to oil the outer guide surfaces 7 and / or the inner guide surfaces 46.
The outer recess 23 can be dimensioned so large that medium pressure forces occur in it, which medium forces which act radially outward from the cylinder 18 at the base of the piston 1 can partially or completely cancel out.
In such cases, the forces pushing radially inward are absorbed by the lower surface of the outer recess 23 instead of by the outer guide surface 7. The oiling or the balancing recesses can also.
be attached in the inner, guide surfaces 8, and be connected to the outer recesses 23 or to the channel 16 of the pivotable piston shoe.
A central recess 22 can be provided between the piston 1 and the roller pivot body 3 and can extend into the piston 1 or into the roller pivot body 3 or both and can connect the piston channel 15 and the piston shoe channel 16 with one another. The medium can get into the central recess or the telausbaren with 22 and oil the wall of the transverse bore 10 and the outer surface of the roller pivot body 3 or both.
The medium forces in the central recess 22 can also at least partially reduce the forces between the pivotable piston shoe 2 and the piston 1 during the radially inward impact of the pivotable piston shoe 2 and the piston 1.
If the corresponding Aussparun gene 22, 37 and the channels 15, 16 are suitably dimensioned and attached, it can be achieved that from the bottom of the piston 1 radially outward we kende medium forces and the centrifugal forces of the piston 1 and the pivotable piston shoe 2 through the as a result of the pressurized medium in the outer recess 23 counteracting forces are almost or partially compensated.
The piston assembly with the swiveling piston shoe then almost floats in pressurized medium beds; and the friction between the outer guide surfaces 7 and the inner guide surface 46 is substantially reduced. Such pressure fields in the outer recesses 23 are operationally reliable, since the stability of the pivotable piston shoe avoids deformations or disturbances of the outer recesses 23 under loads.
The embodiment of FIGS. 24 and 25 shows that according to the invention it is possible to prevent the ability of a pivotable piston shoe 2 to slide in the axial direction within the transverse bore 10 of the piston 1. In order to achieve that, the roller swivel body 3 of the pivotable piston shoe 2 is inserted into the transverse bore 10 to an almost central position by moving it parallel to the axis of the transverse bore 10.
After the pivotable piston shoe 2 has reached its position, the piston plug 48 is inserted into the central bore of the piston 1 and pushed through this central bore until the piston plug 48 extends into the inner recess 37. According to FIGS. 24 and 25, this inner recess 37 is dimensioned so that the pivotable piston shoe 2 can pivot within the transverse bore 10 to a limited but necessary extent without being hindered by the piston plug 48.
Since the piston stopper 48 protrudes into the inner Ausspa tion 37 of the pivotable piston shoe, the piston shoe 2 is prevented from movements parallel to the axis of the Querboh tion 10 by the walls of the piston stopper 48 and the inner recess 37. The piston stopper 48 can have a stopper seat 50 which defines the position of the stopper 48 in the piston 1 and in the inner recess 37 of the pivotable piston shoe.
A retaining ring 51 can be inserted or pressed into a radial recess in the central bore of the piston 1 in order to fix the piston plug 48 in the piston 1, which prevents the piston 1 and the piston plug 48 from falling apart from time to time during machine operation. A plug channel 49 can be provided within the plug 48; it can assume the functions of the piston channel 15. At the lower end, the piston 1 can be conical or funnel-shaped so that it can extend into the rotor window in its innermost position.
In this way, dead space in the cylinder cells and the cylinder windows can be avoided and internal pressure loss can be restricted. The exemplary embodiment according to the invention of FIGS. 8-20 shows a pivotable piston shoe 2 consisting of a number of individual parts and assembled from them. The characteristic of this piston shoe is that it can be easily produced using ordinary machine tools.
This exemplary embodiment also enables the use of different materials for the roller swivel body 3 and the other components of the swivelable piston shoe. If, however, the exemplary embodiment of FIGS. 8-20 is used, it should be noted that the outer surface of the roller pivot body 28 is comparatively smaller than that of the roller pivot body 3 of the other exemplary embodiments. This limits the ability to withstand high impact and / or tensile forces, which is important in practice.
The roller swivel body 28 is provided with a cylindrical shaft 36 each at its axia len ends. The roller pivot body channel 31 is also provided in the roller pivot body 28, it takes over and performs the functions of the channel 16 of the pivotable piston shoe of the other Ausfüh approximately examples. The roller pivot body 28 can additionally be provided with the bore 38 which extends in the radial direction from the outside into the roller pivot body 28.
The outer part 27 of the pivotable piston shoe takes on the functions of the piston shoe middle member 5 and / or the narrowed piston shoe neck 4 of the other exemplary embodiments, it can also be provided with piston shoe extensions 6 in both axial directions:
The outer part 27 can also be provided with channels 16, with the outer guide surface 7 and with an outer depression or with several outer depressions.
The functions of these parts are already known from the earlier fiction, according to embodiments. In addition, the inner bearing surface 41 is attached to the outer part 27 of the pivotable piston shoe; it corresponds to the outer diameter of the roller pivot body 28. The outer part 27 can additionally be provided with a bore 40. This bore 40 and the bore 48 of the piston shoe can accommodate the connecting pipe 29.
The connecting pipe 29 can be hen with a channel 32 verses. The connecting tube 29 can be inserted into the bore 38, and the outer part 27 can be placed on the roller pivot body 28, whereby the connecting tube 29 extends into the bore 40. This type of connection prevents maximum and peripheral movements between the roller pivot body 28 and the outer part 27 through the connecting tube 29.
The channel 16 of the outer part 27, the channel 32 and the channel 31 in the roller pivot body take over and perform the functions of the piston shoe channel 16, which are known from the other Ausfüh approximately examples. The lateral piston shoe parts 30 are provided with bores 33 which are designed and arranged in such a way that they can receive the cylindrical shaft 36 of the roller pivot body 28, preferably with a good fit.
The lateral parts 30 are also equipped with guide surfaces 35, which in turn are provided with outer guide surfaces 34 and inner guide surfaces 8. The lateral outer guide surfaces 34 fit in the radial direction from the inside into the piston shoe extensions 6 and / or into the widenings 17 of the outer parts 27 of the pivotable piston shoe.
The inner guide surface 8 of the lateral parts 30 takes over and fulfills the functions of the inner guide surfaces B known from the earlier exemplary embodiments. One lateral part 30 is fitted to one axial end of the outer part 27 and one of the roller swivel body 28, whereby it the corresponding cylinder shaft 36 of the roller pivot body 28 receives.
Then the assembly of the embodiment of Figures 8-20 is complete, and the outer parts 27, the roller pivot body 28, the connecting tube 29 and the side parts 30 together form a pivotable piston shoe, which is similar to the piston shoe of the other figures.
If an exemplary embodiment of the pivotable piston shoe according to FIGS. 8-20 is installed in a rotary machine, the lateral guide surfaces 45 and the inner guide surfaces 46 prevent the parts of such a pivotable piston shoe from falling apart.
In another exemplary embodiment shown in FIGS. 26-29, the spherical swivel body is connected to a spherical piston shoe seat which is provided in the piston 61. The piston shoe 2 is provided with a spherical pivot body 62 which is arranged in a spherical piston shoe seat located in the piston 61, and is carried by him.
A radially extending recess is provided from the outside through the piston 61, it extends into or up to the spherical calf's shoe seat of the piston 61. This radial slot or this radial recess is preferably cylindrical and can be provided with at least one radial groove which is located in the Piston 61 extended backwards.
The narrowed piston shoe neck 4 extends from the piston swivel body 62 into the piston shoe middle member 5 and connects the two with one another.
The piston swivel body 62 is preferably held in the piston 61 by the retaining snap ring 63. This ring 63 can snap into an annular groove made in the piston 61. The ring 63 can be provided with the inner holding part 64. The inner holding part 64 can be correspondingly shaped and dimen sioned for the purpose of sliding connection with the spherical part of the pivotable piston shoe 62. The retaining ring 63 can also be provided with a number of outer parts 65.
These outer parts 65 are designed so that they can be received by the corresponding ring groove in the piston 61. The slot 66 can be provided on the snap ring 63 so that it is more flexible in the radial direction.
The snap ring 63 is preferably made of resilient material in order to allow a gentle insertion or pressing into the corresponding radial slot or into the corresponding ring groove of the piston 61 by deformation of the snap ring 63. The other parts, such as 15, 34, 4, 5, 6, 16, 23 and 17 are already shown in the previous figures, they perform the same function as in the other figures 1-25.
In FIGS. 26 and 28 it is shown that a groove 67 is provided in the outer guide surface 7 of the pivotable piston shoe 2 to limit the medium pressure. Similar grooves can also be provided in the pivotable piston shoes shown in FIGS. 1-25. When medium under pressure is in the outer recesses 23, the medium enters the clearance between the outer guide surface 7 of the piston shoe 2 and the corresponding inner guide surface.
A pressure drop occurs between the above-mentioned areas of higher pressure in the vicinity of the outer recesses 23, the pressure gradually decreasing as the distance from the outer recess 23 increases. The size of the pressure drop area and the strength of the medium pressure from the outer cutouts 23 can be limited by the medium pressure limiting grooves 67. This limitation is important for the calculation and the design.
The location and size of the medium pressure limiting grooves have an important influence on the size, location and strength of the forces from the pressurized medium which works radially inward against the corresponding pivotable piston shoe 2.
The exemplary embodiments of FIGS. 8-20 and 26-29 can very easily be produced by machine using conventional machine tools. These are therefore often preferred for rotary machines. But they cannot withstand the maximum radial pressures as the arrangements according to FIGS. 1-5 and 22-25. The arrangements of FIGS. 1-5 and 22-25 ensure a maximum of support surfaces of the pivotable piston shoe in the piston, whereby the possibility of maximum radially inwardly thrusting forces is ensured.
The arrangements according to FIGS. 8-20 and 26-29 differ from the arrangements in FIGS. 1-5 and 22-25 by the size and shape of the piston shoe seats, because these are smaller in the former than in the latter . The latter can therefore withstand far greater radially inwardly acting forces than the arrangements according to FIGS. 8-20 and 26-29. It is therefore advisable to keep this fact in mind when designing and manufacturing rotary machines.
These improvements in pistons, pivotable piston shoes and guide surfaces for pistons and / or piston shoes are very effective. You can missions in oil hydraulic pumps, motors, transmissions and other liquid-driven pumps, motors, transmissions o. The like. As well as continue for rotating piston machines that work in their cylinder cells with gases, z. B. gas, steam or air compressors or rotary combustion engines or the like.
The exemplary embodiments according to the invention can be used in machines in which medium flows into or out of cylinders through channels in control pins, Steuerkör pern, control surfaces or the like, as well as in machines in which valves block the inputs or outputs of cylinders.
The rotary piston machine constructed in this way is very simple and cheap, but nevertheless extremely precise to manufacture; due to the low-friction arrangement of the pistons and piston shoes, even with small machine dimensions, a particularly long piston guide with maximum stroke travel is guaranteed; the machine is therefore suitable for the highest loads, where it still works deformation-free and perfectly reliable.