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Dokumentenidentifikation DE19708644C2 21.10.1999
Titel Rotationskolbenmaschine mit elastisch verformbarer Arbeitsraumwand
Anmelder Rucho, Günter, Dipl.-Ing., 03044 Cottbus, DE
Erfinder Rucho, Günter, Dipl.-Ing., 03044 Cottbus, DE
DE-Anmeldedatum 20.02.1997
DE-Aktenzeichen 19708644
Offenlegungstag 27.08.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.10.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.10.1999
IPC-Hauptklasse F04C 5/00
IPC-Nebenklasse F03C 2/00   F01C 5/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, die als leckfreie Kraft- oder Arbeitsmaschine eingesetzt werden kann, bei der auch hohe Drücke nur zu einer verhältnismäßig geringen Belastung der elastischen Arbeitsraumwände führen.
Die wesentlichen Merkmale der Maschine sind das zylindrische Gehäuse (1), in dem zentrisch ein Rotor (2) mit Abdeckscheiben (8) angeordnet ist. Der Rotor (2) weist mindestens einen axial frei beweglichen Eingriffskörper (3) auf. Die inneren Stirnseiten des Gehäuses (1) sind beidseitig mit ringförmigen Rundeinstichen versehen, in denen sich elastische Hohlkörper (4) befinden, die zusammen mit den Ein- und Auslaßstutzen (9; 10) jeweils aus einem Stück bestehen. Die Tiefe der Rundeinstiche nimmt ausgehend von der Einlaßöffnung bis zu einem Drehwinkel von annähernd 180° ständig zu und im Drehwinkelbereich von 180° bis 360° ständig ab.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, die als leckfreie Kraft- oder Arbeitsmaschine eingesetzt werden kann.

Es sind bereits derartige Rotationskolbenmaschinen mit elastisch verformbaren Wänden entwickelt worden. Die bekanntesten sind die Schlauchpumpen mit mechanischem Rollenantrieb. Der Erfindung naheliegend sind die Rotationskolbenmaschinen nach der DE- PS 9 60 490 und der DE- AS 21 41 352. Die DE-PS 9 60 490 beschreibt eine Rotationskolbenmaschine mit elastisch verformbarer Arbeitsraumwand und einem zylindrischen Gehäuse, in dem zentrisch ein Rotor angeordnet ist und das dichtende Mittel des ringförmigen Arbeitsraums durch mindestens zwei übereinanderliegende Membranen besteht. Die DE- AS 21 41 352 beschreibt eine Rotationskolbenmaschine mit einem zylindrischen Gehäuse in dem zentrisch ein als Schrägscheibe ausgebildeter Rotor und eine Schlauchschleife angeordnet ist.

Nachteile bei der Rotationskolbenmaschine nach DE-PS 9 60 490 sind die komplizierte und verhältnismäßig kostenaufwendige Konstruktion. Bei der Konstruktionsart nach der DE- AS 21 41 352 ist nachteilig, daß die Schlauchwände durch den Förderdruck erhebliche Zugspannungen aufnehmen müssen, die in Verbindung mit der Elastizität des Schlauchmaterials Grundlage für die Bemessung der Wandstärke der Schläuche sind. Für einen hohen Förderdruck ist somit eine entsprechend starke Schlauchwand erforderlich. Daraus resultiert jedoch eine hohe Materialbeanspruchung am dichtend zusammengedrücktem Schlauch.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Rotationskolbenmaschine mit elastisch verformbarer Arbeitsraumwand und einer langen Nutzungsdauer zu schaffen, mit der hohe Druckgefälle beherrscht werden können. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen darin, daß die elastischen Hohlkörper (4) druckseitig vollkommen zwischen Gehäuse (1) und Rotationskolben (2) mit den Abdeckscheiben (8) eingebettet sind und somit der Förderdruck nur vernachlässigbare Zugspannungen in den elastischen Hohlkörpern erzeugt. Daraus resultierend sind bei verhältnismäßig geringer Wandstärke der elastischen Hohlkörper (4) hohe Drücke beherrschbar. Gleichzeitig tritt, gegenüber herkömmlichen Schlauchmaschinen, beim Zusammenpressen des elastischen Hohlkörpers an deren Knickstellen, eine wesentlich geringere Materialbelastung ein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Teilschnitt - Rotationskolbenmaschine mit elastisch verformbarer Arbeitsraumwand

Fig. 2 Schnitt A-B

Fig. 3 Seitenansicht - Rotationskolben mit zwei Eingriffskörpern

Fig. 4 Seitenansicht - Rotationskolben für hohe Drücke

Fig. 5 Schnitt C-D - Eingriffskörper einfache Form

Fig. 6 Schnitt C-D - Eingriffskörper mit Führungsschaft

Die Rotationskolbenmaschine mit elastisch verformbarer Arbeitsraumwand besteht im wesentlichen aus einem dreiteiligen zylindrischen Gehäuse (1), in dem zentrisch eine Welle (5) mittels Radiallager (6) drehbar angeordnet ist. Auf der Welle (5) sitzt ein Rotationskolben (2), der eine Öffnung besitzt, in der ein Eingriffskörper (3) axial beweglich angeordnet ist und der beidseitig mit Abdeckscheiben (8) versehen ist. In den inneren Stirnseiten des Gehäuses (1) sind ringförmige Rundeinstiche eingearbeitet, die der Form des elastischen Hohlkörpers (4) entsprechen. In diesen ringförmigen Rundeinstichen sind die elastischen Hohlkörper (4) eingeklebt. Weiterhin wird jeder elastische Hohlkörper (4) mit der Wulst (17), zwischen zwei Kreisnute (14) im Gehäuse (1) eingeklemmt und mit der inneren Wulst (18), mittels Flansch (12), in einer Kreisnut (14) befestigt. In den elastischen Hohlkörpern (4) befinden sich die Arbeitsräume (11). In den Abschnitten, jeweils zwischen den Aus- und Einlaßöffnungen in Drehrichtung gesehen, besteht keine Verbindung des Arbeitsraumes. Im Gehäuse (1) befinden sich Öffnungen, in denen die Ein- und Auslaßschlauchstutzen (9; 10) ragen. Die Realisierung der Verbindung der Ein- und Auslaßschlauchstutzen (9; 10) mit den entsprechenden Saug- und Druckleitungen erfolgt mittels herkömmlichen Anschlußstücken. Zwischen dem Rotationskolben (2) und dem elastischen Hohlkörper (4) befindet sich ein herkömmliches Gleit- und Schmiermittel. Der Überströmkanal (13) läßt das Schmier- und Gleitmittel von einer Seite zur anderen strömen. Zur entsprechenden Abdichtung an der Welle (5), wurde ein Dichtungsring (7) eingebaut.

Bei Antrieb des Rotationskolben (2) gleitet der Eingriffskörper (3) zwangsgeführt durch das Profil, welches in den Gehäusewänden eingearbeitet ist, an den elastischen Hohlkörpern entlang und drückt diese an jeder beliebigen Drehstellung dichtend zusammen. Dadurch wird Medium hinter dem Eingriffskörper (3), in Drehrichtung gesehen, durch die Einlaßöffnung (9) angesaugt und vor dem Eingriffskörper (3) durch die Auslaßöffnung (10) ausgepreßt.

Durch das mehr oder weniger tiefe Eindringen des Eingriffskörpers (3) in die Abdeckscheiben (8) werden diese zusammen mit dem Rotationskolben (3) gedreht. Da der Eingriffskörper (3) in Drehrichtung gesehen, immer an der Vorderseite Kontakt mit der Abdeckscheibe (8) hat, werden druckseitig die Rotationskolbenöffnungen stets abgedeckt.

Um einen Massenausgleich am Rotationskolben (2) zu schaffen und um gleichzeitig den sonst erforderlichen Einsatz von Rückflußverhinderern zu vermeiden, werden vorzugsweise, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, mindestens zwei Eingriffskörper (3) angeordnet.

Für den Einsatz bei besonders großen Förderhöhen kann der Eingriffskörper (3) mit einem Führungsschaft (15) versehen werden. Dazu ist der Rotationskolben (2) um die Länge des Führungsschafts (15) zu verbreitern. An den kugelkappenförmigen Stirnseiten der Eingriffskörper (3), können zusätzlich Führungsnasen (16) angebracht werden.

Die Umkehrung zum Hydraulik- oder Pneumatikmotor erfolgt durch das Vertauschen von Ein- und Auslaßöffnungen. Durch die Koppelung von Hydraulikpumpe und Hydraulikmotor erhält man ein Getriebe, welches, durch entsprechende Steuerung der Fördermenge, stufenlos gestaltet werden kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Rotationskolbenmaschine mit elastisch verformbarer Arbeitsraumwand (Pumpe, Verdichter, Hydraulik- oder Pneumatikmotor oder Hydraulikgetriebe) mit folgenden Merkmalen:
    1. 1. die Maschine weist ein zylindrisches Gehäuse (1) auf, in dem zentrisch ein Rotor (2) angeordnet ist,
    2. 2. der Rotor (2) weist mindestens einen axial frei beweglichen Eingriffskörper (3) auf,
    3. 3. die inneren Stirnseiten des Gehäuses (1) sind mit ringförmigen Rundeinstichen versehen, in denen sich ringförmige, elastische Hohlkörper (4) befinden,
    dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rundeinstiche in den inneren Stirnseiten des Gehäuses (1) spiegelgleich um 180° zueinander verdreht angeordnet sind und die Tiefe der ringförmigen Rundeinstiche in den inneren Stirnseiten des Gehäuses (1) ausgehend von der Einlaßöffnung bis zu einem Drehwinkel von annähernd 180° ständig zu nimmt und im Drehwinkelbereich von 180° bis 360° ständig ab nimmt.
  2. 2. Rotationskolbenmaschine mit elastisch verformbarer Arbeitsraumwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) mit zwei Abdeckscheiben (8) versehen ist.
  3. 3. Rotationskolbenmaschine mit elastisch verformbarer Arbeitsraumwand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen elastischen Hohlkörper (4) zusammen mit den Ein- und Auslaßschlauchstutzen (9; 10) aus einem Stück bestehen und sowohl am äußeren wie am inneren Rand mit Wülsten (17; 18) versehen sind.
  4. 4. Rotationskolbenmaschine mit elastisch verformbarer Arbeitsraumwand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffskörper (3) axialsymmetrisch mit kugelkappenförmigen Stirnseiten, mit oder ohne Führungsschäfte (15) bzw. Führungsnasen (16) gestaltet sind.
  5. 5. Rotationskolbenmaschine mit elastisch verformbarer Arbeitsraumwand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beidseitig am Rotationskolben (2) angebrachten Abdeckscheiben (8) mit Öffnungen versehen sind, die der stirnseitigen Form der Eingriffskörper (3) angepaßt sind.
  6. 6. Rotationskolbenmaschine mit elastisch verformbarer Arbeitsraumwand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich in ihrem Gehäuse (1) zwischen elastischen Hohlkörpern (4), Abdeckscheiben (8), Rotationskolben (2) und Eingriffskörper (2) ein herkömmliches Gleit- und Schmiermittel befindet.
  7. 7. Rotationskolbenmaschine mit elastisch verformbarer Arbeitsraumwand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den axialen Öffnungen, in denen sich die Eingriffskörper (3) bewegen, Nute als Gleitmittelüberströmöffnungen (13) angeordnet sind.






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