„Fluidmaschine, insbesondere Hydromaschine“

Die Erfindung betrifft eine Fluidmaschine, insbesondere Hydromaschine, die mindestens eine Arbeitskammer umfasst, wobei ein Rotor durch ein Drehmoment oder durch ein Fluid, das zum Betrieb der Maschine auf einer Einlassseite in die mindestens eine Arbeitskammer hinein- und auf einer Auslassseite aus der mindestens einen Arbeitskammer herausströmt, drehbar ist.

WO 86/04683 Al beschreibt eine Fluidmaschine, bei der auf einer Einlass- und einer Auslassseite mehrere Ventilscheiben ein Einlass- sowie Auslassventil bilden. Jedes der Ventile umfasst eine erste Ventilplatte mit mehreren Einlass- sowie Auslassöffnungen, durch die das Fluid in Arbeitskammern ein- und ausströmen kann, und zwei weitere konzentrische Ventilplatten, von denen eine erste Ventilplatte ortsfest angeordnet ist und eine zweite Ventilplatte drehfest mit einer Welle der Fluidmaschine verbunden ist. Die Arbeitskammern werden zwischen einem „stationary ring gear“ und einem „rotor ring gear“ sowie zwischen dem „rotor ring gear“ und einem „ring gear“ gebildet und befinden sich in Strömungsrichtung zwischen dem Einlass- und dem Auslassventil.

Aus WO 2015/076716 Al ist eine als Motor oder Pumpe ausgebildete Fluidmaschine bekannt, bei der eine Rotation einer Welle durch eine lineare Bewegung von „pistons“ gegen Außenzähne („cam profile“) eines Rotorschaftaufsatzes erfolgt.

US 4,697,997 A offenbart eine Fluidmaschine, bei der eine Welle durch „spline connectors“ um Zentralachsen A, B rotieren kann, wenn ein Fluid eingebracht wird.

Aus dem Stand der Technik sind ferner Fluidmaschinen bekannt, die entweder als Antrieb oder als Pumpe ausgebildet sind. Derartige Fluidmaschinen können mit einem druckbeauf schlagten Gas oder einer druckbeaufschlagten Flüssigkeit wie Wasser oder Öl betrieben werden.

Mit einem Hydrauliköl betriebene Hydromaschinen werden beispielsweise als Antriebe in Baufahrzeugen eingesetzt und zeichnen sich durch ein besonders hohes Antriebsdreh- moment aus. Das Hydrauliköl strömt in ein üblicherweise zylindrisches Maschinengehäuse, in dem ein Rotor angeordnet ist, von einer Einlassseite, die häufig als Hochdruckseite bezeichnet wird, durch eine Arbeitskammer auf eine Auslassseite, die häufig als Niederdruckseite bezeichnet wird, und bewirkt dabei eine Drehung des Rotors zur Erzeugung des Antriebsdrehmoments.

Auf der Einlassseite befindet sich ein Einlassventil und auf der Auslassseite ein Auslassventil, die zum Betrieb der Fluidmaschine synchron öffnen und schließen müssen. Hierzu ist bei bekannten Fluidmaschinen eine geregelte Ventilsteuerung durch eine separate Steuereinheit erforderlich, um einen Druckverlust oder eine unerwünschte Strömung des Fluids an der Arbeitskammer vorbei zu verhindern. Dadurch entsteht ein konstruktiv komplexes System, das außerdem sehr wartungsintensiv ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fluidmaschine der eingangs genannten Art weiterzubilden, die einfach aufgebaut und besonders wartungsfreundlich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Drehung des Rotors eine Steuerung mindestens eines Ventils bewirkt.

Die Ventilsteuerung erfolgt unmittelbar durch eine Bewegung des Rotors und synchron dazu. Eine zusätzliche Steuereinheit zur Ansteuerung des mindestens einen Ventils ist vorteilhaft nicht erforderlich.

Zweckmäßigerweise umfasst das mindestens eine Ventil mindestens eine exzentrische Ventilscheibe. Vorzugsweise ist die Ventilscheibe kreisrund.

Dadurch, dass die vorzugsweise kreisrunde Ventilscheibe exzentrisch angeordnet ist, ist zwischen der Scheibe und einer Innenwand eines zylindrischen Maschinengehäuses der Fluidmaschine ein einen Durchgangskanal für das Fluid bildender Spalt vorhanden, durch den hindurch das Fluid zum Betrieb der Maschine in die mindestens eine Arbeitskammer einströmen kann, während die Ventilscheibe mit dem Maschinengehäuse auf einer dem Spalt gegenüberliegenden Seite eine Dichtfläche bildet. Durch den Spalt kann das Fluid in die mindestens eine Arbeitskammer hineinströmen und eine Drehung des Rotors bewirken. Dazu wirkt ein Fluiddruck auf mindestens einen Rotoraußenzahn des Rotors oder mindestens einen Rotorschaftaufsatzzahn. Ein Rotorschaftaufsatz ist vorzugsweise exzentrisch durch eine Zahnverbindung an einen Rotorschaft des Rotors angebracht. Benachbarte Rotoraußenzähne oder Rotorschaftaufsatzzähne, ein Maschinengehäuse sowie das mindestens eine Ventil begrenzen die mindestens eine Arbeitskammer. Sind zwei exzentrische Ventile vorgesehen, kann eines einen Einlass in die mindestens eine Arbeitskammer hinein und ein weiteres einen Auslass aus der mindestens einen Arbeitskammer heraus steuern. Dazu kann sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil mindestens eine Ventilscheibe aufweisen, wobei die mindestens eine Ventilscheibe des Einlassventils beispielsweise in Umfangsrichtung um 90 Grad versetzt zur mindestens einen Ventilscheibe des Auslassventils angeordnet ist.

Dadurch, dass die mindestens eine Arbeitskammer durch ein Maschinengehäuse, Rotoraußenzähne oder Rotoschaftaufsatzzähne sowie die beiden Ventile begrenzt ist, kann ein durch einen Fluiddruck auf die Rotoraußenzähne oder Rotorschaftaufsatzzähne wirkende Kraft eine Drehung des Rotors derart bewirken, dass eine Einlassöffnung der mindestens einen Arbeitskammer verkleinert wird, während eine Auslassöffnung vergrößert wird. Vorteilhaft wird sichergestellt, dass das Fluid auf der Einlassseite in die mindestens eine Arbeitskammer einströmen kann und auf der Auslassseite aus der Arbeitskammer herausströmen kann.

Sind die Ventilscheiben mit dem Rotorschaft oder dem Rotorschaftaufsatz verbunden, ist eine mit der Drehung des Rotors synchrone Bewegung der Ventilscheiben möglich. Eine separate Ansteuerung, beispielsweise durch eine Steuereinheit, ist nicht erforderlich.

Die Ventilscheiben können elastisch ausgebildet sein, beispielsweise aus einem Kunststoff. Eine Anpassung an eine druckbedingte Verformung eines Maschinengehäuses beim Betrieb der Fluidmaschine ist möglich. Vorteilhaft wird verhindert, dass weitere Spalte ausgebildet werden und eine Verlustströmung, das heißt eine Fluidströmung, die keinen Beitrag zur Erzeugung einer Drehung des Rotors leistet, zunimmt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das mindestens eine Ventil mehrere exzentrische Ventilscheiben, die in einer Längsrichtung des Rotorschafts hintereinander angebracht sind, wobei benachbarte Ventilscheiben insbesondere in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Durch die versetzte Anordnung wird vorteilhaft im Maschinenbetrieb eine besonders gute Dichtheit einer Arbeitskammer sichergestellt. Spalte, die ein Durchströmen der mindestens einen Arbeitskammer ohne Erzeugung eines Drehmomentes bewirken können, werden vorteilhaft nicht ausgebildet. Eine Verlustströmung wird minimiert. Der Wirkungsgrad der Maschine nimmt zu. Mit zunehmender Ventilscheibenanzahl nimmt die Verlustströmung ferner ab. Vorzugsweise sind zwei Ventile, eines auf der Einlass- und eins auf der Auslassseite, vorgesehen, von denen jedes mehrere Ventilscheiben umfasst.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das mindestens eine Ventil mehrere gezahnte und exzentrische Ventilscheiben, die in einer Längsrichtung des Rotors hinter einander angeordnet sind, wobei benachbarte Ventilscheiben insbesondere in Umfangs richtung zueinander versetzt angeordnet sind. Vorteilhaft ist das mindestens eine Ventil aus identischen Bauteilen gebildet. Eine Herstellung der Fluidmaschine wird dadurch vereinfacht. Durch die versetzte Anordnung wird im Maschinenbetrieb weiter vorteilhaft eine besonders gute Dichtheit der Arbeitskammer sichergestellt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind Ventilscheiben des mindestens einen Ventils, der Rotor und/oder ein Rotorschaftaufsatz gezahnt. Außenzähne können einstückig an einen Rotorschaft des Rotors oder einen Rotorschaftaufsatz angeformt sein. Vorteilhaft wird eine Herstellung der Fluidmaschine vereinfacht. Sowohl für die Ventile als auch für den Rotorschaftaufsatz sind im Wesentlichen identische Bauteile nutzbar.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Innenzähne vorgesehen, von denen jeder als drehbares Zylinderelement ausgebildet ist, dessen Drehachse vorzugsweise parallel zu einer Längsachse des Rotors ist. Zwischen benachbarten Rotorzähnen oder Rotorschaftaufsatzzähnen, benachbarten Innenzähnen des Maschinengehäuses sowie dem Einlass- und dem Auslassventil wird jeweils eine Arbeitskammer gebildet. Außenzähne der Ventilscheiben, des Rotors oder des Rotorschaftaufsatzes liegen gegen die Innenzähne an, bilden eine Dichtfläche und bewegen sich beim Betrieb der Maschine relativ zu den Innenzähnen, indem der Rotor dreht und die Ventilscheiben synchron mitnimmt. Vorteilhaft werden durch eine drehbare Lagerung der Innenzähne Reibungsverluste minimiert. Der Wirkungsgrad steigt, Verschleiß sinkt.

Ferner ist ein aufzubringendes Drehmoment zum Start der Fluidmaschine wesentlich geringer als ohne drehbare Lagerung der Innenzähne.

Denkbar ist außerdem, dass Ventilscheiben des mindestens einen Ventils mit drehbaren Zylinderelemente aufweisenden Außenzähnen versehen sind, während Innenzähne eines Maschinengehäuses starr ausgebildet sind.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Zylinderelement und dem Maschinengehäuse oder einem Maschinengehäuseinnenteil ein Spalt ausgebildet ist, der beim Betrieb der Fluidmaschine zur Aufnahme von Fluid vorgesehen ist und als Schmier- tasche wirkt. Vorteilhaft werden Reibungsverluste weiter verringert. Ferner wird Verschleiß reduziert.

Dadurch, dass ein Fluid auf einer Hochdruckseite (= Einlassseite) druckbeaufschlagt eingebracht wird, kann eine Selbstschmierung beim Betrieb der Fluidmaschine erfolgen. Ein Fluiddruck zum Betrieb wird zum Füllen des Spalts genutzt.

Zweckmäßigerweise sind das mindestens eine Ventil und der Rotor unmittelbar miteinander gekoppelt und synchron drehbar. Beispielsweise kann das mindestens eine Ventil drehfest mit einem Rotorschaft verbunden sein.

Denkbar ist eine formschlüssige Verbindung, bei der das Ventil Innenzähne aufweist, die mit Außenzähnen des Rotorschafts in Eingriff stehen. Vorteilhaft bewirkt eine Drehung des Rotors zum Rotorschaftaufsatz eine synchrone Ventilsteuerung. Eine separate Steuereinheit zu Steuerung der Ventile ist nicht erforderlich.

Denkbar ist außerdem eine Stoff- und/oder reibschlüssige Verbindung oder eine Kombination verschiedener Verbindungsarten.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Ventile vorgesehen, von denen ein erstes Ventil einen Fluideinlass in die mindestens eine Arbeitskammer hinein regelt und ein zweites einen Fluidauslass aus der mindestens einen Arbeitskammer heraus. Beide Ventile können aus mindestens einer Ventilscheibe gebildet und drehfest mit einem Rotorschaft verbunden sein. Es versteht sich, dass beide Ventile synchron mit einer Rotordrehung bewegt werden. Vorteilhaft wird eine Selbstregelung der Ventilsteuerung bewirkt.

Denkbar ist, dass die mindestens eine Ventilscheibe eines jeden Ventils synchron mit einem Rotorschaftaufsatz des Rotors dreht. Der Rotorschaftaufsatz umschließt vorzugsweise einen Rotorschaft und ist mit diesem durch eine als Getriebe wirkende Zahnverbindung verbunden. Durch geeignete Wahl einer Zahnung ist eine Getriebeübersetzung einstellbar. Vorteilhaft ist eine Drehzahl des Rotors bei Betrieb der Fluidmaschine einstellbar.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das mindestens eine Ventil einen Ventilkörper auf, der sich durch einen Einlass- und einen Auslasskanal erstreckt. Dadurch, dass sich der Ventilkörper durch die beiden Kanäle erstreckt, können durch Bewegung eines einzigen Ventils gleichzeitig ein Einlass- und einen Auslasskanal wenigstens teilweise geöffnet oder geschlossen werden. Vorteilhaft wird eine besonders einfach konstruierte Fluidmaschine geschaffen, die sehr kompakt ausgebildet sein kann. Obwohl denkbar ist, dass ein Einlass- und ein Auslasskanals verschieden groß sind, sind in einer Ausgestaltung der Erfindung ein Einlass- und ein Auslasskanal gleich groß und weisen insbesondere gleiche Querschnitte auf. Ein besonders einfache Fertigung ist vorteilhaft möglich.

Zweckmäßigerweise ist das mindestens eine Ventil als Drehschieber ausgebildet, der ein exzentrisch angeordnetes Mittel zur Drehung des Drehschiebers aufweist, das vorzugsweise einen Betätigungsstift umfasst. Durch Betätigung des exzentrischen Stiftes ist ein besonders einfaches Öffnen und Schließen der Ventile bei geringem Kraftaufwand möglich.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Mittel zur Ansteuerung und Drehung des mindestens einen als Drehschieber ausgebildeten Ventils vorgesehen, das vorzugsweise eine Steuerscheibe umfasst. Die vorzugsweise kreisrunde Steuerscheibe kann mit einem Rotor oder einem Rotorschaftaufsatz verbunden sein. Dadurch, dass die Steuerscheibe das mindestens eine Drehschieberventil öffnet oder schließt, ist eine Ventilsteuerung vorteilhaft synchron zur Rotation des Rotors. Ein kontinuierlicher, störungsfreier Betrieb der Fluidmaschine ist sichergestellt. Eine separate Steuereinheit zur Ventilsteuerung nicht erforderlich.

Zweckmäßigerweise weist ein Mittel zur Ansteuerung und Drehung mindestens eines als Drehschieber ausgebildeten Ventils eine Steuerscheibe mit Ausnehmungen auf, die zur Aufnahme eines exzentrischen Mittels zur Drehung des als Drehschieber ausgebildeten Ventils vorgesehen sind. In die Ausnehmungen, die als durchgehende Bohrungen oder Sacklöcher ausgebildet sein können, greift das exzentrisches Mittel zur Drehung des Drehschiebers, das Betätigungsstifte umfassen kann, ein. Vorteilhaft ist eine besonders stabile und passgenaue Aufnahme des exzentrischen Mittels möglich.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerscheibe eine Ringnut auf. In die Ringnut greift ein sich wenigstens teilweise in einer Umfangsrichtung erstreckender Steg eines Rotorschafts oder eines Rotorschaftaufsatzes ein. Die Steuerscheibe wird konzen trisch an dem Rotorschaft oder dem Rotorschaftaufsatz gehalten und kann synchron zu dessen Drehung zur Ventilsteuerung exzentrisch mitgedreht werden. Vorteilhaft wird eine besonders einfache und ausfallsichere Ventilsteuerung erreicht.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Drehrichtung der Fluidmaschine umkehrbar, indem eine Hochdruck- und eine Niederdruckseite vertauscht werden. Die Hochdruckseite ist eine Einlassseite, die Niederdruckseite eine Auslassseite. Vorteilhaft ist ein Vierquadrantenbetrieb möglich.

Zweckmäßigerweise ist eine Einströmrichtung des Fluids in die Fluidmaschine parallel, senkrecht oder schräg zu einer Längsrichtung des Rotors. Vorteilhaft besteht eine große Gestaltungsfreiheit. Bauliche Einschränkungen liegen nicht vor. Ein flexibler Einsatz beispielsweise in Fahrzeugen unterschiedlicher Größe und für unterschiedliche Anwendungen ist möglich.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Rotor als Hohlwelle ausgebildet. Vorteilhaft kann die Fluidmaschine als Ring ausgebildet sein, der ein zu drehendes Bauteil umschließt oder drehfest mit einem Bauteil oder einer Baugruppe verbunden ist. Ein solches Bauteil oder eine solche Baugruppe können Glieder eines Industrieroboters sein, die relativ zueinander bewegbar sind und besonders große Kräfte aufbringen müssen.

Eine Verwendung in Windkraftanlagen ist ferner denkbar.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Fluidmaschine als Pumpe oder als Antrieb ausgebildet. Durch Drehung des Rotors durch ein aufgebrachtes Drehmoment kann ein Fluid von einer Einlassseite zu einer Auslassseite befördert werden. Strömt hingegen ein Fluid unter Druckbeaufschlagung von einer Einlass- zu einer Auslassseite, wird durch Drehung des Rotors ein Drehmoment erzeugt, das beispielsweise zum Betrieb eines Antriebsstrangs nutzbar ist. Vorteilhaft ist die Fluidmaschine für verschiedene Verwendungen flexibel einsetzbar.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Durchgangskanal, durch den das Fluid durch ein Einlassventil in die mindestens eine Arbeitskammer einströmen kann, von exzentrischen Ventilscheiben und einer Innenwand eines Maschinengehäuses oder eines Maschinenin- nengehäuses begrenzt. Vorteilhaft wird sichergestellt, dass das Fluid auf einer Einlassseite in die mindestens eine Arbeitskammer einströmen kann und eine Verlustströmung, das heißt eine Fluidströmung, die keinen Beitrag zur Erzeugung einer Drehung des Rotors leistet, minimiert wird. Weiter vorteilhaft wird eine Fluidmaschine mit einfachem Aufbau geschaffen, besondere aus dem Stand der Technik bekannte Dichtungsmittel sind nicht erforderlich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten, sich auf die Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fluidmaschine in mehreren Ansichten,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fluidmaschine in mehreren Ansichten,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Fluidmaschine in mehreren Ansichten,

Fig. 4 Details einer besonderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Fluidmaschine.

Eine in Fig. la in einer teilweise geschnittenen isometrischen Ansicht, in Fig. lb in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht sowie in Fig. lc entlang eines Schnitts B-B gezeigte, mit Wasser betreibbare Hydromaschine (1) umfasst ein zylindrisches Maschinengehäuse (2), in dem ein zylindrischer Rotor (3) durch Kugellager (4) drehbar gelagert ist.

Das Maschinengehäuse (2) ist durch einen Rotorschaft (5), auf dessen Mantelfläche in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Rotoraußenzähne (6) angeformt sind, zwei Stützscheiben (7, 8) sowie Ventile zwei (9, 10), die jeweils eine Ventilscheibe (11, 12) umfassen, in eine Einlasskammer (13), mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Arbeitskammern (14) sowie eine Auslasskammer (15) geteilt. Jede Arbeitskammer (14) wird von den Ventilscheiben (11, 12) sowie benachbarten Rotoraußenzähnen (6) und dem Maschinengehäuse (2) begrenzt.

Die beiden Ventilscheiben (11, 12) sind exzentrisch an dem Rotorschaft (5) in Umfangs richtung um 180° zueinander versetzt angeordnet. Zwischen der Ventilscheibe (11) und dem Maschinengehäuse (2) wird ein erster Durchgangskanal (16) gebildet, durch den Wasser aus der Einlasskammer (13) in mehrere Arbeitskammern (14) einströmen kann. Zwischen der Ventilscheibe (12) und dem Maschinengehäuse (2) wird ein zweiter Durchgangskanal (17) gebildet, durch den Wässer aus den Arbeitskammern (14) in die Auslasskammer (15) ausströmen kann. Der erste (16) und der zweite Durchgangskanal (17) befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Maschinengehäuses (2) und erstrecken sich jeweils über dessen halben Umfang.

Die beiden Stützscheiben (7, 8) weisen einen kleineren Durchmesser als das Maschinengehäuse (2) auf, so dass jeweils zwischen den Stützscheiben (7, 8) und dem Maschinengehäuse (2) ein Ringspalt (18, 19) ausgebildet ist.

Die Stützscheiben (7, 8), die Rotoraußenzähne (6) und die Ventilscheiben (11, 12) bilden an Kontaktflächen, an denen sie aneinander anliegen, Dichtflächen aus. Eine Dichtheit wird dadurch erreicht, dass diese Bauteile aneinander angepresst sind, indem auf der Einlassseite des Maschinengehäuses (2) zwischen der Stützscheibe (7) und einem Sicherungsring (20) eine in Fig. lb im Detail gezeigte Druckscheibe (21) sowie eine Tellerfeder (22) eingespannt sind. Auf einer Auslassseite liegt die Stützscheibe (8) gegen einen weiteren Sicherungsring (23) an.

Wasser kann beim Betrieb der Hydromaschine (1) von einer Hochdruckseite, die eine Einlassseite ist, durch eine Einlassöffnung (24) in die Einlasskammer (13) sowie durch den Ringspalt (18) und den ersten Durchgangskanal (16) weiter in die wenigstens teilweise geöffneten Arbeitskammern (14) einströmen. Aus den Arbeitskammern (14) kann das Wasser auslassseitig bei entsprechender Stellung der Ventilscheibe (12) durch den zweiten Durchgangskanal (17) sowie den Ringspalt (19) in die Auslasskammer (15) auf die Niederdruckseite und aus dieser heraus durch eine Auslassöffnung (25) aus dem Maschinengehäuse (2) herausströmen.

Dadurch, dass die Ventilscheiben (11, 12) in Umfangsrichtung 180 Grad zueinander versetzt angeordnet sind, strömt das Wässer einlassseitig abhängig von einer Stellung der Ventilscheibe (11) in die Arbeitskammern (14) ein, kann jedoch auslassseitig nicht oder nur in geringen Mengen ausströmen, da der zweite Durchgangskanal (17) durch die auslassseitigen Ventilscheibe (12) gesperrt ist. Ein Wasserdruck steht an den die Arbeitskammern (14) begrenzenden Rotoraußenzähnen (6) an, wodurch eine Drehung des Rotorschafts (3) in Richtung eines Pfeils (26) bewirkt wird. Die an dem Rotorschaft (5) befestigten Ventilscheiben (11, 12) werden derart synchron mitgedreht, dass bei der Rotordrehung die Arbeitskammern (14) auf der Einlassseite schrittweise verschlossen und auf der Auslassseite schrittweise geöffnet werden. Dadurch wird in die Arbeitskammern eingeströmtes, die Rotordrehung bewirkendes Wässer auf der Auslassseite ausgestoßen.

Bei einem folgenden Einström- und Ausströmzyklus kann in einer entsprechenden Stellung der Ventilscheiben (11,12) erneut Wasser einlassseitig in die Arbeitskammer einströmen, eine synchrone Drehung des Rotors sowie der Ventile (9, 10) bewirken und auslassseitig ausströmen. Ein kontinuierlicher Betrieb der Hydromaschine (1) ist möglich.

In einem in Fig. lc gezeigten Maschinengehäuse (2) ist der Rotorschaftaufsatz (6) schraffiert dargestellt. Durch einen Abschnitt (27) des Durchgangskanals (17) kann Wässer unmittelbar aus der Einlass- (14) in die Auslasskammer (15) strömen. Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe a beigefügt ist. Eine in Fig. 2a in einer teilweise geschnittenen geschnittenen isometrischen Ansicht, in Fig. 2b in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht sowie in Fig. 2c entlang eines Schnitts B-B gezeigte Hydromaschine (la) unterscheidet sich von derjenige in Fig. 1 gezeigten dadurch, dass jedes Ventil (9a, 10a) jeweils drei exzentrische, hintereinander angeordnete Ventilscheiben (28-30, 31-33) aufweist, die in Umfangsrichtung jeweils um 45 Grad zueinander versetzt angeordnet sind.

Ein in Fig. 2c gezeigter, zweiter Durchgangskanal (17a) weist keinen in Fig. 1 mit (27) bezeichneten Abschnitt mit einem Spalt zwischen den Ventilscheiben (31-33) und einem Maschinengehäuse (2a) auf, durch den Wasser beim Betrieb der Hydromaschine (la) unmittelbar aus einer Einlasskammer (13a) in eine Auslasskammer (15a) strömen kann.

Eine Verlustströmung unmittelbar von einer Einlass- (13a) in eine Auslasskammer (15a) wird verhindert oder zumindest stark reduziert. Der Wirkungsgrad der Hydromaschine (la) wird vorteilhaft erhöht. Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 und 2 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe b beigefügt ist.

Eine in Fig. 3a in einem teilweisen Längsschnitt und in Fig. 3b in einem teilweisen Quer- schnitt entlang B-B gezeigte weitere Ausführungsform einer Hydromaschine (lb) umfasst ein zweiteiliges, zylindrisches Maschinengehäuse (2b), das ein Maschinenaußengehäuse (34) sowie ein Maschineninnengehäuse (35) aufweist, wobei das Innengehäuse (35) mit 18 Innenzähnen (36) versehen ist, die zum Eingriff mit 17 Außenzähnen (37) von sieben identischen Ventilscheiben (38) eines Einlass- (9b) und eines Auslassventils (10b) sowie Rotorschaftaufsatzzähnen (6b) eines Rotorschaftaufsatzes (39) vorgesehen sind. Jeder Innenzahn ist als stiftartiges Zylinderelement (40) ausgebildet, das in einer in Umfangsrichtung teilweise offenen Bohrung (41) in dem Innengehäuse (35) angeordnet ist. Jedes Zylinderelement (40) ist um eine Achse drehbar, die parallel zu einer Längsachse des Rotors (3b) ist. Zwischen den Zylinderelementen (40) und dem Maschineninnengehäuse wird ein in Fig. 3 nicht gezeigter Spalt ausgebildet, der dazu vorgesehen ist, beim Betrieb der Hydromaschine (lb) mit Wasser gefüllt zu werden und dadurch als Schmiertasche zu wirken.

Jede der sieben Ventilscheiben (38) eines jeden Ventils (9b, 10b) ist exzentrisch zu einer Zylinderachse des Maschinengehäuses (2b) angeordnet, wobei Innenzähne (42) der exzentrischen Ventilscheiben in Außenzähne (43) eines Rotors (3b) eingreifen und benachbarte Ventilscheiben (38) wie in Fig. 3c und d in einer teilweise geschnittenen isometrischen Ansicht gezeigt in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.

Der Rotorschaftaufsatz (39), der exzentrisch durch eine Zahnverbindung an den Rotorschaft (5b) angebracht ist, weist außerdem Innenzähne (44) auf, die mit den Außenzähnen (43) des Rotors (3b) in Eingriff stehen.

Die Ventilscheiben (38) und der Rotorschaftaufsatz (39) weisen im Wesentlichen gleiche Querschnitte auf, das heißt insbesondere, dass jede Ventilscheibe (38) und der Rotorschaftaufsatz (39) mit der gleichen Anzahl an Außenzähnen (37, 6b) versehen sind.

Arbeitskammern (14b) werden von den Ventilen (9b, 10b), benachbarten Zylinderelemente (40), benachbarten Rotorschaftaufsatzzähnen (6b) sowie dem Maschineninnengehäuse (35) begrenzt.

Ein Fluiddruck beim Einströmen des Fluids, das Wasser, Öl oder ein Gas sein kann, in die Arbeitskammern (14b) liegt gegen die Rotorschaftaufsatzzähnen (6b) an und bewirkt eine Drehung des Rotorschaftaufsatzes (39), der durch seine Zahnverbindung mit den Ventilscheiben (38) sowie dem Rotorschaft (5b) eine zur Drehbewegung synchrone Steuerung der Ventile (9b, 10b) bewirkt.

Dadurch, dass die Ventilscheiben (38) in Umfangsrichtung zueinander versetzt sowie exzentrisch angeordnet sind, wird beim Betrieb der Fluidmaschine (lb) sichergestellt, dass Fluid einlassseitig in die Arbeitskammern einströmen und auslassseitig nach einer Weiterdrehung des Rotors (3b) ausströmen kann. Eine Verlustströmung wird vollständig verhindert. Vorteilhaft ist durch die synchrone Bewegung der Ventilscheiben (38) ein kontinuierlicher Betrieb möglich. Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 bis 3 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe c beigefügt ist.

Ein Detail einer in Fig. 4a in einer isometrischen Rückansicht und in Fig. 4b in einer Draufsicht schematisch gezeigten besonderen Ausführungsform einer Hydromaschine (lc) umfasst einen Rotorschaftaufsatz (39c) mit siebzehn Rotorschaftaufsatzähnen (6c) sowie ein Maschinengehäuseinnenteil (45), das in einem in Fig. 4 nicht gezeigten hohlzylindrischen Maschinengehäuse angeordnet ist, in dessen Mantelfläche Bohrungen eingebracht sind, durch die hindurch ein Fluid, das Wasser, Öl oder ein Gas sein kann, in Einlasskanäle (46) einströmen und durch Auslasskanäle (47) ausströmen kann. Jeder Einlass- (46) und Auslasskanal (47), die gleich groß sind, erstreckt sich senkrecht zu einem in Fig. 4 nicht gezeigten Rotorschaft. Beide Kanäle (46, 47) können durch ein einziges drehbares Ventil (48) gleichzeitig zumindest teilweise geöffnet oder verschlossen werden, da sich ein halbzylindrischer Ventilkörper (49) des Ventils (48) über beide Kanäle (46, 47) erstreckt.

Auf einer Stirnseite weist jeder der Ventilkörper (49) einen exzentrischen Betätigungsstift (50) auf, durch dessen Betätigung eine Drehung in unterschiedliche in Fig. 4a gezeigte Ventilstellungen möglich ist.

Jeder Betätigungsstift (50) greift in als Sacklöcher ausgebildete und in Fig. 4c schematisch gezeigte Bohrungen (51) ein. In eine Ringnut (52) einer Steuerscheibe (53) greift ein in Fig. 4c nicht gezeigter, sich in Umfangsrichtung erstreckender Steg ein, der einstückig an einen Rotorschaftaufsatz (39c) angeformt ist. Dadurch bewegen sich die Steuerscheibe (52) und ein Rotor (3c) im Maschinenbetrieb synchron, wodurch eine Steuerung der Ventile (48) bewirkt wird.

Eine Arbeitskammer (14c) wird von benachbarten Rotorschaftaufsatzzähnen (6c), benachbarten Zylinderelementen (40c), dem zugehörigen halbzylindrischen Ventilkörper (49) sowie der Steuerscheibe (53) begrenzt. Auf einer der Steuerscheibe gegenüberliegenden Seite ist zur Begrenzung der Arbeitskammern (14c) eine in Fig. 4 nicht gezeigte Abdeckung vorgesehen.

Strömt ein Fluid durch die Einlasskanäle (46) in eine der Arbeitskammern (14c) ein, werden der Rotor (3c) und die Steuerscheibe (53) synchron gedreht, wodurch eine Stellung der halbzylindrischen Ventilkörper (49) verändert wird, so dass zuvor verschlossene Ventile wenigstens teilweise geöffnet und geöffnete wenigstens teilweise verschlossen werden. Dadurch kann ein gegen Rotoraußenzähne (6c) anliegender Fluiddruck eine Drehung des Rotors (3b) sowie eine synchrone Bewegung der Ventile (48) bewirken. Ein kontinuierlicher Betrieb der Hydromaschine (lc) ist möglich.

Obwohl in Fig. 4 nicht gezeigt, ist denkbar, dass jedes Ventil (48) einen zweiteiligen Ventil- körper umfasst, dessen erster Ventilkörperteil durch eine erste Steuerscheibe (53) drehbar ist, und dessen zweiter Ventilkörperteil durch eine in Fig. 4 nicht gezeigte, baugleiche zweite Steuerscheibe. Die zweite Steuerscheibe kann auf einer der ersten Steuerscheiben gegenüberliegende Seite angebracht und vorzugsweise einstückig angeformt sein.

Ferner ist denkbar, dass jede gezahnte Ventilscheibe (38) mit Außenzähnen (37) versehen ist, von denen jeder als drehbares Zylinderelement (40; 40c) ausgebildet ist, während Innenzähne eines Maschinengehäuses (2b) oder eines Maschinengehäuseinnenteils (45) feststehend ausgebildet sind.

Es versteht sich, dass sämtliche Kombinationen von Merkmalen der in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen denkbar sind.

Es ist außerdem denkbar, dass eine erfindungsgemäße Fluidmaschine (1-lc) als Pumpe ausgebildet ist und/oder mit Öl oder einem Gas wie Stickstoff betrieben wird.