DE2438707A1

DE2438707A1 - Drehschieberstroemungsmaschine

Info

Publication number: DE2438707A1
Application number: DE2438707A
Authority: DE
Inventors: Cecil E Adams
Original assignee: Abex Corp
Current assignee: PepsiAmericas Inc
Priority date: 1973-10-03
Filing date: 1974-08-12
Publication date: 1975-04-10
Also published as: US3869231A; CA998292A; GB1478347A; IT1016930B; IN141700B; FR2246753B1; FR2246753A1

Description

Drehschieberströmungsmaschine

Die Erfindung betrifft eine Drehschieberströmungsmaschine zur Übertragung von Strömungsmittelenergie und bezieht sich insbesondere auf den Schieber und Rotor einer solchen Maschine„

Eine herkömmliche Drehschieberströmungsmaschine, beispielsweise eine Drehschieberpumpe, weise einen Drehkörper oder Rotor auf, der mit mehreren mit Abstand rund um seinen Umfang angeordneten Schlitzen versehen ist, in denen sich je ein beweglicher Flügel oder Schieber befindet. Die äußeren Enden der Schieber stehen mit der inneren oder Kurvenbahnoberfläche eines Stators oder Kurvenrings in Berührung, der den Rotor umgibt. Die Stirnseiten des Rotors und die Seitenkanten jedes Flügels stehen mit Stern— oder Öffnungsplatten auf den entgegengesetzten Stirnseiten des Rotors in gleiten-

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

der, abdichtender Berührung₀

Die innere Oberfläche des Kurvenbahnrings weist eine solche Kontur auf, daß der Abstand zwischen ihr und dem Umfang des Rotors sich rund um den Rotorumfang ändert. Ein Strömungsmittelpump- oder Zwischenschieberspalt wird von dem Rotorumfang, der inneren Oberfläche des Kurvenbahnrings, den Öffnungsplatten und den benachbarten Schieber— paaren begrenzt. Wenn die Schieber die Kurvenbahnoberfläche überqueren, bewegen sie sich aufeinanderfolgend durch eine Einlaß- oder Ansaugzone, eine Übertragungszone, eine Austrags- oder Ausstoßzone und eine Dichtungszone«

In der Ansaugzone öffnen sich die in den Stirnplatten befindlichen Öffnungen zum Schieberzwischenraum hin, und die Kurvenbahnoberfläche weicht von dem Rotor zurück, um dadurch einen vergrößerten Pumpraum zu schaffen,, In der Übertragungszone bleibt der Abstand zwischen der Kurvenbahn— oberfläche und dem Rotor im wesentlichen konstante In der Austragszone nähert sich die Kurvenbahnoberfläche dem Rotor, wodurch sich das Volumen des Schieberzwischenraums verkleinert und das Strömungsmittel durch in den Stirnplatten befindliche Auslaßöffnungen hindurch ausgetragen wird. Der Abstand zwischen der Kurvenbahnoberfläche und dem Rotor bleibt in der Dichtungs— zone im wesentlichen konstant.

Da der Abstand zwischen der Kurvenbahnoberfläche und dem Rotor sich rund um den Außenumfang der Kurvenbahnoberfläche ändert, muß sich jeder Schieber in bezug auf seinen im Rotor befindlichen Schlitz bei fortschreitender Drehbewegung frei nach innen und außen bewegen können. Üblicherweise werden die Schieber und Rotorschlitze sorgfältig maschinell bearbeitet, so daß sie parallele Flächen erhalten, die eine glatte Gleitbewegung des Schiebers in dem Schlitz sicherstellen, wobei eine nur minimale Strömungs-

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mittelleckage erfolgt. Für einen wirksamen Betrieb der Strömungsmittelenergieübertragungsvorrichtung ist es wichtig, daß jeder Schieber mit der Kurvenbahnoberfläche in zwangsläufiger Berührung bleibt, jedoch auf diese Oberfläche eine, nur verhältnismäßig geringe Kraft ausübt, wenn der Schieber über die Oberfläche hinwegfährt. Diese Vorrichtungen verwenden gewöhnlich eine oder mehrere Hilfseinrichtungen, mit denen die Schieber aus ihren entsprechenden Rotorschlitzen nach außen gedrückt werden.

Eine Möglichkeit, die Berührung zwischen den Schiebern und der Kurvenbahnoberfläche aufrechtzuerhalten, ist in der US-PS 2 856 861 beschrieben. Bei dieser Drehschieberströmungsmaschine ist das innere Ende jedes Schiebers, das annähernd in hydraulischem Gleichgewicht steht, in radialer Richtung mit einer Gegenbohrung zur Aufnahme einer Schraubenfeder versehen. Diese Feder sitzt in einer im Boden des den Schieber aufnehmenden Schlitzes befindlichen Fassung. Die Feder ist zwischen dem Boden des Schlitzes und dem Schieber zusammengepreßt und drückt den Schieber aus dem Schlitz heraus, so daß er mit der inneren Oberfläche des Kurvenbahnrings in Berührung kommt. Die auf den Schieber einwirkende Druckkraft läßt sich durch Veränderung der Größe oder durch eine Vergrößerung der Anzahl der Federn in jedem Rotorschlitz verändern

Ein anderes Mittel zur Sicherstellung, das jeder Schieber mit der inneren Oberfläche eines Bewegungsbahnrings in Berührung bleibt, ist in der US-PS 2 832 293 beschrieben. Bei der dort dargestellten Konstruktion verbinden Aussparungen das innere Ende und das äußere Ende jedes Schiebers so, daß beide Enden des Schiebers unter demselben Druck stehen und sich annähernd in hydraulischem Gleichgewicht befinden. Eine Nut dient dazu, Strömungsmittel unter Austragsdruck zu einer ₍ Innennut zu führen, die in einer Mittelöffnung im Rotor ausgebildet ist. Diese Nut leitet das Strömungsmittel unter Austragsdruck den inneren Enden von Kolbenkammern zu, die in dem

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Rotor vorgesehen sind. Diese Kammern erstrecken sich von der Nut aus in radialer Richtung zu den inneren Enden der Schieberschlitze und nehmen radial bewegliche Kolbenzapfen auf. Das unter Druck stehende Strömungsmittel bewirkt, daß sich die Zapfen radial nach außen bewegen, um mit den inneren Enden der Schieber in Berührung zu treten und die Schieber dadurch mit der Bewegungsbahnoberfläche in Eingriff zu bringen. Durch Veränderung der Größe und der Anzahl dieser Zapfen in jedem Rotorschlitz läßt sich die gewünschte Kraft erhalten, die erforderlich ist, um die Schieber mit der inneren Oberfläche des Bewerungsbahnrings in Dichtungsberührung zu halten.

Obgleich Hilfsbetätigungselemente, wie beispielsweise Federn und Kolbenzapfen, in Verbindung mit in radialer Richtung im Kräftegleichgewicht stehenden Schiebern eine zwangsläufige Berührung zwischen den Schiebern und der Bewegungsbzw. Kurvenbahnoberfläche sicherstellen, führen sie jedoch dazu, daß sich die Abmessungen des Rotors und auch die Höhe und/oder Dicke der Schieber vergrößern und die Gesamtgröße der Strömungsmittelenergieübertragungsvorrichtung zunimmt. Außerdem komplizieren sie die Konstruktion und steigern die Herstellungskosten.

Erwünscht ist daher eine Strömungsmaschine der genannten Art, bei der die Schieber bei geringer Krafteinwirkung auf die innere Oberfläche des Kurvenbahnrings in zwangsläufiger Berührung mit dieser inneren Oberfläche gehalten werden, wenn sich der Rotor dreht, ohne daß zusätzliche Antriebsoder Betätigungselemente verwendet werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Strömungsmaschine des Schiebertyps zu schaffen, bei der jeder Schieber und sein diesbezüglicher Rotorschlitz so zusammenwirken, daß der Schieber aus dem Schlitz heraus in Richtung auf die innere Oberfläche des Kurvenbahnrings gedrückt wird, um diese Oberfläche zu berühren, ohne daß dafür eine zusätzliche

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Antriebs- oder Betätigungseinrichtung benötigt wird. In diesem Zusammenhang soll die Strömungsmaschine so gebaut sein, daß eine über den Schieberflächen wirkende Druckdifferenz eine nach außen gerichtete Kraft erzeugt, die den Schieber aus dem Rotorschlitz nach außen drückt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Drehschieberströmungsmaschine, bei der jeder Schieber und sein entsprechender Rotorschlitz zusammenwirken, um den Schieber nach außen zu drücken und dabei mit der inneren Oberfläche eines Kurvenbahnrings in Berührung zu bringen, jeder Schieber mit einer vorderen Stirnfläche und hinteren Stirnfläche versehen, von denen eine einen Teil aufweist, der zu der anderen Fläche nicht parallel verläuft. Die Drehbewegung des Rotors bewirkt nun, daß jeder Schieber aufeinanderfolgend die Einlaß-j Übertragungs-, Austrage- und die Dichtungszone durchfährt, wobei jeder Schieber während des Durchquerens der übertragungs- und der Dichtungszone bezüglich seiner vorderen und hinteren Stirnflächen einer Druckdifferenz ausgesetzt ist.

Diese Druckdifferenz drückt den nicht-parallelen Teil des Schiebers gegen die Rotorschlitzwand. Da die Schieberstirnflächen nicht parallel sind, wird eine Reaktionskraft

Ci

erzeugt, die eine nach außen gerichtete Komponente aufweist, welche den Schieber aus dem Schlitz heraus drückt und mit der Kurvenbahnoberfläche in Berührung bringt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: -

Fig. 1 eine Stirnansicht der Drehs chi ebers trömungs-' maschine, ·

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Pig. 2 eine Axialschnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. k eine vergrößerte Abwicklungsansicht von annähernd 180 der in Fig. 3 gezeigten Konstruktinn, wobei eine erste Ausführungsform gezeigt wird,

Fig. 5 eine der Fig. k ähnliche Ansicht, die jedoch eine zweite Ausführungsform zeigt,

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht eines der in Fig. k gezeigten Schieber,

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Rotors von Fig. 4, die einen der Schieberschlitze darstellt,

Fig. 8 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Ansicht von Fig. k, die einen Schieber in ausgefahrener Stellung 3 sowie die Betriebsweise der Maschine zeigt,

Fig. 9 eine der Fig. 8 ähnliche Ansicht, die jedoch den Schieber in der zurückgezogenen Stellung 6 zeigt,

Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht eines der Schieber von

Fig. 5,
Fig. 11 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Rotors

von Fig. 5> die einen der Schieberschlitze zeigt, Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 5» die einen Schieber in der zurückgezogenen Stellung

sowie die Betriebsweise der Maschine zeigt, Fig. 13 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 5» die einen Schieber in der ausgefahrenen Stellung

zeigt,
Fig. Ik die Ansicht eines Doppellippenschiebers gemäß

einer dritten Ausführungsform, Fig. 15 die Ansicht eines Schlitzes, in dem der Schieber von Fig. Ik arbeitet, und

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Flg. l6 eine Ansicht des Schiebers von Fig. Ik in

dem Schlitz von Fig. 15> aus der die Betriebsweise dieser dritten Ausführungsform ersichtlich ist. .

Die im folgenden beschriebene Drehschieberströmungs-

maschine zur Übertragung von Strömungsmittelenergie stellt eine Pumpe dar, wenn der Rotor durch eine Antriebsmaschine angetrieben wird, oder einen Motor, falls der Rotor dadurch in Drehung versetzt wird, daß an der Einlaßöffnung ein größerer Druck vorhanden ist als an der Auslaßöffnung. Zur Vereinfachung der folgenden Beschreibung wird nur von einer Pumpe gesprochen.

Eine derartige Pumpe 10 ist in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ' und weist ein Gehäuse auf, das von einem Gußkörper 11 und einer stirnseitigen Haube 12 gebildet wird. Eine auf der Haube 12 ausgesparte Schulter I3 sitzt in dem einen Ende des Gußkörpers 11 und wird duirch einen O-Ring Ik abgedichtet. Der Gußkörper 11 und die stirnseitige Haube 12 sind durch Befestigungselemente, beispielsweise Schraubenbolzen, miteinander verbunden, die hier nicht dargestellt sind.

Die stirnseitige Haube 12 weist eine Öffnung 15 zur Aufnahme einer Welle l6 auf. Die Welle l6 wird in der Haube durch ein Kugellager 17 getragen, das sich in der Öffnung 15 zwischen einer Schulter 18 und einem Sprengring 19 befindet, der eine Axialbewegung des Lagers 17 verhindert. Eine Dichtung 20 verhindert Öldurchtritt längs der Welle l6 zur Außenseite der Pumpe 10. Die Welle l6 wird an ihrem inneren Ende von einem Nadellager 22 getragen, das in einer Öffnung 23 im Gußkörper Ii sitzt.

Die stirnseitige Haube 12 trägt eine Stirnwand- oder Öffnungsplatte 25, die eine glatte, flache innere Oberfläche aufweist, welche an der einen Seite 27 eines Kurvenbahnrings

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oder Stators 28 anliegt. Eine hintere Öffnungsplatte 29 ist mit einer glatten, flachen inneren Oberfläche 30 versehen, die an der entgegengesetzten Seite 31 des Kurvenbahnrings 28 anliegt. Der Kurvenbahnring 28 wird in einer im Gußkörper 11 ausgebildeten Ringrippe 38 getragen und ist zwischen den Öffnungsplatten 25, 29 durch den in einer Kammer 24 herrschenden Auslaßdruck festgeklemmt.

Der Pumpe 10 wird durch einen Einlaßkanal 33> der sich in den Gußkö'rper 11 hineinerstreckt und mit einem Paar Ringkanälen 34» 35 in Verbindung steht, Strömungsmittel zugeführt. Die Ringkanäle ^k, 35 führen das Strömungsmittel zu den Einlaßöffnungen 36, 36 und den Unterschieber-rEinlaßöf fnungen 37,

37 in jeder Öffnungsplatte 25, 29.

Der Kurvenbahnring 28 umgibt einen Rotor 39, der bei 40 mit der Welle l6 keilverzahnt ist. In dem Rotor 39 befinden sich mehrere Schlitze 41, von denen jeder einen Schieber 42 aufnimmt. Jeder Schieber 42 hat ein äußeres Ende 43, das hinter einer Spitze 47, die mit der inneren oder Kurvenbahnoberfläche 48 des Kurvenbahnrings 28 in Berührung steht, eine geneigte oder abgeschrägte äußere Oberfläche 46 aufweist.

Die Kurvenbahnoberfläche 48 hat einen Umriß, der so geformt ist, daß eine symmetrische Pumpenkonstruktion entsteht. Bei jeder Wellendrehung um 180° durchfährt jeder Schieber aufeinanderfolgend Ansaug-, Übertragungs-, Austragsund Dichtungszonen in Rotationsrichtung, wie dies in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt ist. Die Kurvenbahnoberfläche weicht von dem Rotor 39 in der Ansaugzone zurück, wodurch eine Ansaugauflauffläche 51 entsteht, und hat zu Beginn ihres größten Durchmessers 52 in der Übertragungszone von dem Rotor 39 die größte Entfernung. Gewöhnlich wird im Bereich des größten Durchmessers 52 mit einer geringen Neigung nach

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innen versehen. Die Kurvenbahnoberfläche 48 wandert über der Austragszone nach innen in Richtung auf den Rotor 39 und weist eine nach innen zu sich dem Rotor nähernde Austragsauflauffläche 53 auf. Die Kurvenbahnoberfläche 48 ist an ihrem kleinsten Durchmesser 54 über der Dichtungszone dem Rotor 39 am nächsten.

Einlaßöffnungen 36 fördern Strömungsmittel in den Schieberzwischenraum 50, der von dem Rotor 39» der Kurvenbahnoberfläche 48 und den Öffnungsplatten 25, 29 über die ganze Länge der Ansaugauflauffläche 51 gebildet wird. Unterschiebereinlaßöffnungen 37 geben Strömungsmittel unter Ansaugdruck an das innere Ende 49 jedes Schiebers 42 ab. Dieses Strömungsmittel fließt auch aus der Öffnung 44, um das Füllen des Schieberzwischenraumes 50 zu unterstützen. Auslaßöffnungen 56 tragen das Strömungsmittel aus dem Schieberzwischenraum 50 über die ganze Länge der Austragsauflauffläche 53 aus. Dieses Strömungsmittel fließt durch nicht dargestellte Kernkanäle in die Auslaßkammer 24 und durch den Strömungsmittelauslaßkanal 21. Die Einlaßöffnungen 36 und die Ansaugauflauffläche 51 bilden zusammen die Saugzone, während die Auslaßöffnungen 56 und die Austragsauflauffläche 53 gemeinsam die Austragszone bilden.

Die Betriebsweise der Pumpe 10 laßt sich aus Fig. 4 erkennen. Ein nicht dargestellter Antriebsmotor dreht die Welle 16 und den Rotor 39. Dadurch überqueren die Schieber die Kurvenbahnoberfläche 48 und bewegen sich in den Rotorschlitzen 41 nach innen und außen. Die Schieber 42 durchqueren aufeinanderfolgend die Änsaugzöne, und der Zwischenschieberraum 50 wird mit Strömungsmittel aus der Einlaßöffnung 36 gefüllt. Die Schieber 42, 42, die die Enden des Zwischenschieberraumes 50 begrenzen, bewegen danach das

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Strömungsmittel durch die Übertragungszone hindurch. Am Ende dieser Zone wird das in dem Zwischenschieberraum 50 befindliche Strömungsmittel mit Hilfe eines Abflußschlitzes 57 allmählich dem in der Auslaßöffnung 56 befindlichen Strömungsmittel zugeführt. Der vordere Schieber 42 durchquert dann die Austragszone, und der hintere Schieber 42 dichtet den Zwischenschieberraum 50 gegen die Ansaugzone ab. Sobald der vordere Schieber 42 die Austragszone durchquert, wird unter Druckstehendes Strömungsmittel aus dem Zwischenschieberraum 50 heraus in die Auslaßöffnung 56 gedrückt. Nach der Austragszone durchquert der vordere Schieber 42 die Dichtungszone. Der vordere Schieber 42 des Zwischenschieberraumes 50 ist bereit, in die Ansaugzone einzutreten, sobald der hintere Schieber 42 sich aus der Austragszone herausbewegt hat und den Zwischenschieberraum 50 gegen diese Zone abdichtet.

Während die Schieber 42 die Ansaugzone und die Austragszone durchqueren, ist der Hydraulikdruck an jedem Schieberende 43, 49 annähernd gleich, d.h. die Schieber 42 stehen in hydraulischem Gleichgewicht. In diesen Zonen neigt die Zentrifugalkraft dazu, den Schieber 42 aus dem Rotorschlitz 41 herauszudrücken und mit der Kurvenbahnoberfläche 48 in Berührung zu bringen. Es ist erforderlich, eine zusätzliche Kraft aufzuwenden, um die Schieber 42 aus ihren Schiitzeh 41 herauszudrücken, wenn sie die Übertragungszone und die Dichtungszone passieren, da die Radialkräfte, die sich durch den Strömungsmitteldruck ergeben, nicht an beiden Enden 43» 49 der Schieber 42 in diesen Zonen gleich sind.

Die bevorzugte Ausführungsform des Schiebers und Rotors der hier beschriebenen Maschine ist in den Fig. 1 bis 4 und 6 bis 9 dargestellt. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, hat der Schieber 42 etwa Reehteckform, wobei eine flache Vorderfläche 58 mit einer etwas abgeschrägten Oberfläche 59 längs der Linie 65 in Verbindung steht. Die hintere Fläche 6O weist zwei flache Oberflächen 6l, 62 auf, die parallel zu der Vorderfläche 58

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verlaufen und durch ein Paar schräg nach innen gerichtete Oberflächen 63, 64 längs der Linien 76 bzw. 69 verbunden sind. Eine Öffnung 68 am Schnittpunkt der Oberflächen 63, 64 bildet eine verengte Strömungsmittelverbindung zwischen der Vorderfläche 58 und der Hinterfläche 6O.

Das äußere Ende 43 des Schiebers 42 ist mit einer abgeschrägten Kantenfläche 67 versehen, an die sich die geneigte äußere Oberfläche 46 anschließt. Die Spitze 47, die die Kurvenbahnoberfläche 48 berührt, befindet sich an der Verbindungsstelle zwischen den Endflächen 46, 67.

Fig. 7 zeigt den Rotorschlitz*4l, in dem der Schieber 42' getragen wird. Der Schlitz 41 wird von einem Paar in etwa paralleler Wände 70, 71 begrenzt. Die äußeren Ecken 72, 73 der Wände 70, 71 sind leicht abgerundet. Ein eingebohrter Kanal verbindet das innere Ende 45 des Schlitzes 41 mit der äußeren Oberfläche des Rotors 39· Die Kanäle 44 stellen eine ständige Verbindung zwischen der äußeren Oberfläche 46 und dem inneren Ende 49 des Schiebers 42 her.

Im folgenden wird anhand der Fig. 8 und 9 die Arbeitsweise des bevorzugten Ausfiihrungsbeispiels von Schieber und Rotor der hier beschriebenen Maschine dargestellt, wobei der Schieber mit der Kurvenbahnoberfläche in den Übertragungsund Abdichtungszonen in Berührung gehalten wird.

Fig. 8 zeigt, wie der Schieber 42 und der Rotorschlitz zusammenwirken, um den Schieber 42 gegen die Kurvenbahnoberfläche 48 zu drücken, wenn der Schieber 42 die Übertragungs— zone durchquert. Der Schieber befindet sich in Fig. 4 in Position 3. Hier ist er vollständig aus dem Schlitz 41 ausgefahren und beginnt, die Übertragungszone zu durchqueren. In dieser Stellung werden das innere Ende 49, die äußere Oberfläche 46 und der Teil der Oberflächen 6l, 63 auf der Hinterfläche 60, der den Rotor 39 überragt, durch den Kanal 44 verbunden und dem Ansaugdruck ausgesetzt. In der Zeichnung ist der Ansaugdruck mit S bezeichnet, während der Austrage- oder

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Ausstoßdruck das Bezugszeichen P trägt. Die abgeschrägte Kantenfläche 67 und die Vorderfläche 58 sind dem Austragsdruck P ausgesetzt. Das innere Ende 49 und die beiden Flächen 46 und 47 des äußeren Endes 43 des Schiebers 42 zusamen haben dieselbe Flächengröße, da jedoch die Oberfläche 67 am äußeren Ende 43 dem Austragsdruck P ausgesetzt ist, während auf das innere Ende 49 kein derartiger Druck einwirkt, entsteht eine nach innen gerichtete Kraft A, die bestrebt ist, den Schieber von der Kurvenbahnoberfläche 48 weg nach innen zu bewegen. Wenn die Oberfläche 67 0,254 mm breit und 482,6 mm lang ist und der reine Strömungsmitteldruck 211 kp/cm beträgt, der auf die Oberfläche 67 einwirkt, dann ist die nach innen gerichtete Kraft A auf das äußere Ende 43 des Schiebers 42 25,9 kp groß.

Eine nach außen gerichtete Komponente der Kraft wirkt auf den Schieber 42 ein und wird im folgenden beschrieben. In dem Schieber 42 und Rotor 39 der hier beschriebenen Maschine erzeugt der Austragsdruck P, der auf die Vorderfläche 58 einwirkt, eine Kraft B, die lotrecht zu dieser Fläche gerichtet ist. Wenn nun angenommen wird, daß die Abmessungen der Vorderfläche 58, die dem Austragsdruck P ausgesetzt ist, 12,7 mm

hoch mal 482,6 mm lang betragen und der Druck 211 kp/cm groß ist, dann errechnet sich die Kraft B zu 1290 kp. Die Kraft B kippt den Schieber 42 im Schlitz 41 nach hinten, so daß die schräge Oberfläche 63 der Hinterfläche 60 an der Ecke 72 der Schlitzwand 70 anliegt. Eine resultierende Reaktionskraft C entsteht zwischen der Ecke 72 und der schrägen Oberfläche 63 lotrecht zur letztgenannten Oberfläche. Da die Oberfläche 63 und die Fläche 58 nicht parallel verlaufen, wirkt die Kraft C auch nicht parallel zur Kraft B. Zerlegt man die Kraft C, so erbJbt sich eine Radialkomponente D, die den Schieber 42 aus dem Schlitz 41 herausdrückt. Die auf den Schieber 42 einwirkenden Torsionskräfte lassen sich vernachlässigen, wenn der radiale Schieberüberhang über der Rotorschlitzecke 72 in seiner

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radialen Länge annähernd gleich dem radialen Abstand der Schlitzecke 72 zur Linie 65 an der Schnittstelle der Schieberflächen 58, 59 ist.

Die Größe der Kraft D wird auf die folgende Weise bestimmt. Die Kraft D ist gleich dem Wert der Kraft B multipliziert mit dem Tangens des Differenzwinkels zwischen der Vorderfläche 58 und der schrägen Fläche 63. Im vorliegenden Fall wurde festgestellt, daß dann, wenn die Oberfläche 63 in bezug auf die Oberfläche 6l und die Fläche 58 um 2 geneigt ist, ein akzeptabler Wert für die Kraft D erhalten wird. Die Kraft D ergibt sich aus der Kraft B, die hier 1290 kp beträgt, multipliziert mit dem Tangens von 2° (0,03492), woraus sich für D 45,4 kp errechnen.

Es wird darauf hingewiesen, daß die in Fig. 8 gezeigten Kraftlinien nur beispielhaften Charakter haben und nicht im richtigen Maßstab eingezeichnet sind.

Die nach innen wirkende Kraft A beträgt 25,9 kp, während die nach außen wirkende Kraft D 45,4 kp groß ist. Als Differenz ergibt sich 19,5 kp, und diese Differenzkraft drückt den Schieber 42 nach außen und bringt ihn mit der Kurvenbahnoberfläche 48 in Berührung. Außerdem wirkt auf den Schieber 42 auch eine nach außen gerichtete Zentrifugalkraft. Die Kraft D und die Zentrifugalkraft werden von der Kurvenbahnoberfläche aufgenommen. Die reine nach außen gerichtete Kraft von 19,5 kp hat einen Verschleiß der Spitze 47 und der äußeren Oberfläche 46 zur Folge, der dazu führen kann, daß sich der Flächenwert der Oberfläche 67 vergrößert und auch der Wert der Kraft A.

Der Wert der Kraft D kann einfach durch Vergrößern oder Verkleinern des Winkels zwischen der Vorderfläche 58 und der Oberfläche 63 der Hinterfläche 60 vergrößert oder verkleinert

werden. Die Kraft D hängt nur von.den beschriebenen Winkel—

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Verhältnissen ab und wird nicht von der Schieberneigung im Schlitz 41 beeinflußt.

Die Kraft A, die bestrebt ist, den Schieber 42 nach innen zu bewegen, ist direkt proportional dem zwischen der Vorderfläche und der Hinterfläche 58 bzw. 60 herrschenden Differenzdruck, und zwar für jede beliebige Abmessung der Oberfläche 67. In gleicher Weise ist auch die Kraft D, die die Kraft A überwindet und diese wertmäßig übersteigt, derselben Druckdifferenz direkt proportional. Demzufolge ist immer eine reine Kraft vorhanden, die den Schieber 42 aus dem Schlitz 41 herausdrückt, wenn sich der Schieber durch die Übertragungszone der Pumpe bewegt. Dies ist .auch dann der Fall, wenn die Rotorbreite und die Breite des zugehörigen Schiebers sich ändern, da die Kräfte A und D sich mit der Abmessung der Schieberbreite direkt proportional ändern.

Die Werte für die Kräfte A und D sind keine Funktion der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit oder Zentrifugalkraft, so daß sich eine reine nach außen gerichtete, auf den Schieber 42 einwirkende Kraft ergibt, die adäquat ist, um auf die Kurvenbahnoberfläche 48 in der Übertragungszone unter allen Geschwindigkeits- und Druckbedingungen einen leichten Zug auszuüben.

Der Schieber 42 wird bei seinem Durchgang durch die Übertragungszone auf die folgende Weise geschmiert. Wenn der Schieber 42 im Rotorschlitz 41 nach hinten gekippt ist und von der Ecke 42 abgestützt wird, ergibt sich zwischen der Schieberfläche 58 und der Rotorschlitzwand 71 ein Spalt 74. Eine kleine unter Druck stehende Strömungsmittelmenge kann dann durch den Spalt 74 und die Öffnung 68 hindurch und in eine Tasche 75 hineinströmen, die am Schnittpunkt der schrägen Flächen 63, 64 in der Hinterfläche 6O gebildet wird; Die Öffnung 68 und Tasche 75 schmieren die Schieber- und Schlitz-

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lagerflächen mit unter Überdruck stehendem Strömungsmittel und verringern dadurch an der Schieberoberfläche 63 und der Schlitzecke 72 den Verschleiß, wenn sich der Schieber 42 in bezug auf den Schlitz 41 bewegt, während er die Kurvenbahnoberfläche 48 überquert. Da der kleine Strömungsmittelfluß, der durch die Öffnung 68 gelangt, wieder durch die kleinen Spalten zwischen dem Schieber 42, dem Botorschlitz 41 und

den Öffnungsplatten 25 > 28 entweicht, wird in der Tasche 75 ein nur geringer Gegendruck aufgebaut, und die im obigen beschriebenen Kräfte werden nicht wesentlich beeinflußt. Das der Schmierung dienende Strömungsmittel entweicht in den Ansaugbereich S.

Die Arbeitsweise des Schiebers 42 im Schlitz 41 bei dessen Durchgang durch die Dichtungszone, wobei er sich in der in Fig. 4 dargestellten zurückgezogenen Position 6 befindet, ist in Fig. 9 gezeigt. In dieser Stellung wirkt der Austragsdruck P auf die abgeschrägte äußere Oberfläche 46 und das innere Ende 49 des Schiebers 42 über den Rotorkanal 44. Die äußere Endfläche 67 des Schiebers und die Vorderfläche 58 sind dem Ansaugdruck S ausgesetzt.

Wenn der Schieber zurückgezogen ist, berühren die parallelen Oberflächen 6l, 62 die Rotorschlitzseitenwände 70, 71, so daß keine mechanische radiale Kraftkomponente vorhanden ist, die den Schieber 42 nach außen drückt.

Wenn das innere Ende 49 des Schiebers 42 von dem Austragsdruck P beaufschlagt wird und derselbe Druck auf die Oberfläche 46 einwirkt, die nur ein Teil des äußeren Endes 43 ist,

wird der Schieber 42 durch eine hydraulische Kraft F in radialer Richtung aus dem Gleichgewicht gebracht. Der Wert der Kraft F wird durch die Größe der Oberfläche 67, multipliziert mit der Differenz zwischen dem Austragsdruck P und dem Ansaugdruck S, bestimmt.

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Wenn die abgeschrägte Oberfläche 67 0,25 mm breit und

48,2 mm lang ist und die Druckdifferenz 211 kp/cm beträgt,

dann ist die Kraft F 25,9 kp groß. Wie zu erwarten war, entspricht dieser Wert dem Wert der Kraft A, wobei jedoch aufgrund der Umsetzung der Drücke P und S die Kraft nach außen gerichtet ist.

Ein Arbeitszyklus für die bevorzugte Ausführungsform läßt sich am besten unter Bezug auf Fig. 4 erläutern. Die Pumpenzonen sind zur besseren Verständlichkeit in Fig. 4 numeriert. Bei der Drehbewegung des Rotors erweitert sich der Zwischenschieberraum 50» wenn der Schieber aus der Position 1 an der Position 2 vorbei die Ansaugzone durchquert, und Strömungsmittel wird durch die Einlaßöffnung in den Zwischenschieberraum 50 eingesaugt. Die auf die Schieber bei deren Hindurchbewegung durch die Ansaugzone einwirkende Zentrifugalkraft ist groß genug, um die Schieber mit der Kurvenbahnoberfläche in Eingriff zu bringen, da das innere und das äußere Ende jedes Schiebers demselben Ansaugdruck S ausgesetzt sind, der zur Folge hat, daß die auf beide Schieberenden einwirkenden hydraulischen Kräfte im Gleichgewicht stehen.

Wenn der Schieber die Position 3 erreicht und beginnt, die Übertragungszone zu durchqueren, wird er auf der einen

Seite dem Ansaugdruck S und auf der anderen Seite dem Austragsdruck P ausgesetzt, und die sich dadurch ergebende Druckdifferenz kippt den Schieber in seinem Schlitz, wobei eine Reaktionskraft, die eine nach außen gerichtete Komponente hat, den Schieber nach außen drückt und mit der Kurvenbahnoberfläche in der oben beschriebenen Weise in Eingriff bringt.

Wenn der Schieber die Austragszone aus der Position 4 zur Position 6 hin durchquert, nimmt das Fassungsvermögen des Zwischenschieberraums 50 ab, und Strömungsmittel wird durch

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die Auslaßöffnung aus diesem Raum herausgedrückt. Sobald ein Schieber die Austragszone durchquert, wird er im wesentlichen durch die Zentrifugalkraft an die Kurvenbahnoberfläche angedrückt. Außerdem steht eine kleine hydraulische Druckkraft zur Verfugung, die die Zielwirkung unterstützt. Diese Kraft ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß das unter dem Schieber befindliche Strömungsmittel verdrängt und durch den Kanal 44 nach oben gedruckt wird, während der Schieber 42 sich nach innen bewegt und gleichzeitig den Widerstand beim Einströmen in den Kanal 44 vergrößert.

Wenn der Schieber die Dichtungszone von Position 6 zu Position 1 durchquert, wird die Radialkraft, die erforderlich ist, um den Schieber nach außen zu drücken und mit der Kurvenbahnoberfläche in Eingriff zu halten, durch die Druckdifferenz erzeugt, die zwischen dem inneren und dem äußeren Ende des Schiebers herrscht, wie dies im obigen beschrieben wurde.

Der obige Arbeitszyklus wiederholt sich während der nächsten sich über 180 erstreckenden Drehbewegung, wodurch eine volle Umdrehung des Rotors und der Schieber abgeschlossen wird.

Eine zweite Ausführungsform des Schiebers und des Rotors ist in den Fig. 5 und 10 bis 13 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wirken der Schieber und der Rotorschlitz so zusammen, daß sie eine Kraftkomponente erzeugen, die bestrebt ist, den Schieber aus dem Schlitz herauszudrücken, sobald der Schieber die Dichtungszone durchquert. Eine zwischen dem inneren Ende und dem äußeren Ende des Schiebers herrschende Druckdifferenz drückt dann den Schieber aus dem Schlitz heraus, wenn dieser die Übertragungszone durchquert.

Bei der zweiten Ausführungsform weist der Schieber 142 ein inneres Ende 143 auf, das zwei schräge Oberflächen 144 besitzt, die durch eine dritte Oberfläche 146 verbunden sind.

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Das äußere Ende 147 des Schiebers 142 besteht aus einer geneigten Oberfläche 148 auf der einen Seite einer Spitze 149 und einer eingekerbten Ecke 15O auf der anderen Seite der Spitze 149. Aufgabe dieser eingekerbten Ecke, die anstelle einer Abkantung verwendet wird, ist es, die Spitze in in

etwa derselben Entfernung von der flachen Hinterfläche 141 zu halten, wenn die Spitze verschleißt. Die Vorderfläche 152 weist eine Oberfläche 153 auf, die um etwa 5° in bezug auf die Hinterfläche 151 schräg verläuft. Die Oberfläche 153 steht mit einer Oberfläche 154 in Verbindung, die parallel zu der Hinterfläche 151 liegt. An die Oberfläche 154 schließt sich eine schräge Oberfläche 155 an, die mit einer anderen Oberfläche 156 in Verbindung steht. Die Oberfläche 156 verläuft parallel zu der Hinterfläche 151» und die größte Breite des Schiebers ist zwischen der Oberfläche 156 und der Hinterfläche 151 vorhanden. Von gleicher Breite ist der Schieber an dem äußeren Ende zwischen der Fläche 151 und dem oberen Ende der Oberfläche 153. Dort, wo die Oberflächen 155 und 156 miteinander in Verbindung stehen, bildet sich eine Linie 157. Der Schieber 142 schwenkt um die Linie 157, wie dies im folgenden beschrieben wird.

Der Rotor 139 weist mehrere Schlitze 141 auf, von denen jeder einen Schieber 142 aufnimmt. Jeder Schlitz 141 hat zwei

parallele Flächen I60, 161. Das innere Ende l62 des Schlitzes 141 ist erweitert, um dem inneren Ende 143 des Schiebers 142 an diesem Ende ein Drehen oder Schwenken zu ermöglichen. Ein schräger eingebohrter Kanal 163 bildet eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem inneren Ende 162 des Schlitzes 141 und der Oberfläche des Rotors 139. Strömungsmittel aus der Unterschiebereinlaßöffnung 170 strömt durch den Kanal 163, um den Zwischenschieberraum mitzufüllen.

Ein Kanal 164 unterbricht die Rotorschlitzfläche I60 und erstreckt sich in axialer Richtung über die Rotorbreite. Eine Öffnung 165 verbindet den Kanal 164 mit dem Raum an der äußeren

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Oberfläche des Rotors 139» jedoch auf der Bückseite des Schiebers 142, also im Gegensatz zum Kanal I63, der sich zur Vorderseite des Schiebers 142 hin öffnet.

Der Kanal 164 erfüllt eine doppelte Aufgabe. Zunächst ermöglicht er, daß sich der Austragsdruck des Strömungsmittels hinter dem Schieber 142 während eines Teils des Arbeitszyklus über einen größeren Teil der Rückfiäche 151 ausdehnt. Des weiteren nimmt er Einlaßströmungsmittel aus einer Hilfsansaugöffnung 171 in der Ansaugzone auf und lenkt Strömungsmittel durch den Kanal 165 nach oben, uin dadurch den Zwischenschieberraum mit aufzufüllen.

Die Schlitzfläche 161 hat an ihrem oberen Ende eine schräge Oberfläche 166. Die Oberfläche I66 kann in bezug auf die Fläche 161 einen Winkel von annähernd 5° bilden.

Die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform von Schieber und Rotor beim Durchqueren der Dichtungszone läßt sich aus Fig. 5 erkennen. Die Stellung des Schiebers 142 in bezug auf die Kurvenbahnoberfläche 167 in der Di.chtungszone kann ebenfalls aus Fig. 5 entnommen werden, wo sie durch die Position 6 gekennzeichnet ist. In dieser Position wirkt der Austragsdruck P auf die eingekerbte Ecke 150 und durch die Öffnung 165 und den Kanal 164 auf einen beträchtlichen Teil der Rückfläche 151 ein. Die Oberflächen 153, 156 auf der Vorderfläche 152 und die Oberfläche 148 auf dem äußeren Ende 147 sowie das innere Ende 143 des Schiebers 142 sind dem Ansaugdruck S ausgesetzt.

Eine Hydraulikkraft A wirkt auf den Schieber 142 und drückt ihn in den Rotorschltz 141. Der Wert der Kraft A läßt sich auf folgende Weise bestimmen. Wenn die eingekerbte Ecke 150 hinter der Spitze 149 0,25 mm breit und 48,2 mm lang ist, und zwischen dem inneren Ende und dem äußeren Ende 143, 1^7 eine Druckdifferenz von 211 kp/cm herrscht, dann steht der Schieber 142

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nicht in hydraulischem Gleichgewicht, sondern wird mit einer Kraft von 25,9 kp nach innen gedruckt, was dem Wert der Kraft A entspricht.

Wenn der Austragsdruck P auf die Rückfläche 151 einwirkt, wird der Schieber 142 im Schlitz 141 nach vorne gekippt, wodurch die schräge Schieberoberfläche 153 gegen die schräge Schlitzoberfläche 166 gedruckt wird, und zwar mit der Linie als Kipplinie. Wenn der Austragsdruck P auf die oberen 6,0 mm der Oberfläche 151 übertragen wird und die Oberfläche 151 48,2 mm lang ist, wird bei einer herrschenden Druckdifferenz von 211 kp/cm eine Kraft B vo
Schieber 142 nach vorne kippt.

von 211 kp/cm eine Kraft B von 608,4 kp erzeugt, die den

Die Bestimmung des Wertes der Kraft E, die bestrebt ist, den Schieber 142 aus dem Schlitz 141 herauszudrücken, geschieht auf die folgende Weise. Wenn beispielsweise der Mittelpunkt der Kraft B 4,84 mm über der Kipplinie 157 liegt, und der Mittelpunkt der Kraft C zwischen der schrägen Schieberfläche 153 und der schrägen Schlitzoberfläche 166 sich 6,0 mm über der Linie 157 befindet, dann beträgt der Wert der Kraft C, die bestrebt ist, die Oberfläche 153 gegen die Oberfläche 166 zu drücken, annähernd 490,8 kp.

Die Kraft B wirkt lotrecht zu der Schieberfläche 151 j und die Wirkungslinie der Kraft C erstreckt sich parallel zu der der Kraft B. Eine Reaktionskraft D zwischen den Oberflächen 153 und 166 wirkt der Kraft C entgegen und steht lotrecht zu der Schieberfläche 153· Die Schieberoberflächen 151 und 153 verlaufen nicht parallel, und die Kraft D hat eine Komponente, nämlich die Kraft E, die dahingehend wirkt, daß sie den Schieber 142 aus dem Schlitz 141 herausdrückt. Der Wert der nach außen gerichteten Kraft E bestimmt sich bei

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diesem Beispiel durch die Kraft C, multipliziert mit dem
Tangens der Winkeldifferenz zwischen den Schieberoberflächen 153 und 151. Wenn die Winkeldifferenz 5° beträgt, dann ist

der Tangens 0,08749, wodurch sich für die Kraft E 43,1 kp ergeben. Durch Subtrahieren der nach innen gerichteten Kraft A von 25,9 kp von der nach außen gerichteten Kraft E, die 43,1 kp beträgt, ergibt sich eine reine nach außen gerichtete Kraft auf den Schieber 142 von 17,2 kp, die den Schieber 142 mit der Kurvenbahnoberfläche I67 in Berührung hält.

Die Arbeitsweise des Schiebers 142 und Rotors 139 der
vorliegenden Ausführungsform, wenn der Schieber 142 die Übertragungszone passiert, ist in Fig. 13 dargestellte Die Position des Schiebers 142 in bezug auf die Kurvenbahnoberfläche I67 läßt sich ebenfalls aus Fig. 5 entnehmen, wo sich der Schieber in Position 3 befindet. In dieser Position \*rden die parallelen Oberflächen 151j 156 zwischen den parallelen Flächen I60, des Rotorschlitzes 141 geführt. Die Breite des Schiebers 142 ist zwischen den Oberflächen 151, 156 am größten, und der
Schieber 142 kann nicht in bezug auf den Schlitz 141 kippen. Da die Schieberoberflächen 151 und 156 parallel zueinander
verlaufen, entsteht keine auf den Schieber einwirkende Radialkraftkomponente, wie dies in der Dichtungszone der Fall ist.

In der Übertragungszone wirkt der Austragsdruck P auf die Oberflächen 153, 154 und 155 der Vorderfläche 152 sowie auf
die Oberfläche 148 des äußeren Endes 147 und auf das innere
Ende 143 des Schiebers 142 ein. Die Hinterfläche 151 und die eingekerbte Ecke 150 hinter der Spitze 149 sind dem Ansaugdruck S ausgesetzt. Da die volle Fläche des inneren Endes 143 des
Schiebers 142 dem Austragsdruck P unterliegt, jedoch nur die abgeschrägte Oberfläche 148 des äußeren Endes 147 diesem Druck ausgesetzt ist, befindet sich der Schieber 142 nicht in hydraulischem Gleichgewicht und wird aus dem Schlitz 141 herausgedrückt. . ·

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Ein Beispiel für die Kraft H, die bestrebt ist, den Schieber 142 nach außen zu drücken, wird im folgenden gegeben. Es sei angenommen, daß die eingekerbte Ecke 150 0,24 mm breit

und 48,2 mm lang ist, und wenn dann die Druckdifferenz 211 kp/cm beträgt, hat die Kraft H eine Größe von 25,9 kp. Diese Kraft läßt sich dadurch verändern, daß die Spitze 149 vorwärts oder rückwärts bewegt wird, wodurch sich die sich nicht im Gleichgewicht befindliche Fläche ändert.

Der Hauptunterschied zwischen der Konstruktion gemäß der ersten Ausführungsform und der Konstruktion gemäß der zweiten Ausführungsform ist darin zu sehen, daß der Rotor und die Schieber der ersten Ausführungsform so zusammenarbeiten, daß sie eine mechanische Beaktionskraft erzeugen, die eine nach außen gerichtete Kraftkomponente auf die Schieber aufweist, wenn diese die Übertragungszone durchqueren, während der Rotor und die Schieber der zweiten Konstruktion so arbeiten, daß sie eine Reaktionskraft erzeugen, die eine nach außen gerichtete Komponente hat, wenn die Schieber die Dichtungszone durchqueren. Die Konstruktion der bevorzugten Ausführungsform wirde durch eine Kraft, die bestrebt ist, die Schieber aus dem Rotor herauszudrücken, wenn diese die Dichtungszone durchqueren, aus dem hydraulischen Gleichgewicht gebracht, während die Konstruktion gemäß der zweiten Ausführungsform durch eine Kraft hydraulisch aus dem Gleichgewicht gebracht wird, die bestrebt ist, die Schieber aus dem Rotor dann herauszudrücken, wenn sie die Übertragungszone durchqueren.

Eine dritte Ausführungsform eines Schiebers und Rotors ist in den Fig. 14 bis l6 dargestellt. Der Schieber dieser Konstruktion weist zwei Lippen auf, und arbeitet mit dem Rotorschlitz in der Weise zusammen, daß eine Reaktionskraft erzeugt wird, die eine Komponente besitzt, welche den Schieber aus dem Schlitz herausdrückt, wenn der Schieber die Über-

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tragungszone und die Dichtungszone durchquert.

Wie im obigen beschrieben, erzeugt die Konstruktion einer der bevorzugten Ausführungsformen in der Übertragungszone eine Reaktionskraft, die eine nach außen gerichtete Komponente aufweist, während die Konstruktion der anderen Ausführuntsform so arbeitet, daß eine Reaktionskraft mit einer nach außen gerichteten Komponente in der Dichtungszone erzeugt wird. Kine dieser beiden Ausführurigsformen erzeugt jedoch eine Reaktionskraft mit einer nach außen gerichteten Komponente in beiden genannten
Zonen. Die letztgenannte also dritte Ausführungsform eignet
sich insbesondere für eine Strömungsmittelenergieübertragungs-" vorrichtung, die sowohl als Pumpe als auch als Motor betrieben werden kann. Der Schieber ist symmetrisch, und der Rotorsehlitz ist ebenfalls symmetrisch. Demzufolge arbeitet diese Konstruktion in beiden Drehrichtungen des Rotors.

Fig. 14 zeigt den Schieber 242 der dritten Ausführungsform. Die eine Fläche 243 hat zwei schräge Oberflächen 244,

245» die längs einer Linie 246 verbunden sind, und eine dritte schräge Oberfläche 247, die mit der Oberfläche 245 längs der
Linie 248 verbunden ist. Die andere Fläche 253 weist zwei schräge Oberflächen 254 und 255 auf, die längs der Linie 256 verbunden sind, sowie eine dritte schräge Oberfläche 257> die längs der Linie 258 mit der Oberfläche 255 in Verbindung steht. Eine
obere Nut 249 und Stirnnuten 250 verbinden das äußere Ende
251 und das innere Ende 252 des Schiebers.

Die Flächen 243, 253 sind symmetrisch, und die größte
Breite des Schiebers 242 liegt zwischen den Linien 248, 258
und Ecken 260, 26l. Die Schieberbreite an diesen beiden Stellen ist dieselbe. Die Ecken 260, 26l können etwas abgefast sein,
wie dies in Fig. 14 dargestellt ist.

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Der RotorsQhlitz 241, der den Schieber 242 der dritten Ausftihrungsform aufnimmt, ist in Fig. 15 zu sehen. Der Schlitz 241 wird durch ein Paar parallele Wände 263, 264 gebildet, die mit abgefasten Ecken 265, 266 am Umfang des Rotors 239 versehen sind. Kanäle 267, 268 unterbrechen die Flächen 263, und erstrecken sich über die Breite des Rotors 239. Radialnuten 269, 270 verbinden die Kanäle 267 bzw. 268 mit der äußeren Oberfläche des Rotors 239. Der Schlitz 241 hat an seinem inneren Ende eine Aussparung oder Hinterschneidung 271.

Eine Gegenbohrung 272 erstreckt sich von dieser Hinterschneidung 271 nach innen. Eine andere Gegenbohrung 273 befindet sich im inneren Ende 252 des Schiebers 242. Die Aufgabe dieser Gegenbohrungen 272, 273 besteht in der Aufnahme einer Feder 274, die den Schieber 242 aus dem Schlitz 241 nach außen drückt. Diese Feder ist nur dann erforderlich, wenn der Schieber und der Rotor der dritten AusfUhrungsform in einem Motor verwendet werden. Sobald die Vorrichtung als Motor arbeitet, wirkt unter Druck stehendes Strömungsmittel auf die Schieber ein, die den Rotor antreiben, und der Rotor kann nur gestartet werden, wenn die Schieber mit der Kurvenbahnoberfläche 240 in Berührung stehen. Wenn die Konstruktion als Pumpe arbeitet, wird der Rotor angetrieben, und die Zentrifugalkraft bewegt die Schieber 242 nach außen, wobald die Pumpe gestartet wird.

Obgleich eine Feder gewöhnlich dazu dient, den Schieber aus dem Schlitz herauszudrücken, wenn die Strömungsmittel-Übertragungsvorrichtung als Motor verwendet wird, ist eine weitere Einrichtung erforderlich, um den Schieber von dem Rotor wegzudrücken, da die Feder nicht die erforderliche Kraft liefert, um den Schieber in geeigneter Weise nach außen zu drücken, sobald der Schieber dem Differenzdruck in der Übertragungszone und in der Dichtungszone ausgesetzt ist.

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Die Arbeitsweise des Schiebers 242 im Rotorschlitz ist in Fig. 16 dargestellt. Da der Schieber 242 wie auch der Schlitz 241 symmetrisch ausgebildet ist, kann der Schieber 242 in beiden Richtungen frei kippen, sobald er die Übertragungs- oder Abdichtungszone durchquert, und zwar in Abhängigkeit davon, auf welcher Seite des Schiebers ein höherer Druck einwirkt. In Fig. l6 wirkt der hohe Druck H auf die Oberflächen 254, 255 der Fläche 243 ein, wenn der Schieber 242 die Abdichtungszone durchquert, während der tiefe Druck L auf die Fläche 243 einwirkt. Dieser über den Oberflächen 254, 255 herrschende Druck läßt eine Kraft K entstehen, die lotrecht zur Mittellinie des Schiebers 242 gerichtet ist. Der Schieber wird in dem Schlitz 241 durch den hohen Druck H so geneigt, daß die Oberfläche 244 gegen die Schieberschlitzecke 266 gepreßt wird. Zwischen der Oberfläche 244 und der Ecke 266 entsteht eine Reaktionskraft. Diese Reaktionskraft, die hier mit N bezeichnet ist, ist lotrecht zur Oberfläche 244 gerichtet. Die Kraft N weist eine Komponente, nämlich die Kraft M auf, die in radialer Richtung nach außen gerichtet ist, um den Schieber 242 aus dem Rotorschlitz 241 herauszudrücken.

Wenn sich die Richtung der Drücke H und L umkehrt, und zwar bezogen auf die in Fig. l6 dargestellten Richtungen, wird der Schieber 242, sobald er die Übertragungszone durchquert, in die entgegengesetzte Richtung gekippt, wobei zwischen der Oberfläche 253 und der Schieberschlitzecke 265 die Reaktionskraft erzeugt wird. Die Reaktionskraft mit einer nach außen gerichteten Komponente wiikt auch hier auf den Schieber ein.

Bei der obigen dritten Ausführungsform werden ein Schieber und eine Rotorschlitzkonfiguration verwendet, die so zusammenwirken, daß sie den Schieber aus dem Rotor herausdrücken, sobald der Schieber in der Übertragungszone und der Abdichtungszone einer Druckdifferenz ausgesetzt wird. Des weiteren setzen der Schieber und der Rotor bei der letzt—

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genannten Ausführungsform den Kräften Widerstand entgegen, die bestrebt sind, den Schieber nach innen zu drücken, wenn dieser die beiden genannten Zonen durchquert, so daß der Schieber mit der Kurvenbahnoberfläche in Berührung gehalten

Es wird darauf hingewiesen, daß bei jeder Ausführungsform ein Teil des Schiebers, der sich in der Nähe seines inneren Endes befindet, eine Dicke aufweist, die zwar eine enge Passung bildet, jedoch zwischen dem Schieber und dem Rotorsitz einen Gleitsitz herstellt. Dadurch wird sowohl eine radiale Bewegung des Schiebers in bezug auf den Schlitz ermöglicht, als auch das Austragsströmungsmittel gegen das Ansaugströmungsmittel zwischen dem inneren und dem äußeren Ende des Schiebers abgedichtet und eine zu starke Leckage zwischen einer Schieberfläche und einer Rotorschlitzfläche vermieden. Es sind ferner Vorkehrungen dafür getroffen, diese Dichtungswirkung aufrecht zu erhalten und dennoch den Schiebern zu ermöglichen, sich in bestimmten Zonen in bezug auf den Schlitz zu neigen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.' Drehschieberströmungsmaschine mit einem Statorkörper, Vinem Rotorkörper, einer auf einem der beiden Körper ausgebildeten Kurvenbahnoberfläche, mehreren Schieberschlitzen, die sich in dem Körper befinden, der nicht mit der Kurvenbahnoberfläche versehen ist, mehreren Schiebern, von denen sich je einer in jedem Schlitz befindet und relativ zum Schlitz beweglich ist und eine vordere Seite, eine Rückseite und eine äußere Dichtungslippe aufweist, die mit der Kurvenbahnoberfläche in Berührung bringbar ist,wobei die Drehbewe- * gung des Rotorkörpers bewirkt, daß jeder Schieber aufeinanderfolgend Einlaß-, Übertragungs-, Ausstoß- und Dichtungszonen durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber (42, 142) einem unter hohem Druck stehenden Strömungsmittel und einem unter niedrigem Druck stehenden Strömungsmittel ausge— setzt ist, wobei zwischen der Vorderseite und der Rückseitö· (58, 60; 151» 152) beim Durchfahren der Übertragungszone und der Dichtungszone eine Druckdifferenz erzeugbar ist, die in wenigstens einer der beiden Zonen eine erste Kraft (B, C) entstehen läßt, die auf eine Schieberseite (58, 151) einwirkt, wobei jeder Schieber (42, 142) gegen den Schieberschlitz (41, 141) drückbar ist, wenn er die genannte Zone durchfährt, und daß sich an jedem Schieber (42, 142) und Schieberschlitz (41, 141) zusammenwirkende Mittel befinden, die eine Reaktionskraft (C), D) entstehen lassen, welche der erstgenannten Kraft (B, C) entgegenwirkt und die eine Komponente (D, E) aufweist, welche den Schieber (42, 142) aus dem Schlitz (^41, 141) herausrückt und mit der Kurvenbahnoberfläche (48, 16?) in Berührung bringt.

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²⁸ ~ ÜA38707

2. Drehschieberströmungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Mittel eine erste Oberfläche (58) auf der Vorderseite des Schiebers (42) und eine zweite Oberfläche (63) auf der Rückseite (6O) des Schiebers (42) aufweisen, welche nicht parallel sind, und daß das unter hohem Druck stehende Strömungsmittel auf entweder die erste Oberfläche (58) oder die zweite Oberfläche (63) einwirkt, um die erste Kraft (ß) zu erzeugen, und daß zwischen der anderen der genannten beiden Oberflächen und einem Teil des Schieberschlitzes (41) die Reaktionskraft \g) wirkt.

3. Drehschieberströmungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (42) ein inneres Ende (49) aufweist, das dem mit der Dichtungslippe (47) versehenen äußeren Ende entgegengesetzt ist, und daß eine Einrichtung (44) vorhanden ist, die zwischen dem inneren Ende (49) und dem äußeren Ende (43) jedes Schiebers (47) eine Strömungsmittelverbindung herstellt, um dadurch die auf das innere Ende (49) und das äußere Ende (43) einwirkenden Kräfte im wesentlichen auszugleichen.

4. Drehschieberströmungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den zusammenwirkenden Mitteln eine auf der Vorderseite (l52) des Schiebers (l42) befindliche erste Oberfläche {153) und eine auf der Rückseite (l5l) des Schiebers (142) befindliche zweite Oberfläche (l5l) gehören, die nicht parallel sind, daß die Druckdifferenz gebildet wird von der reinen Druckdifferenz zwischen einem unter hohem Druck stehenden Strömungsmittel und einem unterniedrigem Druck stehenden Strömungsmittel, daß das unter hohem Druck stehende Strömungsmittel auf die zweite Oberfläche einwirkt und die erste Kraft (C) ein Vorwärtskippen des Schiebers in den Schieberschlitz (l4l) veranlaßt, daß die Reaktionskraft (D) zwischen der ersten Oberfläche (153) und einem Oberflächen-

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teil (l66) des Schieberschlitzes (141) herrscht, und daß das innere Ende (l43) und ein Teil des äußeren Endes (l48) des Schiebers in Strömungsmittelverbindung stehen.

5. Drehschieberströmungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz mit Wänden (16Ο, !öl) versehen sind, von denen wesentliche Teile parallel verlaufen, und daß der Schlitzoberflächenteil (I66) in bezug auf die im wesentlichen parallelen Wände (16Ο, 161) schräg verläuft.

6. Drehschieberströmungsmaschine nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß das ganze innere Ende (l43) des Schiebers (142) dem unter hohem Druck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt ist, und daß ein Teil des äußeren Endes (l5O) des Schiebers (142) dem unter niedrigem Druck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt ist, wenn der Schieber die Übertragungszone durchquert, um dadurch den Schieber hydraulisch außer Gleichgewicht zu bringen und ihn aus seinem Schlitz (l4l) nach außen zu drücken.

7. Drehschieberströmungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Mittel eine erste Oberfläche (58) auf der Vorderseite des Schiebers (42) sowie eine zweite Oberfläche (63) auf der Rückseite (60) des Schiebers (42) aufweisen, die nicht parallel verlaufen, daß die Druckdifferenz durch ein unter hohem Druck stehendes Strömungsmittel, das auf die erste Oberfläche (58) einwirkt und ein unter niedrigem Druck stehendes Strömungsmittel erzeugbar ist, und daß die erste Kraft (B) den Schieber (42) in dem Schlitz (4l) nach hinten kippt, daß ferner die Reaktionskraft zwischen der zweiten Oberfläche (63) des Schiebers (42) und einem Teil (72) des Schieberschlitzes (4l) wirkt, und daß das innere Ende (49) und das äußere Ende (43) des Schiebers (42) in Strömungsmittelverbindung stehen.

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8. Drehschieberströmungsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz mit im wesentlichen parallelen Wänden (70, 71) versehen ist, und daß derjenige Schlitzteil, der zusammen mit der zweiten Oberfläche (63) auf die Rückseite (60) einwirkt, eine Ecke (72) am oberen Ende einer der parallelen Wände (70, 71) ist.

9. Drehschieberströmungsmaschine nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch eine in dem Schieber {k2) befindliche Öffnung (68), die' zwischen der Vorderseite (58) und der Rückseite (6ü) eine trömungsmittelverbindung herstellt, durch die die zweite Oberfläche (63) und der Schlitzteil (62) schmierbar sind.

10. Drehschieberströmungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das ganze innere Ende (^9) des Schiebers (42) dem unter hohem Druck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt ist und ein Teil (67) des äußeren Endes (^3) des Schiebers (42) dem unter niedrigem Druck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt ist, wenn der Schieber (^t2) die Dichtungszone durchquert, um dadurch den Schieber \k2) hydraulisch außer Gleichgewicht zu bringen und ihn aus seinem Schlitz herauszudrücken.

11. Drehschieberströmungsmaschine mit einem Statorkörper, einem Rotorkörper, einer auf einem der beiden Körper befindlichen Kurvenbahnoberfläche, mehreren Schieberschlitzen, die in dem anderen Körper ausgebildet sind, ferner mit mehreren Schiebern, von denen je einer in jedem Schlitz in bezug auf letzteren beweglich angeordnet ist und eine Vorderseite, eine Rückseite und ein Paar Dichtungslippen an seinem äußeren Ende aufweist, die wahlweise mit der Kurvenbahnoberfläche in Berührung bringbar sind, wobei durch Drehendes Rotorkörpers jeder Schieber aufeinanderfolgend Einlaß-, Übertragungs-, Ausstoß- und Dichtungszonen durchfährt, dadurch gekennzeichnet,

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daß jeder Schieber (242) einem unter hohem Druck stehenden Strömungsmittel und einem unter niedrigem Druck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt ist, die zwischen der' Vorderseite (243) und der Rückseite (253) eine Druckdifferenz erzeugen, während er die Übertragungs- und die Dichtungszone durchquert, daß die Druckdifferenz eine erste auf die eine Schieberseite (253) einwirkende Kraft (K) erzeugt, die jeden Schieber (242) gegen den Schieberschlitz (241) drückt, wenn der Schieber die genannten beiden Zonen durchquert, daß an jedem Schieber (242) und Schieberschlitz (241) zusammenwirkende Mittel vorgesehen sind, die eine Reaktionskraft (N) erzeugen, die der ersten Kraft (K) entgegengerichtet ist und eine Korn-, ponente (M) aufweist, welche den Schieber (242) aus seinem Schlitz (241) herausdrückt und mit der Kurvenbahnoberfläche (240) in Eingriff bringt, und daß die zusammenwirkenden Mittel ferner ein Paar Oberflächen (245, 247; 255, 25?) aufweisen,' die auf der Vorderseite (243) und der Rückseite (253) des Schiebers (242) Winkel einschließen, wobei die erste Kraft (K), die auf die eine Schieberseite (243; 253) einwirkt, den Schieber (242) veranlaßt, um die Spitze (248; 258) zu kippen, die von dem Oberflächenpaar (245, 247; 255, 257) auf der anderen Schieberseite (243; 253) gebildet wird.

12. Drehschieberströmungsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich an dem Schieber *242) ein dem äußeren Ende (251) gegenüberliegendes inneres Ende (252) befindet, daß das innere Ende (252) mit dem äußeren Ende (251) mit dem unter niedrigem Druck stehenden Strömungsmittel in Strömungsverbindung steht, und daß der Schieber (242) um die Spitze (248; 258) kippt, die von dem Oberflächenpaar (255, 257; 245, 247) auf derjenigen Seite (253, 243) gebildet wird, die dem unter niedrigem Druck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt

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13. Drehschieberströmungsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Mittel ein Paar parallele Seitenflächen (263, 264) aufweisen, die jeden Schlitz (24l) begrenzen, und daß die Vorderseite (243) und die Rückseite (253) jedes Schiebers (242) symmetrisch sind. ,

14. Drehschieberströmungsmaschine mit einem Stator, einem Rotor, einer auf dem Stator ausgebildeten Kurvenbahnoberfläche, mehreren in dem Rotor ausgebildeten Schieberschlitzen, einem in jedem S_chlitz in bezug auf diesen beweglich angeordneten Schieber, der eine Vorderseite, eine Rückseite, ein inneres Ende innerhalb des Schieberschlitzes und eine äußere Dichtungslippe aufweist, die mit der Kurvenbahnoberfläche am äußeren Schieberende in Berührung bringbar ist, wobei durch die Drehbewegung des Rotors jeder Schieber aufeinanderfolgend Einlaß-, Übertragungs-, Ausstoß- und Dichtungszonen durchfährt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber (42, 142) einem unter hohem Druck stehenden Strömungsmittel und einem unter niedrigem Druck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt ist, die zwischen der Vorderseite (>58, 152) und der Rückseite (62, 151) während des Durchfahrens der Übertragungszone und der Dichtungszone eine Druckdifferenz erzeugen, die wenigstens in einer der genannten beiden Zonen eine erste Kraft (B, D) entstehen läßt, die auf eine Schieberseite (58, 151) einwirkt und jeden Schieber (42, 142) gegen den Schieberschlitz (41, 141) drückt, sobald der Schieber diese Zone durchquert, daß das innere Ende des Schiebers (42, 142) dem in dieser betreffenden Zone unter niedrigem Druck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt ist, und daß an jedem Schieber (42, 142) und Schieberschlitz (41, 141) zusammenwirkende Mittel vorgesehen sind, die eine Reaktionskraft (C, D) erzeugen, welche der erstgenannten Kraft (B) entgegenwirkt und eine Komponente (D, Ε) bildet, die den Schieber (42, 142)

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aus dem Schlitz herausdrückt und mit der Kurvenbahnoberfläche (48, 167) in Eingriff bringt.

15. Drehschieberströmungsmaschine mit einem Statorkörper, einem Rotorkörper, einer auf dem einen dieser Körper ausgebildeten Kurvenbahnoberfläche, mehreren auf dem anderen dieser Körper ausgebildeten Schieberträgern, mehreren Schiebern, von denen je einer in jedem Träger in bezug auf diesen beweglich angeordnet ist und eine Vorderseite, eine Rückseite, ein inneres Ende innerhalb des Trägers und ein äußeres Ende mit einer Dichtungslippe aufweist, die mit der Kurvenbahnoberflache in Berührung bringbar ist, wobei die Drehbewegung des Rotorkörpers jeden Schieber veranlaßt, aufeinanderfolgend Einlaß-, Übertragungs-, Ausstoß- und Abdichtungszonen zu durchlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber (42, 142) einem unter hohem Druck stehenden Strömungsmittel und einem unter niedrigem Druck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt ist, die zwischen den Schieberflächen beim Durchfahren der Übertragungs- und Dichtungszonen eine Druckdifferenz erzeugen, daß die Druckdifferenz in wenigstens einer dieser Zonen eine erste Kraft (b) erzeugt, die lotrecht auf die eine Schieberseite (58, 151) einwirkt und jeden Schieber gegen seinen Träger (41, ihl) drückt, wenn der Schieber die genannte Zone durchfährt, daß zwischen der anderen Schieberseite (63, 153) und dem Schieberträger (41, 141) eine Reaktionskraft (c, D) erzeugbar ist, die lotrecht auf die andere Schieberseite (63, 153) einwirkt, daß das ganze innere Ende (49, 143) des Schiebers (42, 142) dem unter geringem Druck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt ist, während der Schieber die genannte eine Zone durchfährt, daß ein Teil (67, 150) des äußeren Endes (43, 147) des Schiebers dem unter hohem Druck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt ist, so daß der Schieber (42, 142) von einer sich nicht im Gleichgewicht befindlichen hydraulischen Kraft (A, Β) betätigbar ist, die den Schieber in seinem Träger nach

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innen drückt, und daß die Reaktionskraft (C, D) den Schieber (.42, 142) aus seinem Träger (41, 141) nach außen drückt und mit der Kurvenbahnoberfläche (48, 167) in Berührung bringt.

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