DE2054827A1 - Ventilsteuerung fur nach dem Kreis kolbenpnnzip arbeitende Motoren, Pumpen oder Meßvorrichtungen - Google Patents
Ventilsteuerung fur nach dem Kreis kolbenpnnzip arbeitende Motoren, Pumpen oder MeßvorrichtungenInfo
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Description
6999 Oxford Street, ί,ίΙΙΤ.^APOLIS, Minnesota, U. 3. A.
Ventilsteuerung für nach dem Kreiskolbenprinaip arbeitende
Motoren, Pumpen oder Leitvorrichtungen.
Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuerung für das in
die sich vergrößernden Kammern von nach dem Kreiskolbenprlnzip
arbeitenden Motoren, Pumpen odei1 ^leitvorrichtungen
zuzuführende oder aas den sich verkleinernden Kammern
abzuführende Druckmedium.
Das Kreiskol berj[irinzi.>
v;i r-i mib grobem Erfolg insbesondere
bei h;/d rau lisch en Mo boren angewendet, die also mit einera
flüssigen Druckmedium aru;etrieben werden. Eine solche
Kr-einkol beribinhel t besbent aus einem festen Stator, in
dem ein Rotor sich au Γ einer Kreisbahn bewegt und außerdem
sich dreht und dabei mit dem Rotor si-h vergrößernde
und verkleinernde Krimmern bildet. Diese Kammern bewegen
sich um eine Mittelachse, so daß feste Durchlässe im Gehäuse der lireisknl beneinhel t keine Lösung für das Problem
der Ventilsteuerung darstel hen. Durch die USA-Fu U ent sehr if ten
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β« ORI61NAL
2 821 171 und 3 289 602 sind rotierende oder kommutierende
Ventilanordnungen und durch die USA-Patentschrift 3 316
ein auf einer Kreisbahn beweglicher Ventilring bekanntgeworden. Diese Konstruktionen haben jedoch den Nachteil hoher
Leckverluste, insbesondere bei hohen Drücken. Außerdem bieten sie nicht die Möglichkeit der Verstellung der Ventilanordnung
gegenüber der Kreiskolbeneinheit.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Reihe von Kolbenschiebern, deren Zahl der Zahl der Kammern in der
Kreiskolbeneinheit entspricht^ Die Kolbenschieber sind radial zur Längsachse des Motors oder der Punipe oder im
Abstand von und parallel zu dieser Längsachse verschiebbar angeordnet. Die Hin- und Herbewegung der Kolbenschieber
wird in Abhängigkeit von der Relativbewegung des Rotors zum Stator durch Nocken gesteuert, so daß das Druckmedium
in die sich vergrößernden Kammern strömt und aus den sich verkleinernden Kammern abfließen kann. Die Ventilsteuerung
wird also durch hin- und herbewegliche Kolbenschieber in Abhängigkeit von der Relativbewegung, entweder der relativen
Drehung oder der Kreisbewegung zwischen Rotor und Stator bewirkt.
In der Zeichnung isb der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
und schematisch dargestellt. Es zeigen·
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BAU
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Motor oder eine
Pumpe nach Linie 1-1 in Fig. 3i Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1 in etwas
verkleinertem Maßstab,
Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 in Fig. 1, Fig. 5 einen Schnitt nach Linie p-5 in Fig. 4,
Fig. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 in Fig. 1, '
Fig. 7 einen Schnitt nach Linie ?-> in Fig. 1, Fig. 8 einen Schnitt; nach Linie ö-6 in Fig. 1,
Fig. V eine Stirnansicht des Exzenterxiockens,
Fifi.iO einen Schnicu durch eine Ventilplatte mit: durch
einen sternförmigen Rocken gesteuerten KoIben-
Schiebern,
Fig.11 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungäbrm der Ventilsteuerung nach Linie 11-11 in Fig. 12,
Fig.11 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungäbrm der Ventilsteuerung nach Linie 11-11 in Fig. 12,
Fig.12 einen Schnitt nach Linie 12-12 in Fig. 11, |
Fig. 13 eine weitere Ausführungsform eines ITockens zur
Steuerung der Kolbenschieber.
Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. 1 bis
werden radial angeordnete Kolbenschieber von einem Exzenternocken gesteuert. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10
werden die radial angeordneten Kolbenschieber von einem sternförmigen Nocken betätigt. Bei der Ausführungsform
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gemäß den Fig. 11 und 12 sind die Kolbenschieber auf zur Längsachse der Kreiskolbeneinheit parallel angeordneten
Achsen angeordnet und werden durch Rollen betätigt, die um radial angeordnete Achsen drehbar sind. Schließlich
zeigt Fig. 13 eine vierte Ausführung sf ο rin, bei der die
achsparallelen Kolbenschieber durch einen Nocken mit gewellter Steuerfläche betätigt werden.
Der Motor oder die Pumpe 20 gemäß Fig. 1 weist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 21 auf, das mit einem
Befestigungsflansch 21a, einem Innenflansch 21b, einer
Verschlußplatte 23 und einem Deckel 24 versehen ist. Die
Verschlußplatte 23 ist am Gehäuse 21 durch Schrauben
und der Deckel am anderen Ende des Gehäuses 21 durch Schrauben 26 befestigt. .
Eine Kreiskolbeneinheit 30 besteht im wesentlichen aus
einem innen verzahnten Stator 31 und einem außen verzahnten
Rotor 32 (siehe Fig. 1 und 2). Der Rotor 32 weist eine
Zahl Vor Sprünge auf, die um eins kleiner ist als die Zahl der nach innen ragenden Vorsprünge des Stators 31, um in
der üblichen Weise eine Reihe von Kammern 33 zu bilden.
Der Rotor bewegt sich im Stator 31 auf einer Kreisbahn und dreht sich, wodurch die Kammern 33 vergrößert und verkleinert
werden.
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Aus Pig. 1 ist ersichtlich., daß die Abtriebs- oder Antriebswelle
40 in Kugellagern 41 gelagert ist. Ihre Längsachse ist gleichzeitig die Längsachse des Motors oder der
Pumpe 20. Die Welle 40 ist am inneren Ende mit einem rohrförmigen Ansatz mit einer Innenverzahnung 40a, mit einem
Bund 40b, einer Schulter 40c und einer Keilnut 4Od versehen. Der Abstandsring 40b der Welle 40 ist zwischen dem |
Innenring des einen Kugellagers 41 und demjenigen des anderen Kugellagers mit Hilfe eines Abstandsringes 42
eingespannt.
Die Drehbewegung, jedoch nicht die Kreisbahnbewegung des
Rotors 32 gegenüber dem Stator 31 wird auf die Welle 40
durch eine kurze Welle 45 übertragen, die an jedem Ende
eine Außenverzahnung aufweist. Die Außenverzahnung 45a
des einen Endes der kurzen Welle 45 steht in Eingriff mit
der Innenverzahnung 40a der Welle 40, während die Außen- ^ verzahnung 45b am anderen Ende der kurzen Welle 45 mit
einer Innenverzahnung 32a des Rotors 32 kämmt. Demzufolge
wird die Drehung des Robors aber nicht seine Kreisbahnbewegung
auf die Welle 40 übertragen oder umgekehrt.
Eine Verschleißacheibe 50 mit einer Mittelöffnung 50a isb
zwischen dem Innenflansch 21b des Gehäuses 21 und der Kreiskolbeneinheib 30 angeordnet.
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Die vorbeschriebene Konstruktion ist bekannt. Heu ist
jedoch die Verwendung von hin- und hergehenden Kolbenschiebern zur Steuerung der Zuführung und der Abführung
der Flüssigkeit in die sich nacheinander vergrößernden und verkleinernden Kammern 33 und aus ihnen heraus, wie
es insbesondere aus den Fig. 1 und 3 bis 8 ersichtlich ist. Ventilschieber 60 sind radial zur Längsachse des Gehäuses
in einer Ventilplatte 61 angeordnet. Sie sind mit einer Längsbohrung 60a versehen, die teilweise zur Aufnahme
einer Feder 62 erweitert ist. Der Teil kleineren Durchmessers dieser Bohrung läßt Flüssigkeit von einem Ende
des Kolbenschiebers 60 zum anderen durchtreten. Außerdem weisen die Kolbenschieber 60 eine Einschnürung 60b auf,
die einen beweglichen Flüssigkeitsdurchlaß 63 bildet und
den Durchtritt von Flüssigkeit von der einen Seite des Schieberkolbens 60 auf die andere ermöglicht.
Wie inabesondere Fig. 3 zeigt, sind die Kolbenschieber
in radialen Bohrungen 61a der Ventilplatte 61 verschiebbar gelagert. Die Ventilplatte 61 ist zum Deckel 24 hin mit
Einlaßschlitzen 61b und Auslaßschlitzen 61c versehen, wobei jeder Bohrung 61a ein Einlaß- und ein Auslaßschlitz zugeordnet
ist.
Auf der anderen Seite ist die Ventilplatte 61, wie die Fig.
1 und 3 zeigen, mit sieben je in eine Bohrung 61a mündende
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Durchlaßbohrungen 61d versehen, die je nach der Stellung
der Kolbenschieber 60 in den Bohrungen 61a für den Flüssigkeitszulauf oder für den Flüssigkeitsablauf aus den Kammern
der Kreiskolbeneinheit dienen. Jede Durchlaßbohrung 61d
ist also entweder mit dem.Einlaßschlitz 61b oder dem Auslaßschlitz
61c verbunden, je nach der Stellung des Kolbenschiebers 60 und seiner Einschnürung 60b. g
Eine zweite Verschleißscheibe 65 ist, wie Fig. 8 zeigt, zwischen der Ventilplatte 61 und der Kreiskolbeneinheit 50
angeordnet. Sie weist ebenfalls sieben Durchlaßbohrungen 65a auf, die je eine Durchlaßbohrung 61d mit einer Kammer
53 der Krexskolbeneinheit verbinden (siehe Fig. 1 und 2).
Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, ist der Deckel 24
mit einer radialen Anschlußbohrung zur Zuführung der Flüssigkeit und einer weiteren radialen Anschlußbohrung I
24b zur Ableitung der Flüssigkeit versehen. Die Anschlußbohrung 24-a ist mit einem Ringkanal 24c durch ein Verbindungsloch
24-d verbunden. Die Anschlußbohrung 24b ist mit einem Ringkanal 24-e für die austretende Flüssigkeit durch
ein Verbindungsloch 24f verbunden. Zur Abdichtung beider Ringkanäle gegeneinander dient ein Dichtungsring 25, der
in einer Ringrille 24g gehalten ist.
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Aue Fig. I ist ersichtlich, daß der Ringkahäl 24c1 mit g
der sieben Einlaßsöhlitze 6ib der Ventiiplattö 61 und der
Rihgkäiial 246 mit ködern der sieben AusiaßBöhiitze 61c in
"Verbindung steht» Bei richtiger Stellung ijödes Kolben-Schiebers
60 strömt Flüssigkeit von der Anschluß'bohrung 24ä
durch das Verbinaungsloeh 24d in den Eingkanal 24c * dui*öh
drei der JSinlaßschlitze 6ib, die Einschnürung 60b des
Kolbenschiebers 60, düföh drei BuiChlaßbohrütigen 6id der
Ventilplatte 61, durch drei JDuröhlaßöffnuhgen 65a der
Yerschleißsßheibe 65 iü die drei sich vergrößernden Kammern
33 der Kreiskolbeneinheit 3D» Aus den drei sich Verkleinernden
Kammern 33 strömt die Flüssigkeit durch Durchlaßöffnuiigen
65a und Düröhlaßöffhungen 61d, um die Einschhü·^
rung 60b des Schieberkolbens 60, durch Ausläßschlitze 61c,
durch den Eingkanal 24-e und durch das Verbindungsloch 24f
in die Ahschlußbohruiig 24b ab» Einer der Kolbenschieber
wechselt jeweils seine Stellung aus der Lage, in der er den Abfluß freigibt, in diejenige Lage, in der er den
Zufluß freigibt, und läßt daher keine Flüssigkeit durchtreten.
Die Kolbenschieber 60 werden durch einen Exzenternöckeh 70
gesteuert, der auf einer Seite mit einem Lagerzapfen ?Öa
in der Verschleißscheibe 65 und auf der anderen Seite mit einem Zapfen 7Od in einem Lager 71 des Deckels 24- gelagert
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ist. Mit einem zu seiner Drehachse konzentrischen Bund 70b ist der Nocken in der Ventilplatte 61 gelagert. An
seiner zylindrischen exzentrischen Steuerfläche 70c liegen die inneren Enden der Kolbenschieber 60 an.
Die Exzentrizität der exzentrischen Steuerfläche 70c ist
aus Fig. 9 ersichtlich. Eir e lotrechte Achse A-A und eine { waagerechte G-C sind die Hauptachsen. Der zylindrische
Lagerzapfen 70a, der Bund 70b und der Lagerzapfen 70d des
Exzenternockens 70 sind konzentrisch zum Schnittpunkt der Hauptachsen A-A und C-G angeordnet. Der Schlitz 7Oe ist
auf der lotrechten Achse A-A um einen Betrag nach oben versetzt, der größer ist als der Kreisbahndurchmesser des
Rotors 32. Die exzentrische zylindrische Steuerfläche 70c liegt konzentrisch zu dem Schnittpunkt einer lotrechten
Achse B-B mit der Hauptachse G-C. Die lotrechte Achse B-B Λ
ist gegenüber der Hauptachse A-A um die Exzentrizität des
Exzenbemockens versetzt. Der Winkelabsband von 90° zwischen
der Exzentrizität des Schlitzes 7Oe gegenüber der Exzentrizität der exzentrischen Steuerfläche 70c verursacht die
vergrößernden und
richtige Ventilsteuerung gegenüber den sich ane-äea verkleinernden
Kammern 33 der Kreisko1beneinheib 30. Wie aus
den Fig. 3 und 6 ersichtlich, entspricht der Hub des KoI-benschiebers
60 der Exzentrizität der exzentrischen Steuerfläche
70c.
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Der Exzenternocken 70 wird durch einen am Ende der kurzen
Welle 45 vorgesehenen Kugelzapfen 45c, der in den Schlitz
7Oe hineinragt, angetrieben, wenn der Rotor 32 seine Kreisbahnbewegung
ausführt, wobei der Kugelzapfen 45c als Kurbelzapfen
wirkt. Jedem Umlauf des Rotors 32 entspricht dann eine Drehung des Exzenternockens 70. Die Drehbewegung des
Rotors 32, die neben seiner UmIaufbewegung erfolgt, hat
keinen Einfluß auf den Exzenternocken 70.
Ein Motor gemäß den Fig. 1 bis 9 hat vorteilhaft eine geringe Drehzahl von maximal 500 Umdrehungen pro Minute
und ein hohes Drehmoment bis zu 2,000 Zoll-Pfund. Die Druckflüssigkeit steht unter einem Druck von 200 bis
1500 psi. Der Verbrauch an Druckflüssigkeit beträgt etwa
15 Gallonen je Minute.
Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. 1 bis 9 ist es möglich, die Ventilsteuerung zu verstellen. Dies
wird durch Drehen der Ventilplatte 61 gegenüber der Verschleißscheibe 65 und der Kreiskolbeneinheit 30 erreicht.
Die Verstellbarkeit ist dadurch begrenzt, daß die Durchlaßbohrungen 61d der Ventilplatte 61 und die Durchlaßöffnungen
65a der Verschleißscheibe 65 mi beinander in Verbindung bleiben müssen. Auf jeden Fall isb aber eine begrenzte
Verstellung in einfacher Weise möglich.
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Die in Fig» 1θ aargestellte Ausführungsform unterscheidet
sich von derjenigen gemäß den Fig. 1 bis 9 dadurch, daß der Exzenternocken 70 durch einen sternförmigen Nocken 80
ersetzt ist, durch den die Kolbenschieber 8Ί verstellt werden. Der sternförmige Nocken 80 ist mit der Welle 40
gemäß Fig. 1 fest verbunden, so daß er sich mit dieser dreht4 Demzufolge wird er nicht von der Kreisbahnbewegung,
sondern von der Drehbewegung des Rotors angetrieben, im Gegensatz zum Exzenternocken 70. Er dreht sich mit V7
der Geschwindigkeit dieses Exzenternockens. Der sternförmige Nocken 80 betätigt aber die Kolbenschieber 81 mit
derselben Geschwindigkeit wie der Exzenternocken 70 die Kolbenschieber 60, da jede Spitze des Sternes einen Exzenternocken
bildet.
Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. 11 und 12 sind sieben Kolbenschieber 90 auf zur Mittelachse |
des Gehäuses parallelen Achsen in Bohrungen 91 des Gehäuses
92 verschiebbar angeordnet. Sie weisen je eine Querbohrung
90a und eine Längsbohrung 90b auf. Letztere dient als Sitz für eine Feder 93·
Das Gehäuse 92 ist mit einer radialen Anschlußbohrung 92a
für die zuzuführende Flüssigkeit und einer radialen Anschlußbohrung 92b für die abfließende Flüssigkeit versehen.
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Die erstere Anschlußbohrung 92a steht in Verbindung mit einem Ringkanal 92c und die letztere Anschlußbohrung 92b
mit einem Ringkanal 92d.
Die Verschiebung der Kolbenschieber 90 erfolgt durch
Rollen 95? die auf radial zur Längeachse einer Welle 96
in dieser befestigten Zapfen drehbar gelagert sind. Dreht sich die Welle 96, so drehen sich die Rollen 95 und verschieben
die an ihnen anliegenden Kolbenschieber 90, so daß die Querbohrungen 90a der Kolbenschieber 90 entweder
mit dem mit Druckflüssigkeit beaufschlagten Ringkanal 92c
oder mit dem Ringkanal 92d für die abströmende Flüssigkeit in Verbindung stehen. Dadurch wird entweder Druckflüssigkeit
durch die Längsbohrung 90b der Kolbenschieber und ein Teil der Durchlässe 92e in die sich vergrößernden
Kammern der Kreiskolbeneinheit 97 geleitet oder auf dem gleichen Wege umgekehrt aus den sich verkleinernden Kammern
der Kreiskolbeneinheit Flüssigkeit in den Ringkanal 92d und die daran angeschlossene radiale Anschlußbohrung 92b
herausgedrückt. Eine kurze Welle 98 dient in üblicher Weise
dazu, die Welle 96 vom Rotor der Kreiskolbeneinheit 97 her anzutreiben.
Statt durch die Rollen 95 können die Kolbenschieber 90 gemäß Fig. 11 durch einen Nocken 100 mit gewellter Steuer-
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fläche 10Oa gesteuert werden (siehe Fig. 13)· Der Hocken
100 hat die Form eines Ringes, der durch eine Feder 102 auf der Welle 101 befestigt ist. Die gewellte Steuerfläche
100a ist auf der einen Seitenfläche des Ringes vorgesehen. An dieser gewellten Steuerfläche 100a liegen die Kolbenschieber
90 gemäß Fig. 11 unter Federdruck an und werden demzufolge bei Drehung der Welle 101 axial verschoben.
Im Rahmen der Erfindung können auch noch weitere Änderungen vorgesehen werden. Beispielsweise können die Kolbenschieber
statt durch die Federn 62 und 93 durch Flüssigkeitsdruck an die Nocken angepreßt werden. Außerdem lassen sich die
Flüssigkeitszulauf- und -ablaufverbindungen umkehren. Die im Vorstehenden als Motor beschriebenen Konstruktionen
können auch als Pumpe oder Meßvorrichtung betrieben werden.
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Claims (13)
- Commerzbank Aktien - Gesellschaft Patent« nV all 20548 2JDep.-Kasse Wandsbek, 22-58226 2 tWbfg 70; Z) · ' ' ·Postscheckkonto: Hamburg 2250 58 DlDl.-lnQ. H. βΟΐΐθβΙθΓ 2«»βοΗ««Ββ 6Telegramm-Adresse: PATENTIWE r α Femnii: 6 52 98 56- 14- -Patentansprüche :.) Ventilsteuerung für das in die sich vergrößernden Kammern von nach dem Kreiskolbenprinzip arbeitenden Motoren, Pumpen oder Meßvorrichtungen zuzuführende oder aus den sich verkleinernden Kammern abzuführende Druckmedium, wobei die Kammern von einem Stator und einem Rotor einer Kreiskolbeneinheit gebildet sind, .die eine Drehbewegung und eine Kreisbahnbewegung gegeneinander ausführen und deren Drehbewegung auf eine in der Mittelachse des Gehäuses des Motors oder der Pumpe gelagerte Welle übertragen wird oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß um die besagte Mittelachse mehrere Kolbenschieber angeordnet sind, deren Zahl der Zahl der Kammern entspricht, ι nd daß eine von der Relativbewegung des Rotors zum Stator betätigte Nockensteuerung zur Verschiebung der Kolbenschieber derart vorgesehen ist, daß sie den Zufluß des Mediums zu den sich vergrößernden und seinen Abfluß aus den sich verkleinernden Kammern freigeben.
- 2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenschieber radial zur besagten Mittelachse verschiebbar angeordnet sind.109826/0930
- 3. Ventilsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockensteuerung zur Verschiebung der Kolbenschieber aus einem Exzenternocken mit zylindrischer Steuerfläche besteht, dessen Drehachse in besagter Mittelachse liegt.
- 4-. Ventilsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Nockensteuerung zur Verschiebung der Kolben- äschieber aus einem sternförmigen Nocken besteht, dessen Drehachse in besagter Mittelachse liegt und der eine Anzahl Sternspitzen aufweist, die um eins kleiner ist als die Zahl der Kolbenschieber.
- 5. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenschieber im Abstand von besagter Mittelachse und parallel dazu verschiebbar angeordnet sind.
- 6. Ventilsteuerung nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, ™ daß die Nockensteuerung zur Verschiebung der Kolbenschieber aus um radial zu besagter Mittelachse angeordnete Achsen drehbaren und um diese Mittelachse umlaufenden Rollen besteht, deren Zahl um eins kleiner ist als die Zahl der Kolbenschieber.109826/0930
- 7. Ventilsteuerung nach. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockensteuerung zur Verschiebung der Kolbenschieber aus einem um die besagte Mittelachse drehbaren, ringförmigen Hocken mit gewellter seitlicher Steuerfläche besteht, wobei die Zahl der Wellen um eins kleiner ist
als die Zahl der Kolbenschieber. - 8. Ventilsteuerung nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiskolbeneinheit mit der Welle durch eine verzahnte kurze Welle gekuppelt ist.
- 9. Ventilsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,, daß der Exzenternocken durch die Kreisbahnbewegung des
einen Endes der kurzen Welle gedreht wird. - 1C. Ventilsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sternförmige Nocken durch die Welle um seine
Achse gedreht wird. - 11. Ventilsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufbewegung der Rollen um die besagte Mittelachse durch die Drehung der Welle erfolgt.
- 12. Ventilsteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mit gewellter Steuerfläche versehene Nocken durch die Welle gedreht wird.109826/0930
- 13. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, •laß Mittel zum Andrücken der Kolbenschieber an die Nockensteuerung vorgesehen sind.1 0 9 8 2 6 / (I!) :t üifLeer seife
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