DE2909228C2

DE2909228C2 - Rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE2909228C2
Application number: DE2909228A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Fickelscher Kurt G Dipl-Ing 6710 Frankenthal
Current assignee: Fickelscher Kurt G Ing(grad) 6710 Frankentha
Priority date: 1979-03-09
Filing date: 1979-03-09
Publication date: 1986-10-30
Also published as: DE7906528U1; DE2909228A1; NL8001401A; AT366795B; IT8085529A0; FR2450964A1; JPS5698590A; IT1141849B; ATA97980A; GB2044357A; GB2044357B; US4390328A; SE8001777L

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die als Arbeits- oder Kraftmaschine (Verdichter, Pumpe, Motor) für Fluide aller Art (Gase, Flüssigkeiten) verwendet werden kann.

Aus der US-Patentschrift 31 66 017 ist eine Pumpe bekannt mit einem Zylinder und einem auf der Zylinderwand abrollenden dünnwandigen, elastisch verformbaren Kolben. Dieser wird durch einen Drehkörper an die Zylinderinnenwand angedrückt. Der Drehkörper ist mittig zum Zylinder angeordnet und hat zwei nachgiebige, um 180° versetzte Vorsprünge. Die beiden Berührungsstellen des Kolbens mit dem Zylinder liegen jeweils etwa in der Mitte der Breite der Vorsprünge. Wenn sich der Kolben an Unstetigkeiten der Zylinderwand radial anpassen muß, insbesondere im Bereich der Trennschieber, dann muß sich jeweils der nachgiebige Vorsprung ebenfalls radial bewegen, damit der Reibschluß und Dichtkontakt zwischen Kolben und Zylinder voll erhalten bleibt. Diese Bewegungen der Vorsprunge können bei höherer Drehzahl, wie sie insbesondere beim Verdichten von Gasen gefordert werden, zu Hammerschlägen und vorzeitiger Zerstörung des Kolbens führen.

Eine andere Pumpe ist aus der französischen Patentschrift 9 01 992 bekannt. Dort wird der elastische Kolben durch drei als Vorsprünge wirkende umlaufende Rollen an drei Stellen des Umfangs an den Zylinder gedrückt. Diese Rollen sind in einem ebenfalls mittig angeordneten drehbaren Käfig angeordnet und können sich darin radial verschieben. Sie werden durch ein elastisch federndes Zentralrohr radial auseinandergedrückt, um ihrerseits den Kolben zu belasten. Auch diese Anordnung ist bei hoher Drehzahl der oben erläuterten Gefahr von Hammerschlägen ausgesetzt.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, die Rotationskolbenmaschine der kn Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so zu verbessern,

lü daß auch bei hohen Drehzahlen ein zuverlässiger Berührungskontakt zwischen dem elastisch verformbaren Kolben und dem Zylinder gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen vorgeschlagen. Der Kolben wird nicht mehr im Bereich der Vorsprünge selbst, sondern im Zwischenbereich zwischen zwei Vorsprüngen angedrückt, so daß die Vorsprünge den radialen Abweichungen der Zylinderwand von der genauen Kreisform nicht mehr folgen müssen.

Vielmehr tut dies nur noch der dünnwandige Kolben selbst aufgmnd seiner eigenen Federwirkung. Damit ist die Größe der ungefederten Massen entscheidend reduziert Gleichzeitig entsteht eine flächige Berührung zwischen Kolben und Zylinder, die eine dichte Überdekkung von öffnungen und Schlitzen in der Zylinderwand gestattet.

Bei einer zweckmätSgen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine hat der Kolben einen kleineren Durchmesser als der Zylinder. Er ist also in dessen Inneren angeordnet Die ruhende Zylinderwand ist von außen her gut kühlbar. Der Kolben ist durch Kühlung zwar schwer erreichbar, überträgt aber wegen seiner flächigen Anlage etwaige Wärmemengen durch Wärmeleitung an den Zylinder. Dementsprechend bleibt die Temperaturdifferenz zwischen Kolben und Zylinder niedrig.

Die Vorsprünge des Drehkörpers werden vorteühafterweise als Rollen oder Wälzlager ausgeführt, um die Reibung zum Kolben hin klein zu halter.

Durch Rollen mit größerem Durchmesser wird der dünnwandige Kolben gegen den auf ihn wirkenden seitlichen Differenzdruck besser abgestützt als durch kleine Rollen. Diese Überlegung führt zum Vorschlag, vergrößerte Rollen zu verwenden, die kammartig ineinander greifen.

Zur Erzeugung der gewünschten Federvorspannung im Kolben selbst kann man die Vorsprünge radial verstellbar machen. Zum Ausgleich größerer Abweichungen kann es aber vorteilhaft sein, die Vorsprünge gegeneinander in radialer Richtung auch noch federnd abzustützen.

P usführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen F i g. 1 und 2 in rein schematischer Weise noch näher veranschaulicht:

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Rotationskolbenmaschine. Ihr Zylinder 1 besitzt eine Ansaugöffnung 2 und eine Auslaßöffnung 3, sowie zwei hier nicht dargestellte stirnseitige Flansche. In der Wandung des Zylinders 1 ist ein Trennelement in Form eines Schwing-Hügels 4 gelagert. Dieses Trennelement hat die Aufgabe, einen Saugraum 7 von einem Druckraum 8 voneinander zu trennen. Der Schwingflügel 4 steht unter der Einwirkung von hier nicht dargestellten Rückstellelementen, z. B. einer Feder, welche bestrebt sind, zusammen mit dem Förderdruck den Schwingflügel 4 gegen den Kolben 6 zu drücken. An der Berührungsstelle zum Kolben 6 hin ist eine Dichtleiste 5 angeordnet. Wegen des ungestörten Abrollens des Kolbens 6 ist der Schwingflügel 4

so gestaltet, daß sein Innenradius in der oberen Totpunktlage mit dem Radius des Zylinders 1 zusammenfällt.

Der Kolben 6 wird durch die beiden Vorsprünge 13, 14 eines hier nicht dargestellten Drehkörpers gegen die Innenwand des Zylinders 1 gedrückt und dabei zu einer annähernden Ellipse verspannt Die elliptische Form des Kolbens 6 wird dabei so gewählt, daß der die Kopfkreise r verbindende Kurvenzüg R stärker gekrümmt ist als der Innenradius des Zylinders 1. Durch das Andrücken des Kolbens 6 an die Innenwand des Zylinders 1 wird der Kolben einseitig abgeflacht, so daß er über einen großen Winkel φ am Zylinder 1 flächig anliegt Dieser Winkelbereich liegt zwischen den Vorsprüngen 13, 14. Die Ellipsenform des Kolbens 6 wird dadurch unsymmetrisch, so daß die Höhe X\ kleiner wird als die Höhe Xz.

Die Federwirkung des angedrückten Kolbens 6 erzeugt eine Reibwirkung, die den Kolben 6 im Berührungsbereich gegenüber dem Zylinder 1 schlupflos hält während der Drehkörper mit seinen Vorsprüp.gen 13,14 um die Mitte des Zylinders 1 gedreht wird.

Die Vorsprünge 13,14 sind als glatte Rollen ausgebildet die in dem hier nicht dargestellten Drehkörper exzentrisch gelagert und mitgeführt werden. Als Drehkörper kommt beispielsweise ein Kurbeltrieb infrage.

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Drehkörper 9. Er besitzt einen Käfig, der aus den beiden flanschförmigen Platten 10, 11 besteht welche z. B. mit hier nicht sichtbaren Stangen oder unmittelbar miteinander verbunden sind. An der Platte 11 ist die Antriebswelle 12 angebracht, die in einem hier nicht sichtbaren stirnseitigen Flansch des Zylinders gelagert ist Die die Vorsprünge des Drehkörpers bildenden Rollen 13,14 haben eine besondere Form in der Art, daß jede Rolle mit Ringnuten 15 und mit bundförmigen Teilen 16 versehen sind, die kammartig in die Gegenkontur der anderen Rolle eingreifen. Die Rollen sind in radialer Richtung verstellbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

45

50

55

60

1.5

Claims

Patentansprüche:

1. Rotationskolbenmaschine mit einem Zylinder und einem auf der Zylinderwand abrollenden dünnwandigen, elastisch verformbaren Kolben, der durch einen Drehkörper an die Zylinderwand angedrückt wird, und mit mindestens einem Trennelement, das einen Druckraum und einen Saugraum voneinander trennt, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (9) im Zylinder (11) exzentrisch angeordnet ist und mit mindestens zwei Vorsprüngen (13, 14) den im unbelasteten Zustand kreiszylindrischen Kolben (6) elastisch verformt und daß der Kolben (6) im Bereich zwischen zwei Vorsprüngen (13, 14) des Drehkörpers (9) flächig an die Zylinderwand angedrückt wird.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Kolbens JS) im vom Drehkörper (9) verformten

ZuSiHnd kleiner ISt als der Inngjviiirf*hm*»«f»r (lf»c

Zylinders (1).

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (13,14) des Drehkörpers (9) als Rollen oder Wälzlager ausgebildet sind.

4. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (13) Ringnuten (15) aufweisen, die in die anderen Rollen (14) kammartig eingreifen.

5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 bis Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vorsprünge (13, 14) bildenden Teile des Drehkörpers (9) in radialer Richtung gegeneinander federnd abgestützt sind.