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Rotations-Kolbenmaschine
Die Erfindung betrifft eine Rotationsmaschine mit im Rotor im wesentlichen radial angeordneten Zy- lindern und in diesen periodisch hin-und herbewegten Kolben mit schwenkbar angesetzten Kolben- schuhen.
Aus der deutschen Patentschrift Nr. 242140 ist eine Kolbenmaschine mit mehreren radial und drehbar angeordnet liegenden Zylindern bekannt, bei der die Kolben durch Schubstangen an einem um eine zur
Hauptachse parallele Achse drehbaren Körper angelenkt sind, der mit dem die Zylinder enthaltenden
Körper derart gekuppelt ist, dass sich die beiden Körper unabhängig von ihrem Achsabstand mit gleicher
Winkelgeschwindigkeit drehen können ; bei dieser Anordnung kann jedoch der mit den Schubstangen ge- lenkig verbundene Körper nicht in den rotor eintauchen, so dass nur ein begrenzter Kolbenhub möglich ist und somit keine hohe Leistung bzw. Wirkungsgrad erzielt werden kann. Weiters ist in der brit.
Patent- schrift Nr. 505, 142 eine Rotationsmaschine mit im Rotor radial angeordneten Zylindern beschrieben, in denen sich Kolben mit schwenkbar angesetzten Kolbenschuhen periodisch hin- und herbewegen, wobei in eine an den Kolben angebrachte kegelige Bohrung der Hals des Kolbenschuhes bei Rotation der Maschine eintreten kann ; auch bei diesem System kann der Kolbenschuh selbst nicht in den Rotor eintreten, wo- durch wieder der Kolbenhub begrenzt ist.
Nach der Erfindung werden nun bei Rotationsmaschinen der eingangs beschriebenen Art diese erwähn- ten Nachteile dadurch vermieden, dass an jedem Kolbenschuh über einem Schwenkzapfen ein in Richtung der Hauptachse vorstehendes Mittelstück angeordnet ist, das schmäler ist als die am Rotor achsenparallel und quer durch je einen Zylinder angebrachten Führungsschlitze. Vorzugsweise ist dabei im Kolbenkopf eine zum Mittelstück des Kolbenschuhes parallele, oben offene Lagerbohrung angebracht, die den einge- setztenSchwenkzapfen des Kolbenschuhes um mehr als 1800 so weit umgreift, dass der Kolbenschuh gegen den Kolben verschwenkbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Rotationsmaschine ist nun zur Erzielung möglichst grosser
Kolbenhübe an jedem Kolbenschuh zwischen Schwenkzapfen und oberem Mittelstück ein verengter Hals angeordnet, der schmäler ist als der im Kolbenkopf angebrachte Querschlitz der Lagerbohrung. Weiters kann im Kolben ein Stöpsel eingesetzt sein, der bis zur Mittelaussparung des Schwenkzapfens des zuge- hörigen Kolbenschuhes reicht.
Weiters kann bei dieser Rotationsmaschine der schwenkbare Kolbenschuh aus einem Schwenkzylinder bestehen, der einen Aussenteil und vorzugsweise zwei an denselben angepasste Seitenteile trägt. Vorzugs- weise greift dieser Schwenkzylinder mit axialen Zapfen zwischen die Seitenteile des Kolbenschuhes ein.
Hiebei können Schwenkzylinder, Seitenteile und Aussenteil des Kolbenschuhes durch Führungen zusam- mengehalten sein, wobei zwischen Aussenteil und Schwenkzylinder ein Verbindungsrohr eingesetzt ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Rotationsmaschine sind jeder Kolben mit minde- stens einerDruckmittelleitung sowie einemDruckfeld, ferner das Mittelstück iedes Kolbenschuhes gleich- falls mit mindestens einer Druckmittelleitung und schliesslich seine äusseren Leitflächen mit mindestens einem Druckausgleichsfeld versehen.
Die erfindungsgemäss aufgebaute Rotationsmaschine ist sehr einfach und billig, trotzdem aber überaus genau herzustellen ; infolge der reibungsarmen Anordnung der Kolben und Kolbenschuhe ist auch bei klei- nen Abmessungen der Maschine eine besonders lange Kolbenführung mit maximalen Hubwegen gewähr- leistet ; die Maschine ist daher für höchste Belastungen geeignet, bei denen sie noch deformationsfrei und
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einwandfrei betriebssicher arbeiten kann.
In den Zeichnungen sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemässen Rotations- maschine dargestellt. Es zeigen : Die Fig. l, 2 und 3 einen Kolben mit schwenkbarem Kolbenschuh in beiden axialen Hauptschnitten sowie in Draufsicht ; die Fig. 4 und 5 den zugehörigen Kolben allein, wieder in beiden Axialschnitten ; die Fig. 6 und 7 den Rotor einer Rotorflüssigkeitsmaschine im axialen Mittelschnitt bzw. im Querschnitt VII - VII der Fig. 6 ; die Fig. 8 und 9 einen Kolben mit einer andern Ausbildung des schwenkbaren Kolbenschuhes in beiden Axialschnitten ;
die Fig. 10-14 den schwenkbaren Kolbenschuh gemäss Fig. 8, 9 allein bzw. den äusseren Teil desselben jeweils in beiden Mittelschnitten sowie in Draufsicht (Fig. 14) ; die Fig. 15 und 16 einen der Längsteile dieses Kolbenschuhes in Ansicht bzw.
Schnitt ; die Fig. 17-20 den Walzenschwenkkörper desselben Kolbenschuhes im Längsschnitt und Querschnitt sowie in beiden Ansichten ; Fig. 21 das im Kolbenschuh zum Walzenkörper und -kopf eingesetzte Verbindungsrohr im Schnitt ; die Fig. 22 und 23 eine vollständige Rotationsmaschine im Mittelschnitt bzw.
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die Fig. 26, 27 und 28 eine weitereAusführungsform des Kolbens in beiden Axialschnitten sowie in Draufsicht und schliesslich Fig. 29 den Schnappring für diesen Kolben.
In sämtlichen Figuren ist der Kolben mit 1 bezeichnet. Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, ist der Kolben 1 mit einer zu seiner Achse senkrechten Querbohrung 10 versehen ; bis zu welcher von aussen oder oben der radiale Schlitz 12 reicht.
Der obere Teil des Kolbens 1 ist so weit abgeschnitten. dass nur die Rücken 13 des Kolbenschuh- sitzes erhalten bleiben, die teilweise die Querbohrung 10 umgeben. Die Rücken der Kolbenschuhsitze sind mit abgeflachten Flächen 25 versehen, um scharfe Ecken zu vermeiden. Der Kolben ist auf der ganzen Länge glatt, u. zw. auch in Höhe der Rücken 13, wie aus den Fig. 4. 5 und andern ersichtlich ist. Die Wände der Querbohrung 10 bilden den Sitz für den Kolbenschuh. Die dem Rücken 13 benachbarten Teile der Wand der Querbohrung 10 bilden die Zugsitze 9.
Die Mittellinie der Querbohrung 10 zeigt Position 11, die Mittellinie steht senkrecht auf der Mittellinie des entsprechenden Kolbens. Die Teile des Kolbens l, die oberhalb oder radial ausserhalb der Mittellinie 11 liegen, bilden die schon erwähnten Rücken 13 der Kolbenschuhsitze mit den entsprechenden Zugsitzen 9. Diese beiden letzteren sind wichtige Bestandteile der erfindungsgemässen, schwenkbaren Kolbenschuhanordnung.
Dies wird augenscheinlich, wenn man bedenkt, dass die Zugsitze 9 Teile der Wände der Querbohrung sind, die die Kolbenschuhsitze bilden.
Der sich radial erstreckende Schlitz 12 ist kleiner als der Durchmesser der Querbohrung 10.
Aus den Fig. l, 2, 3 und andern ist zu ersehen, dass der schwenkbare Kolbenschuh 2 mit dem Kolben 1 verbunden ist und von ihm getragen wird. Der schwenkbareKolbenschuh 2 ist mit einem Walzenschwenkkörper 3 und einem verengten Kolbenschuhhals 4 versehen. Der verengte Hals 4 erstreckt sich nach oben oder radial nach aussen von dem Walzenschwenkkörper 3. Der verengte Hals 4 ist kleiner als der Durchmesser des entsprechenden Walzenschwenkkörpers 3. Der Walzenschwenkkörper 3 ist zylindrisch mit konstantem Radius in bezug auf seine Achse. Der verengte Hals 4 und der Walzenschwenkkörper 3 können eine Einheit bilden.
Der Durchmesser des Walzenschwenkkörpers 3 ist gleich oder etwas kleiner als der Durchmesser der entsprechenden Querbohrung 10 des entsprechendenKolbens 1, aber grösser als der entsprechende Schlitz 12. Daherkann derWalzenschwenkkörper 3 in die Querbohrung 10 eingesetzt werden und darin parallel zu der Achse der Querbohrung 10 bewegt werden. Der Walzenschwenkkörper 3 kann in einem begrenzten Masse um seine eigene Achse schwingen oder schwenken, während er von der Querbohrung 10 getragen wird und in ihr liegt.
Während der schwenkbareKolbenschuh 2 gemäss der Erfindung von dem Kolben 1 getragen wird und um die Achse seines Walzenschwenkkörpers 3 schwingen kann, können sehr grosse radial nach innen
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Kräfte vom KolbenschuhEin Merkmal der Erfindung besteht darin, dassDeformationen der Kolben oder Kolbenschuhe durch die beschriebene Anordnung von Kolben mit'schwenkbarem Kolbenschuh vermieden werden. Aber die erfindungsgemässe Anordnung kann nicht nur radial nach innen gerichtete Kräfte, sondern auch radial nach aussen gerichtete Kräfte übertragen. Die Übertragung der radial nach aussen gerichteten Kräfte findet zwischen dem Zugsitz 9, dem Rücken 13 und den benachbarten Teilen der äusseren Oberfläche des ent- sprechenden Walzenschwenkkörpers 3 statt.
Wenn daher der schwenkbare Kolbenschuh 2 sich radial nach aussen bewegt, zieht er auch den Kolben 1 nach aussen.
Oberhalb oder radial ausserhalb des verengten Kolbenschuhhalses 4 ist das Kolbenschuhmittel-
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glied 5 angeordnet ; das mit dem verengten Kolbenschuhhals 4 und dem Walzenschwenkkörper 3 eine Einheit bilden kann. Das Kolbenschuhmittelglied 5 ist mit Verlängerungen 6 versehen, die sich parallel oder im wesentlichen parallel zu der Achse des entsprechenden Walzenschwenkkörpers 3 in beiden Richtungen erstrecken. DerWalzenschwenkkörper 3, verengter Kolbenschuhhals 4 und Kolbenschuhmittelglied 5 sindkleiner als derDurchmesserdesentsprechendenKolbens l, verengter Kolbenschuhhals 4 undKolbenschuhverlängerungen 6 sindkleineralsderentsprechenderadialeSchlitz 12, und Kolbenschuhmittelglied 5 ist kleiner als der entsprechende axiale Schlitz 19 (s.
Fig. 6 und 7). Die Kolbenschuhverlängerungen 6 können mit Verbreiterungen 17 versehen sein. Die Verbreiterungen 17 und/oder die Kolbenschuhverlängerungen 6 können mit dem Kolbenschuhmittelglied 5, dem verengten Kolbenschuhhals 4 und dem Walzenschwenkkörper 3 eine Einheit bilden. Wenn jedoch Verbreiterungen 17 vorgesehen sind, dann sind sie in bezug auf die Achse des Rotors 21 vom Kolbenschuhmittelglied 5 entfernt. Äussere Leitflächen 7 erstrecken sich über das Kolbenschuhmittelglied 5, über alle Kolbenschuhverlängerungen 6 und, wenn Verbreiterungen 17 vorgesehen sind, auch über diese. Innere Führungsflächen 8 sind an den Kolbenschuhverlängerungen 6 oder an den
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SowohldieKolbenschuhverlängerungenDer äussere Durchmesser des Kolbens 1 bildet die Kolbenwand. Die Kolbenwand erstreckt sich auch über den Teil des Kolbens, in welchem die Querbohrung 10 angebracht ist.
Wie besonders aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, ist der Rotor 21 mit radialen Zylindern 18 üblicher Bauart versehen. Jeder Zylinder 18 besitzt einen sich in axialer Richtung erstreckenden Schlitz 19.
Diese Schlitze 19 können den entsprechenden Walzenschwenkkörper 3, den verengten Kolbenschuhhals 4, das Kolbenschuhmittelglied 5 und/oder die Kolbenschuhverlängerungen 6, bzw. den schwenkbarenKolbenschuh 2 aufnehmen. Die Schlitze 19 werden radial von aussen in den Rotor 21 eingearbeitet und erstrecken sich im wesentlichen parallel zu der Achse des Rotors 21 durch den entsprechenden Zylinder 18.
Der radial äussere Teil des Rotors 21 ist in axialer Richtung so stark geschmälert, dass der verbleibende Teil schmäler ist als der Durchmesser des Zylinders 18, er bildet den verschmälerten äusseren Teil 60. Der beschriebene, sich in axialer Richtung erstreckende Schlitz 19 ist schmäler als der Durchmesser des entsprechenden Zylinders 18, in den sich der axial erstreckende Schlitz 19 erstreckt. Daher bleibt ein Teil der Wand des entsprechenden Zylinders 18 durch die Anbringung des Schlitzes 19 unversehrt. Dieser únversehrte Teil der Wand des Zylinders 18 bildet die sich in radialer Richtung erstreckende Führungswand 20.
Wenn der Kolben 1 in den Zylinder 18 hineingeführt wird, wird die äussere Wand des Kolbens 1 durch die Wand des Zylinders 18 geführt. Der Kolben 1 hat, wie üblich, gleichen oder etwas klei-
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ders gleiten, in dem sie durch die Zylinderwände und die sich radial erstreckende Führungswand 20 geführt werden, während der Kolben 1 sich radial nach innen und nach aussen in dem Zylinder 18 bewegt. Das ermöglicht sehr grosse Kolbenhübe und eine stabile Kolbenführung sowie die Fähigkeit tangentiale Kräfte oder Kraftkomponenten, die senkrecht oder nahezu senkrecht auf der Kolbenachse stehen, auszuhalten und zu leiten.
Wie aus den Fig. 22 und 23 ersichtlich ist, ist der Rotor 21 in gewohnter Weise im Gehäuse 52 der Maschine angebracht. Der Schaft 53 und der Rotor 21 können eine Einheit bilden oder durch Kupplungen 56 miteinander verbunden sein. Der Schaft 53 ist durch Lager 55 gehaltert. Der Schaft 53 kann den Rotor 21 oder der Rotor 21 kann den Schaft 53 antreiben, wie dies allgemein üblich ist. Ein Steuerzapfen 54 kann in der Mittelbohrung des Rotors 21 vorgesehen sein, Kanäle 58 und 59 können in dem Zapfen 54 vorgesehen sein. Gas oder Flüssigkeit können durch einen der Kanäle 58 oder 59 in die entsprechenden Zylinder 18 oder aus ihnen heraus durch den andern der beiden Kanäle 58 und 59 gelangen. Solche im Steuerzapfen angeordnete Druckmittelkanäle sind auch bereits bekannt.
Die Justierungsanordnung 57 a - c mit ihrer Vielzahl von Teilen kann auch im Gehäuse 52 zur Justierung des Kolbenhubes angebracht sein. Wenn die Maschine keine Justierungsanordnung 57 a - c besitzt, können die Führungsglieder zur Führung der Kolben oder schwenkbaren Kolbenschuhe innerhalb oder ausserhalb befestigt sein.
Nach demAusführungsbeispiel der Fig. 22 und 23 sind in der Maschine wenigstens zwei Tragringe 43 vorgesehen und jeder Tragring 43 wird von einem entsprechenden radialen Lager 47 getragen. Diese Lager 47 können innerhalb der Justierungsanordnung 57 a-c angebracht sein. Die beschriebenen
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Anderseits können der Kolben 1 und der schwenkbare Kolbenschuh 2, wie aus der Fig. 23 ersichtlich ist, sich in ihrer äussersten radialen Stellung sehr weit nach aussen bewegen. Selbst bei grosser radialer Auswärtsbewegung wird der Kolben durch die radialen Führungswände 20 geführt. Sogar bei
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grossenHübenstabil, zu sehr hohen radialen, nach innen gerichteten Kräften fähig, weil auch bei grösstem Schwenk- winkel des schwenkbaren Kolbenschuhes 2 in bezug auf den Kolben 1 die Resultierende der Stoss- kräfte, die im wesentlichen senkrecht auf dem benachbarten Teil der inneren Führungsflächen 46 steht, die äussere Wand des Kolbens l oder den Teil 26 der Kolbenwand sicher an der Wand des Zylin- ders 18 oder an der sich in radialer Richtung erstreckenden Führungswand 20 trifft.
Diese Stabili- tät bewirkt nicht nur die Möglichkeit sehr grosser Kolbenhübe, sondern auch die Möglichkeit sehr grosser
Stosskräfte.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, trifft jeder Teil der Führungselemente der schwenkbaren Kolben- schuhe oder der Kolben, die Stoss- oder Zugkräfte zu übertragen haben, auf zugeordnete, ausreichend di- mensionierte Führungsflächen. Dadurch wird die Fähigkeit erzeugt, relativ zueinander mit geringerer Reibung zu gleiten und zu gleicher Zeit grosse Kräfte zu übertragen.
Es ist daher gemäss der Erfindung möglich, rotierende Radialkolbenmaschinen mit sehr grossen Kräf- ten und sehr grossen Verdrängungen zu versehen, da die Erfindung aussergewöhnlich lange Kolbenhübe er- möglicht. Auf Grund der Möglichkeit grosser Kolbenhübe in erfindungsgemässen Rotationsmaschinen können derartige Maschinen relativ einfach und mit geringem Aufwand von Arbeit und Material gebaut wer- den. Da anderseits in erfindungsgemässen Maschinen starke Stoss- und Zugkräfte möglich sind, können in derartigen Maschinen hohe Drücke zur Anwendung kommen.
Die Verkleinerung der äusseren Dimensionen der Maschine, die Stabilität des Führungssystems, die Kolbenanordnung mit schwenkbarem Kolbenschuh und die grossen Kolbenhübe ermöglichen eine grosse Ausgangsleistung bei relativ geringer Reibung. Dadurch wird ein hoher Wirkungsgrad der Maschine erreicht. Die Stabilität der schwenkbarenKplbenschuhe und die Fuhrung durchFlächen ermöglicht eine hohe Lebensdauer der Maschine und ihrer Teile. Jede Deformation von Kolbenschuhen oder Kolbenbolzen der gewöhnlichen Maschinen wird vermieden, und auch Führungselemente der Kolben oder für die Kolben, die einen gewissen Platz und verhältnismässig hohe Relativgeschwindigkeit gegen benachbarte Teile-wie in den bisherigen Maschinen - benötigen, sind vermieden.
Weitere Gegenstände und Merkmale der Erfindung sind aus den Figuren ersichtlich. Der Kolbenkanal 15 kann durch den Kolben 1 geführt sein. Das Medium kann aus dem Zylinder 18 in den Kolbenkanal 15 gelangen. Im schwenkbaren Kolbenschuh 2 kann der Kolbenschuhkanal 16 vorgesehen sein. Mindestens eine Aussparung 23 kann in der äusseren Führungsfläche 7 desKolbenschuhes 2 vorgesehen sein. Die äussere Aussparung 23 kann sich in das Kolbenschuhmittelglied 5 oder auch in die Kolbenschuhverlängerung 6 oder in die Kolbenschuhverbreiterung 17 erstrecken. Der Kolbenschuhkanal 16 kann mit der äusserenAussparung 23 und mit dem Kolbenkanal 15 verbunden sein.
Daher kann das Medium aus dem Zylinder 18 durch den Kolbenkanal 15 und durch den Kolbenschuhkanal 16 in die äussere Aussparung 23 gelangen. Dieses Medium ist im Stande. die äusseren Führungsflächen 7 und/oder die inneren Führungsflächen 46 zu ölen. Die äussere Aussparung 23 kann so gross dimensioniert sein, dass in ihr Mediumsdruckkräfte auftreten, welche solche Mediumskräfte, die am Grund des Kolbens 1 aus dem Zylinder 18 heraus radial nach auswärts wirken, teilweise oder vollständig aufheben können. In solchen Fällen werden die radial nach innen stossenden Kräfte durch die
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Die Ölung oder die balancierenden Aussparungen können auch in den inneren Führungsflächen 8 angebracht sein, und mit den äusseren Aussparungen 23 oder mit dem Kanal 16 des schwenkbaren Kolbenschuhes verbunden sein.
Eine Mittelaussparung 22 kann zwischen dem Kolben 1 und dem Walzenschwenkkörper 3 vor-
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sein, und kann sich in den Kolben l oder in den Walzenschwenkkörperrungen 22 und 37 gelangen und die Wand der Querbohrung 10 und die äussere Fläche des Walzenschwenkkörpers 3 oder alle beide ölen. Die Mediumskräfte in der Mittelaussparung 22 können auch wenigstens teilweise dieKräfte zwischen dem schwenkbarenKolbenschuh 2 und dem Kolben 1 wäh- rend des radial nach innen gerichteten Stosses des schwenkbaren Kolbenschuhes 2 und des Kolbens 1 verkleinern.
Wenn die entsprechendenAussparungen 22,37 und die Kanäle 15,16 geeignet dimensioniertundangebrachtsind, kannerreichtwerden,dassvomGrundedesKolbens1radialnachaus-
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wärts wirkende Mediumskräfte und die Zentrifugalkräfte des Kolbens 1 und des schwenkbaren Kolbenschuhes 2 durch die infolge des in der äusserenAussparung 23 unterDruck stehenden Mediums entgegenwirkende Kräfte nahezu oder teilweise ausgeglichen werden. Die Kolbenanordnung mitschwenkbarem Kolbenschuh schwimmt dann beinahe in unter Druck stehenden Mediumbetten ; und die Reibung zwischen den äusseren Führungsflächen 7 und der inneren Führungsfläche 46 ist wesentlich herabgesetzt.
Derartige Druckfelder in den äusseren Aussparungen 23 sind betriebssicher, da die Stabilität des schwenkbaren Kolbenschuhes Deformationen oder Störungen der äusseren Aussparungen 23 bei Belastungen vermeidet.
DasAusführungsbeispiel der Fig. 24 und 25 zeigt, dass es gemäss der Erfindung möglich ist, die Fähigkeit eines schwenkbaren Kolbenschuhes 2 innerhalb der Querbohrung 10 des Kolbens 1 in axialer Richtung zu gleiten, zu unterbinden. Um das zu erreichen, wird der Walzenschwenkkörper 3 des schwenkbaren Kolbenschuhes 2 durch Parallelbewegung zur Achse der Querbohrung 10 in die Querbohrung 10 bis in eine nahezu zentrale Lage eingesetzt. Nachdem der schwenkbare Kolbenschuh 2 seine Lage erreicht hat, wird der Kolbenstöpsel 48 in die Mittelbohrung des Kolbens 1 eingeführt,
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so weit durch diese Mittelbohrunggeschoben, bis derKolbenstöpselbareKolbenschuh 2 innerhalb der Querbohrung 10 im begrenzten, aber notwendigen Umfang schwen- ken kann, ohne durch den Kolbenstöpsel 48 behindert zu werden.
Da der Kolbenstöpsel 48 in die innere Aussparung 37 des schwenkbaren Kolbenschuhes hineinragt, wird der Kolbenschuh 2 an zur Achse der Querbohrung 10 parallelen Bewegungen durch die Wände des Kolbenstöpsels 48 und der inneren Aussparung 37 gehindert. Der Kolbenstöpsel 48 kann einen Stöpselsitz 50 besitzen, der die Lage des Stöpsels 48 im Kolben 1 und in der inneren Aussparung 37 des schwenkbaren Kolbenschuhes festlegt.
Ein Haltering 51 kann in einer radialen Aussparung in der Mittelbohrung des Kolbens 1 eingelegt oder eingepresst sein, um den Kolbenstöpsel 48 im Kolben 1 zu befestigen, wodurch ein gelegentliches Auseinanderfallen von Kolben 1 und Kolbenstopsel 48 während des Maschinenbetriebes verhindert wird. Ein Stöpselkanal 49 kann innerhalb des Stöpsels 48 vorgesehen sein, er kann die Funktionen des Kolbenkanals 15 übernehmen. Am unteren Ende kann der Kolben 1 konisch oder trichterförmig ausgebildet sein, damit er sich bei seiner innersten Lage in die Rotorfenster erstrecken kann. Dadurch kann ein toter Raum in den Zylinderzellen und den Zylinderfenstern vermieden und der innere Druckverlust eingeschränkt werden.
Das erfindungsgemässe Ausführungsbeispiel der Fig. 8-20 zeigt einen aus einer Anzahl von Einzelteilen bestehenden und aus ihnen zusammengesetzten schwenkbaren Kolbenschuh 2. Das Kennzeichen dieses Kolbenschuhes besteht darin, dass er leicht durch gewöhnliche, maschinelle Werkzeuge hergestellt werden kann. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht auch den Gebrauch vonverschiedenenMaterialienfürdenWalzenschwenkkörper 3 und die andern Bestandteile des schwenkbaren Kolbenschuhes. Wenn jedoch das Ausführungsbeispiel der Fig. 8-20 benutzt wird, so ist zu beachten, dass hiebei die äussere Fläche des Walzenschwenkkörpers 28 vergleichsweise kleiner ist als dieje-
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des WalzenschwenkkörpersDerWalzenschwenkkörper 28 istanseinenaxialenEndenmit je einemZylinderschaft 36 (Fig. 17 und 19) versehen.
Der Walzenschwenkkörperkanal 31 ist ebenfalls im Walzenschwenkkörper 28 vorgesehen, er übernimmt und führt die Funktionen des Kanals 16 des schwenkbaren Kolbenschuhes der ändern Ausführungsbeispiele aus. Der Walzenschwenkkörper 28 kann zusätzlich mit der Bohrung 38 versehen sein, die sich in radialer Richtung von aussen in den Walzenschwenkkörper 28 erstreckt. Der äussere Teil 27 des schwenkbaren Kolbenschuhes übernimmt die Funktionen des Kolbenschuhmittelglie- des 5 und/oder des verengten Kolbenschuhhalses 4 der andern Ausführungsbeispiele, er kann eben- falls mit Kolbenschuhverlängerungen 6 inbeidenaxialenRichtungen versehen sein.
Der äussere Teil 27 kann ebenfalls mit Kanälen 16, mit der äusseren Führungsfläche 7 und mit einer äusseren Vertiefung 23 oder mit mehreren äusseren Vertiefungen versehen sein. Die Funktionen dieser Teile sind bereits aus den früheren erfindungsgemässen Ausführungsbeispielen bekannt. Zusätzlich ist am äusseren Teil 27 des schwenkbaren Kolbenschuhes die innere Auflagefläche 41 angebracht, sie stimmt überein mit dem äusseren Durchmesser des Walzenschwenkkörpers 28. Der äussere Teil 27 kann zusätzlich mit einer Bohrung 40 versehen sein. Diese Bohrung 40 und die Bohrung 38 des Walzenschwenkkörpers 28 können das Verbindungsrohr 29 aufnehmen. Das Verbindungsrohr 29 kann mit einem Kanal 32 versehen sein.
Das Verbindungsrohr 29 kann in die Bohrung 38 eingesetzt sein, und der äussere Teil 27 kann auf dem Walzenschwenkkörper 28 aufgesetzt sein, wodurch das Ver-
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bindungsrohr 29 sich in die Bohrung 40 erstreckt. Durch diese Verbindungsart werden maximale und peripheriale Bewegungen zwischen dem Walzenschwenkkörper 28 und dem äusseren Teil 27 durch das Verbindungsrohr 29 vermieden. Der Kanal 16 des äusseren Teiles 27, der Kanal 32 und der
Kanal 31 im Walzenschwenkkörper übernehmen und führen aus die Funktionen des Kolbenschuhka- nals 16, die von den andern Ausführungsbeispielen bekannt sind. Die seitlichen Kolbenschuhteile 30 sind mit Bohrungen 33 versehen, die derart ausgeführt und angeordnet sind, dass sie den Zylinder- schaft 36 des Walzenschwenkkörpers 28 vorzugsweisemitguter Passung aufnehmen können.
Die seit- lichen Teile 30 sind auch mit Führungsflächen 35 ausgerüstet, die ihrerseits mit äusseren Führungs- flächen 34 und innerenFührungsflächen 8 versehen sind. Die seitlichen äusserenFührungsflächen 34 passen in radialer Richtung von innen in die Kolbenschuhverlängerungen 6 und/oder in die Verbreite- rungen 17 der äusseren Teile 27 des schwenkbarenKolbenschuhes. Die innere Führungsfläche 8 der seitlichen Teile 30 übernimmt und erfüllt die Funktionen der aus den früheren Ausführungsbeispielen bekannten inneren Führungsflächen 8. Je ein seitlicher Teil 30 ist auf je einem axialen Ende des äusseren Teiles 27 und des Walzenschwenkkörpers 28 aufgepasst, wobei er den entsprechenden Zy- linderschaft 36 des Walzenschwenkkörpers 28 aufnimmt.
Danach ist die Montage des Ausführungs- beispieles der Fig. 8-20 vollständig, und die äusseren Teile 27, der Walzenschwenkkörper 28, das
Verbindungsrohr 29 und die seitlichen Teile 30 bilden zusammen einen schwenkbaren Kolbenschuh, der dem Kolbenschuh der andern Figuren gleicht. Wenn ein den Fig. 8-20 gemässes Ausführungsbeispiel des schwenkbaren Kolbenschuhes in einer Rotationsmaschine eingebaut ist, wird jedes Auseinanderfallen der Teile eines solchen schwenkbaren Kolbenschuhes durch die seitlichen Führungsflächen 45 und die inneren Führungsflächen 46 verhindert.
In einem in den Fig. 26 - 29 gezeigten andern Ausführungsbeispiel wird ein kugelförmiger Schwenk- körper 62 desKolbenschuhes 2 mit einem sphärischen Kolbenschuhsitz, der im Kolben 61 vorge- sehen ist, verbunden. Eine axial sich erstreckende Bohrung ist von aussen durch den Kolben 61 vorgesehen, sie reicht in den oder bis zu dem sphärischen Kolbenschuhsitz des Kolbens 61. Diese Bohrung ist vorzugsweise zylindrisch und kann mit mindestens einer radialen Nut, die sich in den Kolben 61 hinein- erstreckt, versehen sein. Der verengte Kolbenschuhhals 4 erstreckt sich von dem Kolbenschwenkkör- per 62 bis in das Kolbenschuhmittelglied 5 und verbindet beide miteinander.
Der Kolbenschwenkkörper 62 wird in dem Kolben 61 vorzugsweise durch den Halteschnappring 63 gehalten. Dieser Ring 63 kann in die in dem Kolben 61 angebrachte ringförmige Nut schnappen. Der Ring 63 kann mit dem inneren Halteteil 64 versehen sein. Der innere Halteteil 64 kann zwecks gleitender Verbindung mit dem Kugelteil des schwenkbaren Kolbenschuhes 62 entsprechend geformt und dimensioniert sein. Der Haltering 63 kann auch mit einer Anzahl äusserer Teile 65 versehen sein. Diese äusseren Teile 65 sind so gestaltet, dass sie vonderentsprechendenRingnut im Kolben 61 aufgenommen werden können. Der Schlitz 66 kann an dem Schnappring 63 vorgesehen sein, damit dieser in radialer Richtung flexibler ist.
Der Schnappring 63 ist vorzugsweise aus federndem Material hergestellt, um durch eine Deformation des Schnappringes 63 ein sanftes Einlegen oder Einpressen in die entsprechende Ringnut des Kolbens 61 zu ermöglichen. Die andern Teile, wie 15, 37, 4,5, 6,16, 23 und 17, sind schon in den vorhergehenden Figuren gezeigt, sie führen die gleiche Funktion wie in den andern Fig. 1 - 25 aus. In den Fig. 26 und 28 wird gezeigt, dass in der äusseren Füh- rungsfläche 7 des schwenkbaren Kolbenschuhes 2 eine Nut 67 zur Begrenzung des Mediumdruckes vorgesehen ist. Ähnliche Nuten können auch in den in den Fig. 1 - 25 gezeigten schwenkbaren Kolben- schuhen vorgesehen sein.
Wenn unter Druck stehendes Medium in den äusseren Aussparungen 23 steht, tritt das Medium in den Spielraum zwischen der äusseren Führungsfläche 7 des Kolbenschuhes 2 und der entsprechenden inneren Führungsfläche ein. Es tritt ein Druckabfall auf zwischen den erwähnten Flächen höheren Druckes in der Nähe der äusseren Aussparungen 23, wobei der Druck mit steigender Entfernung von der äusserenAussparung 23 allmählich kleiner wird. Durch die Mediumdruck-Begrenzungsnuten 67 können die Grösse desDruckabfallgebietes und die Stärke des Mediumdruckes aus den äusseren Aussparungen 23 heraus, begrenzt werden. Diese Begrenzung ist wichtig für die Berechnung und den Entwurf.
Der Ort und die Grösse der Mediumdruck-Begrenzungsnuten haben einen wichtigen Einfluss auf die Grösse, den Ort und die Stärke der Kräfte vom unter Druck stehenden Medium, das radial nach innen gegen den entsprechenden schwenkbaren Kolbenschuh 2 arbeitet.
Die Ausführungsbeispiele der Fig. 8 - 20 und 26 - 29 können sehr leicht mit gewöhnlichen Maschinenwerkzeugenmaschinell hergestellt werden. Diese werden daher oft für Rotationsmaschinen vorgezogen.
Aber sie können nicht die maximalen radialen Drücke aushalten, wie die Anordnungen gemäss den Fig. 1 - 5 und 22 - 25. Die Anordnungen der Fig. 1 - 5 und 22 - 25 sichern ein Maximum von Tragflächen
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des schwenkbaren Kolbenschuhes im Kolben, wodurch die Möglichkeit maximaler, radial nach innen sto- ssender Kräfte gesichert ist. Die Anordnungen nach den Fig. 8-20 und 26 - 29 unterscheiden sich von den Anordnungen der Fig. 1 - 5 und 22 - 25 durch die Grösse und die Form der Kolbenschuhsitze, weil diese bei den erstgenannten eine kleinere Ausbildung haben als bei den letzteren.
Daher können die letzteren weit grösseren, radial nach innen wirkenden Kräften widerstehen, als die Anordnungen nach den Fig. 8-20 und 26 - 29. Es ist daher zweckmässig, diese Tatsache beim Entwurf und der Herstellung von Rotationsmaschinen zu beachten.
Diese Verbesserungen von Kolben, schwenkbaren Kolbenschuhen und Führungsflächen für Kolben und/oder Kolbenschuhe sind sehr wirkungsvoll. Sie können in ölhydraulischen Pumpen ; Motoren, Transmissionen und andern flüssigkeitsgetriebenen Pumpen. Motoren, Transmissionen od. dgl. sowie weiterhin für rotierende Kolbenmaschinen, die in ihren Zylinderzellen mit Gasen arbeiten, z. B. Gas-, Dampf-
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durch Kanäle in Steuerzapfen, Steuerkörpern, Steuerflächen od. ähnl. in Zylinder hinein-oder aus Zylindern herausfliesst, ebenso wie in Maschinen, bei denen Ventile die Eingänge oder Ausgänge von Zylindern versperren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rotationsmaschine mit im Rotor im wesentlichen radial angeordneten Zylindern und in diesen periodisch hin-und herbewegten Kolben mit schwenkbar angesetzten Kolbenschuhen, dadurch ge- kennzeichnet, dass an jedem Kolbenschuh (2) über einem Schwenkzapfen (3) ein in Richtung der Hauptachse vorstehendes Mittelstück (5) angeordnet ist, welches schmäler ist als die am Rotor (21) achsenparallel und quer durch je einen Zylinder (18) angebrachten Führungsschlitze (19).
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Rotary piston machine
The invention relates to a rotary machine with cylinders arranged essentially radially in the rotor and pistons in these cylinders, which are periodically moved to and fro, with pivotably attached piston shoes.
From the German patent specification No. 242140 a piston machine with a plurality of radially and rotatably arranged cylinders is known, in which the piston by push rods on one to one for
Main axis parallel axis rotatable body are articulated with which the cylinder containing
Body is coupled in such a way that the two bodies are independent of their center distance with the same
Can rotate angular velocity; With this arrangement, however, the body that is articulated to the push rods cannot dip into the rotor, so that only a limited piston stroke is possible and thus no high performance or efficiency can be achieved. Furthermore, in the brit.
Patent specification No. 505, 142 describes a rotary machine with cylinders arranged radially in the rotor, in which pistons with pivotably attached piston shoes periodically move back and forth, the neck of the piston shoe entering a tapered bore on the piston when the machine rotates can; In this system too, the piston shoe itself cannot enter the rotor, which again limits the piston stroke.
According to the invention, these disadvantages are avoided in rotary machines of the type described in that a central piece projecting in the direction of the main axis is arranged on each piston shoe above a pivot pin, which is narrower than that on the rotor axially parallel and transversely through a cylinder attached guide slots. A bearing bore that is open at the top and parallel to the center piece of the piston shoe is preferably provided in the piston head, which surrounds the inserted pivot pin of the piston shoe by more than 1800 so that the piston shoe can be pivoted against the piston.
In a preferred embodiment of the rotary machine, it is now as large as possible to achieve this
Piston strokes on each piston shoe between the pivot pin and the upper center piece, a narrowed neck is arranged, which is narrower than the transverse slot of the bearing bore made in the piston head. Furthermore, a stopper can be inserted in the piston which extends as far as the central recess of the pivot pin of the associated piston shoe.
Furthermore, in this rotary machine the pivotable piston shoe can consist of a pivot cylinder which carries an outer part and preferably two side parts adapted to the same. This pivot cylinder preferably engages with axial pins between the side parts of the piston shoe.
Swivel cylinder, side parts and outer part of the piston shoe can be held together by guides, with a connecting tube being inserted between the outer part and swivel cylinder.
In a particularly advantageous embodiment of the rotary machine, each piston is provided with at least one pressure medium line and one pressure field, the center piece of each piston shoe also with at least one pressure medium line and finally its outer guide surfaces with at least one pressure compensation field.
The rotary machine constructed according to the invention is very simple and cheap, but nevertheless extremely accurate to manufacture; As a result of the low-friction arrangement of the pistons and piston shoes, a particularly long piston guide with maximum stroke paths is guaranteed even with small machine dimensions; the machine is therefore suitable for the highest loads where it is still deformation-free and
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can work properly and reliably.
Several exemplary embodiments of the rotary machine according to the invention are shown in the drawings. The figures show: FIGS. 1, 2 and 3 a piston with a pivotable piston shoe in both main axial sections and in plan view; 4 and 5 the associated piston alone, again in both axial sections; 6 and 7 the rotor of a rotor liquid machine in axial center section and in cross section VII-VII of FIG. 6; 8 and 9 show a piston with a different design of the pivotable piston shoe in both axial sections;
FIGS. 10-14 the pivotable piston shoe according to FIGS. 8, 9 alone or the outer part of the same in both middle sections and in a top view (FIG. 14); 15 and 16 one of the longitudinal parts of this piston shoe in a view or
Cut ; 17-20 the roller swivel body of the same piston shoe in longitudinal section and cross-section and in both views; 21 shows the connecting pipe inserted in the piston shoe to the roller body and head, in section; 22 and 23 a complete rotary machine in a central section or
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26, 27 and 28 show a further embodiment of the piston in both axial sections and in plan view and finally FIG. 29 shows the snap ring for this piston.
The piston is denoted by 1 in all figures. As can be seen from FIGS. 4 and 5, the piston 1 is provided with a transverse bore 10 perpendicular to its axis; up to which the radial slot 12 extends from the outside or above.
The upper part of the piston 1 is cut off so far. that only the backs 13 of the piston shoe seat, which partially surround the transverse bore 10, are retained. The backs of the piston shoe seats are provided with flattened surfaces 25 in order to avoid sharp corners. The piston is smooth along its entire length, u. between. Also at the level of the back 13, as can be seen from FIGS. 4, 5 and others. The walls of the transverse bore 10 form the seat for the piston shoe. The parts of the wall of the transverse bore 10 adjacent to the back 13 form the tension seats 9.
The center line of the transverse bore 10 shows position 11, the center line is perpendicular to the center line of the corresponding piston. The parts of the piston 1 which lie above or radially outside the center line 11 form the already mentioned backs 13 of the piston shoe seats with the corresponding tension seats 9. These latter two are important components of the pivotable piston shoe arrangement according to the invention.
This becomes evident when one considers that the tension seats 9 are parts of the walls of the transverse bore which form the piston shoe seats.
The radially extending slot 12 is smaller than the diameter of the transverse bore 10.
From FIGS. 1, 2, 3 and others it can be seen that the pivotable piston shoe 2 is connected to the piston 1 and is carried by it. The pivotable piston shoe 2 is provided with a roller pivot body 3 and a narrowed piston shoe neck 4. The narrowed neck 4 extends upward or radially outward from the roller pivot body 3. The narrowed neck 4 is smaller than the diameter of the corresponding roller pivot body 3. The roller pivot body 3 is cylindrical with a constant radius with respect to its axis. The narrowed neck 4 and the roller pivot body 3 can form a unit.
The diameter of the roller pivot body 3 is equal to or slightly smaller than the diameter of the corresponding transverse bore 10 of the corresponding piston 1, but larger than the corresponding slot 12. Therefore, the roller pivot body 3 can be inserted into the transverse bore 10 and moved therein parallel to the axis of the transverse bore 10. The roller pivot body 3 can swing or pivot to a limited extent about its own axis while it is supported by the transverse bore 10 and lies in it.
While the pivotable piston shoe 2 according to the invention is carried by the piston 1 and can swing about the axis of its roller pivot body 3, very large ones can be radially inwardly
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Forces from the piston shoe A feature of the invention is that deformations of the pistons or piston shoes are avoided by the described arrangement of pistons with a pivotable piston shoe. However, the arrangement according to the invention can transmit not only forces directed radially inward, but also forces directed radially outward. The transmission of the radially outwardly directed forces takes place between the tension seat 9, the back 13 and the adjacent parts of the outer surface of the corresponding roller swivel body 3.
Therefore, when the pivotable piston shoe 2 moves radially outward, it also pulls the piston 1 outward.
Above or radially outside the narrowed piston shoe neck 4 is the piston shoe center
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member 5 arranged; which can form a unit with the narrowed piston shoe neck 4 and the roller pivot body 3. The piston shoe middle member 5 is provided with extensions 6 which extend parallel or substantially parallel to the axis of the corresponding roller pivot body 3 in both directions. The roller pivot body 3, narrowed piston shoe neck 4 and piston shoe center member 5 are smaller than the diameter of the corresponding piston 1, narrowed piston shoe neck 4 and piston shoe extensions 6 are smaller than the corresponding radial slot 12, and piston shoe center member 5 is smaller than the corresponding axial slot 19 (see Fig.
6 and 7). The piston shoe extensions 6 can be provided with widenings 17. The widenings 17 and / or the piston shoe extensions 6 can form a unit with the piston shoe middle member 5, the narrowed piston shoe neck 4 and the roller swivel body 3. If, however, widenings 17 are provided, then they are removed from the piston shoe middle member 5 with respect to the axis of the rotor 21. Outer guide surfaces 7 extend over the piston shoe middle member 5, over all piston shoe extensions 6 and, if widenings 17 are provided, also over them. Inner guide surfaces 8 are on the piston shoe extensions 6 or on the
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Both the piston shoe extensions and the outer diameter of the piston 1 form the piston wall. The piston wall also extends over the part of the piston in which the transverse bore 10 is made.
As can be seen in particular from FIGS. 6 and 7, the rotor 21 is provided with radial cylinders 18 of conventional design. Each cylinder 18 has a slot 19 extending in the axial direction.
These slots 19 can accommodate the corresponding roller pivot body 3, the narrowed piston shoe neck 4, the piston shoe middle member 5 and / or the piston shoe extensions 6 or the pivotable piston shoe 2. The slots 19 are machined radially from the outside into the rotor 21 and extend essentially parallel to the axis of the rotor 21 through the corresponding cylinder 18.
The radially outer part of the rotor 21 is so greatly narrowed in the axial direction that the remaining part is narrower than the diameter of the cylinder 18, it forms the narrowed outer part 60. The described, axially extending slot 19 is narrower than the Diameter of the corresponding cylinder 18 into which the axially extending slot 19 extends. Therefore part of the wall of the corresponding cylinder 18 remains intact due to the application of the slot 19. This undamaged part of the wall of the cylinder 18 forms the guide wall 20 extending in the radial direction.
When the piston 1 is guided into the cylinder 18, the outer wall of the piston 1 is guided through the wall of the cylinder 18. As usual, the piston 1 has the same or slightly smaller
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they slide by being guided by the cylinder walls and the radially extending guide wall 20 while the piston 1 moves radially inward and outward in the cylinder 18. This enables very large piston strokes and stable piston guidance as well as the ability to withstand and direct tangential forces or force components that are perpendicular or almost perpendicular to the piston axis.
As can be seen from FIGS. 22 and 23, the rotor 21 is attached in the usual manner in the housing 52 of the machine. The shaft 53 and the rotor 21 can form a unit or be connected to one another by couplings 56. The shaft 53 is supported by bearings 55. The shaft 53 can drive the rotor 21 or the rotor 21 can drive the shaft 53, as is common practice. A control pin 54 can be provided in the central bore of the rotor 21, channels 58 and 59 can be provided in the pin 54. Gas or liquid can pass through one of the channels 58 or 59 into the corresponding cylinder 18 or out of them through the other of the two channels 58 and 59. Such pressure medium channels arranged in the control pin are also already known.
The adjustment arrangement 57 a - c with its large number of parts can also be fitted in the housing 52 for adjusting the piston stroke. If the machine does not have an adjustment arrangement 57 a - c, the guide members for guiding the pistons or pivotable piston shoes can be attached inside or outside.
According to the embodiment of Figs. 22 and 23, at least two support rings 43 are provided in the machine and each support ring 43 is carried by a corresponding radial bearing 47. These bearings 47 can be mounted within the adjustment assembly 57 a-c. The described
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On the other hand, as can be seen from FIG. 23, the piston 1 and the pivotable piston shoe 2 can move very far outward in their outermost radial position. Even with a large radial outward movement, the piston is guided by the radial guide walls 20. Even at
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Stable large strokes, capable of very high radial, inwardly directed forces, because the resultant of the impact forces, which is essentially perpendicular to the adjacent part of the inner guide surfaces 46, even with the greatest pivot angle of the pivotable piston shoe 2 with respect to the piston 1 , the outer wall of the piston 1 or the part 26 of the piston wall securely meets the wall of the cylinder 18 or the guide wall 20 extending in the radial direction.
This stability creates not only the possibility of very large piston strokes, but also the possibility of very large ones
Impact forces.
As can be seen from the figures, each part of the guide elements of the pivotable piston shoes or the pistons, which have to transmit impact or tensile forces, encounters assigned, sufficiently dimensioned guide surfaces. This creates the ability to slide relative to one another with less friction and at the same time to transfer large forces.
According to the invention, it is therefore possible to provide rotating radial piston machines with very large forces and very large displacements, since the invention enables exceptionally long piston strokes. Because of the possibility of large piston strokes in rotary machines according to the invention, machines of this type can be built relatively simply and with little effort and material. Since, on the other hand, strong impact and tensile forces are possible in machines according to the invention, high pressures can be used in such machines.
The reduction in the outer dimensions of the machine, the stability of the guide system, the piston arrangement with the pivotable piston shoe and the large piston strokes enable a high output power with relatively low friction. This achieves a high degree of machine efficiency. The stability of the swiveling coupling shoes and the guidance through surfaces enable a long service life for the machine and its parts. Any deformation of piston shoes or piston pins of the usual machines is avoided, and guide elements for the pistons or for the pistons, which require a certain space and relatively high relative speed with respect to adjacent parts - as in previous machines - are avoided.
Further objects and features of the invention can be seen from the figures. The piston channel 15 can be guided through the piston 1. The medium can pass from the cylinder 18 into the piston channel 15. The piston shoe channel 16 can be provided in the pivotable piston shoe 2. At least one recess 23 can be provided in the outer guide surface 7 of the piston shoe 2. The outer recess 23 can extend into the piston shoe middle member 5 or also into the piston shoe extension 6 or into the piston shoe widening 17. The piston shoe channel 16 can be connected to the outer recess 23 and to the piston channel 15.
The medium can therefore pass from the cylinder 18 through the piston channel 15 and through the piston shoe channel 16 into the outer recess 23. This medium is capable. to oil the outer guide surfaces 7 and / or the inner guide surfaces 46. The outer recess 23 can be dimensioned so large that medium pressure forces occur in it which can partially or completely cancel out medium forces which act radially outward from the cylinder 18 at the base of the piston 1. In such cases, the forces pushing radially inwards are caused by the
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The oiling or the balancing recesses can also be provided in the inner guide surfaces 8 and connected to the outer recesses 23 or to the channel 16 of the pivotable piston shoe.
A central recess 22 can be provided between the piston 1 and the roller pivot body 3
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be, and can get into the piston 1 or into the roller pivot body stanchions 22 and 37 and oil the wall of the transverse bore 10 and the outer surface of the roller pivot body 3 or both. The medium forces in the central recess 22 can also at least partially reduce the forces between the pivotable piston shoe 2 and the piston 1 during the radially inwardly directed impact of the pivotable piston shoe 2 and the piston 1.
If the corresponding recesses 22, 37 and the channels 15, 16 are suitably dimensioned and fitted, it can be achieved that, for the reason of the piston 1, radially outwards
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medium forces acting downwards and the centrifugal forces of the piston 1 and the pivotable piston shoe 2 are almost or partially balanced by the counteracting forces in the outer recess 23 under pressure. The piston arrangement with the pivotable piston shoe then almost floats in media beds under pressure; and the friction between the outer guide surfaces 7 and the inner guide surface 46 is substantially reduced.
Such pressure fields in the outer recesses 23 are operationally reliable, since the stability of the pivotable piston shoe avoids deformations or disturbances of the outer recesses 23 in the event of loads.
The embodiment of FIGS. 24 and 25 shows that according to the invention it is possible to prevent the ability of a pivotable piston shoe 2 to slide in the axial direction within the transverse bore 10 of the piston 1. In order to achieve this, the roller pivot body 3 of the pivotable piston shoe 2 is inserted into the transverse bore 10 up to an almost central position by moving it parallel to the axis of the transverse bore 10. After the pivotable piston shoe 2 has reached its position, the piston stopper 48 is inserted into the central bore of the piston 1,
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Pushed through this central bore until the piston shoe 2, which can be tapped with a piston, can pivot within the transverse bore 10 to a limited but necessary extent without being hindered by the piston tappet 48.
Since the piston stopper 48 protrudes into the inner recess 37 of the pivotable piston shoe, the piston shoe 2 is prevented from moving parallel to the axis of the transverse bore 10 by the walls of the piston stopper 48 and the inner recess 37. The piston stopper 48 can have a stopper seat 50 which defines the position of the stopper 48 in the piston 1 and in the inner recess 37 of the pivotable piston shoe.
A retaining ring 51 can be inserted or pressed into a radial recess in the central bore of the piston 1 in order to fasten the piston stopper 48 in the piston 1, which prevents the piston 1 and piston stopper 48 from falling apart from time to time during machine operation. A plug channel 49 can be provided within the plug 48; it can take over the functions of the piston channel 15. At the lower end, the piston 1 can be conical or funnel-shaped so that it can extend into the rotor window in its innermost position. This avoids dead space in the cylinder cells and the cylinder windows and limits the internal pressure loss.
The exemplary embodiment according to the invention in FIGS. 8-20 shows a pivotable piston shoe 2 consisting of a number of individual parts and assembled from them. The characteristic of this piston shoe is that it can easily be produced using ordinary machine tools. This embodiment also enables the use of different materials for the roller pivot body 3 and the other components of the pivotable piston shoe. If, however, the embodiment of FIGS. 8-20 is used, it should be noted that the outer surface of the roller pivot body 28 is comparatively smaller than the
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The roller pivot body 28 is provided at each of its axial ends with a cylindrical shaft 36 (FIGS. 17 and 19).
The roller pivot body channel 31 is also provided in the roller pivot body 28; it takes over and performs the functions of the channel 16 of the pivotable piston shoe of the other exemplary embodiments. The roller pivot body 28 can additionally be provided with the bore 38 which extends in the radial direction from the outside into the roller pivot body 28. The outer part 27 of the pivotable piston shoe takes on the functions of the piston shoe middle link 5 and / or the narrowed piston shoe neck 4 of the other exemplary embodiments; it can also be provided with piston shoe extensions 6 in both axial directions.
The outer part 27 can also be provided with channels 16, with the outer guide surface 7 and with an outer recess 23 or with several outer recesses. The functions of these parts are already known from the earlier exemplary embodiments according to the invention. In addition, the inner bearing surface 41 is attached to the outer part 27 of the pivotable piston shoe; it corresponds to the outer diameter of the roller pivot body 28. The outer part 27 can additionally be provided with a bore 40. This bore 40 and the bore 38 of the roller pivot body 28 can accommodate the connecting tube 29. The connecting pipe 29 can be provided with a channel 32.
The connecting tube 29 can be inserted into the bore 38, and the outer part 27 can be placed on the roller pivot body 28, whereby the connection
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connecting tube 29 extends into bore 40. This type of connection prevents maximum and peripheral movements between the roller pivot body 28 and the outer part 27 through the connecting tube 29. The channel 16 of the outer part 27, the channel 32 and the
Channel 31 in the roller swivel body take over and perform the functions of the piston shoe channel 16, which are known from the other exemplary embodiments. The lateral piston shoe parts 30 are provided with bores 33 which are designed and arranged in such a way that they can receive the cylindrical shaft 36 of the roller pivot body 28, preferably with a good fit.
The lateral parts 30 are also equipped with guide surfaces 35, which in turn are provided with outer guide surfaces 34 and inner guide surfaces 8. The lateral outer guide surfaces 34 fit in the radial direction from the inside into the piston shoe extensions 6 and / or into the widenings 17 of the outer parts 27 of the pivotable piston shoe. The inner guide surface 8 of the lateral parts 30 takes over and fulfills the functions of the inner guide surfaces 8 known from the earlier exemplary embodiments. Relief shaft 36 of the roller pivot body 28 receives.
Then the assembly of the embodiment of FIGS. 8-20 is complete, and the outer parts 27, the roller pivot body 28, the
The connecting pipe 29 and the side parts 30 together form a pivotable piston shoe which is similar to the piston shoe of the other figures. If an exemplary embodiment of the pivotable piston shoe according to FIGS. 8-20 is installed in a rotary machine, any falling apart of the parts of such a pivotable piston shoe is prevented by the lateral guide surfaces 45 and the inner guide surfaces 46.
In another exemplary embodiment shown in FIGS. 26-29, a spherical swivel body 62 of the piston shoe 2 is connected to a spherical piston shoe seat which is provided in the piston 61. An axially extending bore is provided from the outside through the piston 61; it extends into or up to the spherical piston shoe seat of the piston 61. This bore is preferably cylindrical and can have at least one radial groove that extends into the piston 61 , be provided. The narrowed piston shoe neck 4 extends from the piston pivot body 62 into the piston shoe middle member 5 and connects the two with one another.
The piston swivel body 62 is held in the piston 61 preferably by the retaining snap ring 63. This ring 63 can snap into the ring-shaped groove made in the piston 61. The ring 63 can be provided with the inner holding part 64. The inner holding part 64 can be shaped and dimensioned accordingly for the purpose of sliding connection with the ball part of the pivotable piston shoe 62. The retaining ring 63 can also be provided with a number of outer parts 65. These outer parts 65 are designed so that they can be received in the corresponding annular groove in the piston 61. The slot 66 can be provided on the snap ring 63 so that it is more flexible in the radial direction.
The snap ring 63 is preferably made of a resilient material in order to allow a gentle insertion or pressing into the corresponding annular groove of the piston 61 by deformation of the snap ring 63. The other parts, such as 15, 37, 4, 5, 6, 16, 23 and 17, are already shown in the previous figures; they perform the same function as in the other FIGS. 1 - 25. 26 and 28 show that a groove 67 is provided in the outer guide surface 7 of the pivotable piston shoe 2 to limit the medium pressure. Similar grooves can also be provided in the pivotable piston shoes shown in FIGS. 1-25.
When medium under pressure is in the outer recesses 23, the medium enters the clearance between the outer guide surface 7 of the piston shoe 2 and the corresponding inner guide surface. A pressure drop occurs between the mentioned areas of higher pressure in the vicinity of the outer cutouts 23, the pressure gradually decreasing as the distance from the outer cutout 23 increases. By means of the medium pressure limiting grooves 67, the size of the pressure drop area and the strength of the medium pressure from the outer recesses 23 can be limited. This limitation is important for calculation and design.
The location and the size of the medium pressure limiting grooves have an important influence on the size, the location and the strength of the forces of the pressurized medium, which works radially inwards against the corresponding pivotable piston shoe 2.
The embodiments of Figures 8-20 and 26-29 can be very easily machined with ordinary machine tools. These are therefore often preferred for rotary machines.
But they cannot withstand the maximum radial pressures like the arrangements according to FIGS. 1-5 and 22-25. The arrangements of FIGS. 1-5 and 22-25 ensure a maximum of airfoils
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of the pivotable piston shoe in the piston, which ensures the possibility of maximum forces pushing radially inwards. The arrangements according to FIGS. 8-20 and 26-29 differ from the arrangements in FIGS. 1-5 and 22-25 in the size and shape of the piston shoe seats, because these are smaller in the former than in the latter .
Therefore, the latter can withstand far greater radially inward forces than the arrangements of Figures 8-20 and 26-29. It is therefore useful to keep this fact in mind when designing and manufacturing rotary machines.
These improvements in pistons, pivotable piston shoes, and guide surfaces for pistons and / or piston shoes are very effective. They can be used in hydraulic pumps; Motors, transmissions and other liquid-driven pumps. Motors, transmissions or the like. And also for rotating piston machines that work with gases in their cylinder cells, e.g. B. gas, steam
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through channels in control pins, control bodies, control surfaces or the like. flows into or out of cylinders, as well as in machines in which valves block the inlets or outlets of cylinders.
PATENT CLAIMS:
1. Rotary machine with cylinders arranged essentially radially in the rotor and pistons that are periodically reciprocated with pivotably attached piston shoes, characterized in that on each piston shoe (2) a central piece protruding in the direction of the main axis via a pivot pin (3) (5) is arranged, which is narrower than the axis-parallel to the rotor (21) and transversely through a cylinder (18) attached guide slots (19).