Kolbensatz in nach dem Schraubenkolbenprinzip arbeitenden Kolbenmaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf Kolben für Schraubenkolbenmaschinen, wie solche ylaschinen zum Beispiel nach dem schweize rischen Patent. Nr. 205991 bekannt sind. Diese Maschinen sind in bekannter Weise so ausgebildet, dass zwischen zwei Führungs- endstücken sich Schraubenkolben befinden.
Diese Schraubenkolben liegen in Um- fangsrichtung nebeneinander. Werden sie nun von der Welle mitgenommen, so drehen sie sich in ihrer Gesamtheit, werden aber durch die Zwangsführung zwischen den schrägen Endstücken gegeneinander bewegt. Durch .diese axialen Relativbewegungen der Kolben wird die raumändernde Wirkung zwischen je zweien von ihnen erzielt: daraus erhellt, dass eine nach dem Schraubenkolben prinzip arbeitende Maschine mindestens zwei Schraubenkolben enthalten muss. Das Kenn zeichnende für einen Schraubenkolben ist, dass er nicht -einzeln angewandt werden kann.
E:s ist jetzt aber auch möglich, die Schraubenfläche dieser Kolben -durch anders gestaltete Flächen, nämlich durch ebene Flächen zu ersetzen, ohne dass sich an der XZTirkungsweise der Maschinen etwas ändert. Hieraus: wird die Möglichkeit hergeleitet, besonders einfach herzustellende Bauformen von Kolben zu schaffen.
Demgemäss besteht nun die Erfindung darin, dass bei den Kol ben des vorliegenden Kolbensatzes, die zwi schen zwei Führungsendstücken liegen und bei ihrer Drehung um,die Achse des Kolben satzes von diesen Führungsstücken so be tätigt werden, dass eine Grössenveränderung der zwischen den Schraubenkolben befind lichen Arbeitsräume herbeigeführt wird, die für das Arbeitsmittel wirksamen Flächen als ebene Flächen ausgebildet sind.
An Hand, der beigefügten Zeichnung wird d:ie Erfindung im nachebehenden bei spiel.sweiee erläutert.
Fig. 1 bis. <B>3</B> stellen drei Ausführungs- formen für die erfindungsgemässe Ausbil dung eines Kolbens, schaubildlich dar; Fig. 3a zeigt eine Draufsicht auf die Abwicklung des Aussenmantels des Kolbens nach Fig. 3; Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung, wie parallel aneina.nde.rgereilite Kolben sich bei ihrer Bewegung zwischen gewellten Wänden verhalten;
Fig. 5 zeigt im Axialschnitt eine Ma schine, bei der die Erfindung angewendet ist; Fig. 6 ist ein Querschnitt zu Fig. 5; Fig. 7 zeigt die Kolben der Maschine nach Fig. 5 von oben gesehen; Fig. 8 zeigt schematisch in Draufsicht mehrere (zwei) aneinandergereihte zwei stufige Kolben, wobei die Schraubungen der Stufen jedes Kolbens in gleichem Sinne ver laufen;
Fig. 9 zeigt schematisch in Draufsicht mehrere (zwei) zweistufige Kolben, wobei die Schraubungen der Stufen jedes Kolben entgegengesetzt zueinander verlaufen, wäh rend Fig. 10 in Draufsicht die Anordnung von Kolben zeigt, deren wirksame Kolbenflächen in axialer Richtung so versetzt sind, dass mehrere axial zueinander versetzte Arbeits räume gebildet werden.
Eine Kolbenform, bei der die wirksamen Kolbenflächen je aus einer ebenen Fläche be stehen, ist in Fig. 1 dargestellt, nach wel cher die ebenen Kolbenflächen i schief zur Kolbenachse k gelegt sind. Bei einem sol chen Kolben nach Fig. 1 entsprechen die für die Förderung wirksamen Kolbenflächen der axialen Projektion der Flächen i. Die wirk samen Kolbenflächen sind demnach gleich gross wie die Querschnittsfläche 1, eines Führungssegmentes f .
Wenn der durchzuführende Arbeits- prozess mehr als zwei Kolben verlangt, müssen die Kolbenflächen der Führungs segmente entsprechend kleiner sein.
Eine besonders einfache Kolbenform er gibt sich, wenn die wirksamen Kolbenflächen kleiner als die Querschnittsflächen der Füh rungsstücke f sein dürfen. Dann können nach Fig. ? die Kolbenflächen, die hier mit n be zeichnet sind, senkrecht zur Kolbenachse k gelegt -erden. Die Kolbenflächen ii, des Kol bens gemäss Fig. ? sind gleich einem Viertel der Ringfläche zwischen Gehäuse und Welle. Sie könnten auch beliebig kleiner oder grösser ge -älilt erden. jedoch nur so gross.
dass der Steg r., zwischen den Führungs stücken f für die Festigkeit des Kolbens aus reichend bemessen bleibt.
Mehrere Kolben von erfindungsgemässer Gestaltung las=en sich günstig zu einem mehrfach wirkenden Kolben zusammen setzen, etwa zur Verwendung in Doppel- oder Dreifachpumpen und andern Vorrich tungen, indem entsprechend viele Kolben an sich beliebiger Form zu eirein Stück. anein ander, efügt -erden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 handelt. es sich um einen Doppelkolben, bei dein ein rechtsschraubender Kolben mit einem linksschraubenden Kolben zusammen gefügt ist, und zwar ist der rechtsschraubende Kolben sowohl in Fig. 3 als auch in Fig. 3a mit o und der linksschraubende Kolben mit 1i bezeichnet.
Die schaubildliche Darstellung der Fig. 3 ist ergänzt durch die erwähnte Fig, 3a, welche eine Draufsicht auf die Ab wicklung des Aussenmantels des Kolbens nach Fig. 3 zeigt. Aus der Fig. 3a ist der rechtsschraubende Kolben o und der links schraubende Kolben p zu ersehen; ausserdem ist der rechts- und linksschraubende Ver lauf der Kolben o und p auch noch in Fig. 3a schematisch in strichpunktierten Linien an gedeutet.
Die Ringflächen der Führungssegmente betragen bei diesen Kolben ein Drittel, die wirksamen Kolbenflächen ein Sechstel der Ringfläcben zwischen Gehäuse und Welle.
A.n Stelle von nur zwei Kolben können bei entsprechender Formgebung auch drei und mehr Kolben auf diese Weise zusammen gefügt werden. Kolben dieser Art können, wie in Fig. ? angedeutet, mit Längsbohrun gen q zur Schmiermittel- oder Kühlmittel führung versehen werden. Fig. 4 zeigt, wie erfindungsgemäss aus gebildete Kolben sich verhalten, wenn sie zwischen gewellten Wänden bewegt werden. Die Kolben r bilden zwischen den einander zugekehrten Arbeitsflächen Zwischenräume s und t, die dann,
wenn die Kolben entlang den gewellten Wänden b in Richtung des eingezeichneten Pfeils bewegt werden, ab wechselnd grösser und kleiner werden. Dabei wandern -die kleinen Zwischenräume s, sich vergrössernd, unter den Einlassöffnungen E vorbei, so dass dort eine Saugwirkung ent steht, während sich die grösseren Zwischen räume t sich verkleinernd unter den Aus- lässen A vorbei bewegen, so dass dort eine Druckwirkung entsteht.
Bei der Maschine gemäss Fig. 5 bis 7 sind in der Bührung des Maschinengehäuses u Endstücke v mit einandrer zugekehrten, ebe nen, einander parallelen Endflächen angeord net, die als schräge Wände auf die beiden Kolben r1 und r.- wirken, welch letztere auf der gemeinsamer, Antriebswelle w axial ver schiebbar, jedoch an Drehung gegenüber der Welle verhindert, sitzen.
Bei Umdrehung der Welle zv werden die Kolben r, und r2 zwischen den einander zu gekehrten Flächen der Endstücke v hin- und hergeschoben, jedoch mit solcher Phasen verschiebung, dass der Zwischenraum zwi- schen den einander zugekehrten Arbeits flächen der Kolben sich innerhalb der Um fangszone erweitert, in der er dem Einlass E gegenüber steht, und, sich verengt in der Zone, in der er unter dem Auslass A sich befindet.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 zeigt einen Kolbensatz, bestehend aus zwei mehrstufigen Kolben F und G, die ihrer seits- je aus der Zusammenfügung zweier gleichsinnig geschraubter einstufiger Schrau benkolben entstanden sind; die einstufigen Kolben des Kolbens F sind, mit F' und. F" bezeichnet und, ihre Schraubungsrichtungen sind in Fig. 8 durch strichpunktierte Schräglinien 1 und 2 angedeutet.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 zeigt einen Kolbensatz, bestehend aus zwei mehrstufigen Kolben<I>H</I> und<I>J,</I> die ihrer seits je aus der Zusammenfügung zweier ent gegengesetzt geschraubter einstufiger Schrau benkolben entstanden sind; die einstufigen Kolben des Kolbens<I>H</I> sind mit<I>H'</I> und<I>H"</I> bezeichnet und ihre Schraubungsrichtungen s:ncl in Fig. 9 durch strichpunktierte Schräg linien 3 und 4 angedeutet.
Schliesslich zeigt die Fig. 10 noch ein Ausführungsbeispiel von Schraubenkolben, deren für die Förderung wirksamen Kolben flächen in axialer Richtung so versetzt sind, dass jeder der drei von den Kolben einge schlossenen Arbeitsräume in einer andern, zur Achse senkrechten Ebene liegt, ver gleiche die in Fig. 10 durch strichpunktierte Linien 5, 6 und 7 angedeuteten Ebenen.
Piston set in piston machines working according to the screw piston principle. The invention relates to pistons for screw piston machines, such as such ylaschinen, for example, according to the Swiss patent. No. 205991 are known. These machines are designed in a known manner so that there are screw pistons between two guide end pieces.
These screw pistons lie next to one another in the circumferential direction. If they are now taken along by the shaft, they rotate in their entirety, but are moved against one another by the forced guidance between the inclined end pieces. Through these axial relative movements of the pistons, the space-changing effect between two of them is achieved: it is clear from this that a machine operating on the screw piston principle must contain at least two screw pistons. The characteristic of a screw piston is that it cannot be used individually.
However, it is now also possible to replace the helical surface of these pistons with differently designed surfaces, namely with flat surfaces, without any change in the way the machines work. From this: the possibility is derived of creating pistons that are particularly easy to manufacture.
Accordingly, the invention now consists in the fact that, in the case of the pistons of the present piston set, which lie between two guide end pieces and when they are rotated, the axis of the piston set is actuated by these guide pieces so that the size of the piston located between the screw pistons changes Working spaces is brought about, which are designed as flat surfaces for the work equipment effective surfaces.
The invention is explained in the following with spiel.sweiee with reference to the accompanying drawing.
Fig. 1 to. <B> 3 </B> show three embodiments for the inventive design of a piston, diagrammatically; 3a shows a plan view of the development of the outer casing of the piston according to FIG. 3; 4 shows in a schematic representation how pistons which are parallel to one another behave when they move between corrugated walls;
Fig. 5 shows in axial section a Ma machine in which the invention is applied; Fig. 6 is a cross-section to Fig. 5; Figure 7 shows the pistons of the machine of Figure 5 seen from above; Fig. 8 shows schematically in plan view several (two) lined up two stepped pistons, the screwing of the steps of each piston running in the same sense ver;
Fig. 9 shows schematically in plan view several (two) two-stage pistons, the screwing of the steps of each piston running opposite to each other, while Fig. 10 shows the arrangement of pistons in plan view, the effective piston surfaces are offset in the axial direction so that several axially offset working spaces are formed.
A piston shape in which the effective piston surfaces are each available from a flat surface be, is shown in Fig. 1, according to wel cher the flat piston surfaces i are placed at an angle to the piston axis k. In a sol chen piston according to FIG. 1, the effective piston surfaces for the promotion correspond to the axial projection of the surfaces i. The effective seed piston areas are therefore the same size as the cross-sectional area 1 of a guide segment f.
If the work process to be carried out requires more than two pistons, the piston surfaces of the guide segments must be correspondingly smaller.
A particularly simple piston shape is obtained when the effective piston areas may be smaller than the cross-sectional areas of the guide pieces f. Then according to Fig.? the piston surfaces, which are denoted by n here, are placed perpendicular to the piston axis k. The piston surfaces ii of the piston according to FIG. are equal to a quarter of the ring area between the housing and the shaft. They could also be grounded any smaller or larger. but only that big.
that the web r., between the guide pieces f remains sufficiently dimensioned for the strength of the piston.
Several pistons of the design according to the invention can be conveniently put together to form a multiple-acting piston, for example for use in double or triple pumps and other devices, by making a corresponding number of pistons of any shape into one piece. to one another, to be joined.
In the embodiment of FIG. 3 acts. It is a double piston in which a right-hand piston is joined with a left-hand piston, namely the right-hand piston in both FIG. 3 and FIG. 3a with o and the left-hand piston with 1i.
The diagrammatic representation of FIG. 3 is supplemented by the aforementioned FIG. 3 a, which shows a plan view of the development of the outer jacket of the piston according to FIG. 3. From FIG. 3a, the right-hand screw o and the left-hand screw p can be seen; In addition, the right and left screwing Ver course of the piston o and p is also indicated schematically in Fig. 3a in dash-dotted lines.
The ring surfaces of the guide segments in these pistons are one third, the effective piston surfaces one sixth of the ring surfaces between the housing and the shaft.
Instead of only two pistons, three or more pistons can also be joined together in this way if the shape is appropriate. Pistons of this type can, as in Fig. indicated, provided with longitudinal holes q to guide lubricant or coolant. Fig. 4 shows how pistons formed according to the invention behave when they are moved between corrugated walls. The pistons r form spaces s and t between the facing working surfaces, which then,
when the pistons are moved along the corrugated walls b in the direction of the arrow shown, they become larger and smaller alternately. The small interspaces s, increasing in size, wander under the inlet openings E, so that a suction effect occurs there, while the larger interspaces t move past under the outlets A in a decreasing manner, so that a pressure effect arises there.
In the machine according to Fig. 5 to 7 u end pieces v with facing, level NEN, parallel end surfaces are in the lead of the machine housing net angeord, which act as inclined walls on the two pistons r1 and r.-, the latter on the common, drive shaft w axially displaceable ver, but prevented from rotating with respect to the shaft, sit.
When the shaft zv rotates, the pistons r, and r2 are pushed back and forth between the facing surfaces of the end pieces v, but with such a phase shift that the space between the facing working surfaces of the pistons is within the circumferential zone expands, in which it faces inlet E, and narrows in the zone in which it is located under outlet A.
The embodiment according to FIG. 8 shows a piston set consisting of two multi-stage pistons F and G, which their side have arisen from the joining of two single-stage screwed pistons screwed in the same direction; the single stage pistons of piston F are, with F 'and. F ″ and their screwing directions are indicated in FIG. 8 by dash-dotted oblique lines 1 and 2.
The exemplary embodiment according to FIG. 9 shows a piston set consisting of two multi-stage pistons <I> H </I> and <I> J, </I> which, on their part, are each created from the joining of two counter-screwed single-stage screw pistons; the single-stage pistons of the piston <I> H </I> are designated with <I> H '</I> and <I> H "</I> and their screwing directions s: ncl in FIG. 9 by dash-dotted oblique lines 3 and 4 indicated.
Finally, Fig. 10 shows another embodiment of screw pistons, the effective piston surfaces for the promotion are offset in the axial direction so that each of the three working spaces enclosed by the piston is located in a different plane perpendicular to the axis, compare the in 10 levels indicated by dash-dotted lines 5, 6 and 7.