<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Die Erfindung bezieht sieh auf eine Kraft-oder Arbeitsmaschine mit paarweise zusammenarbeitenden ein-oder mehrzahnigen, in zylindrischen Gehäusebohrungen umlaufenden Kolben und bezweckt, den bei solchen Maschinen aus kinematischen Gründen auftretenden schädlichen Raum zu verringern, der bei den bisher bekannten Kolbenformen (Verzahnungsprofilen) derart gross ist, dass sie für höhere Drücke nicht verwendbar sind.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine besonders günstige Form des Kolbenprofils, die es ermöglicht. den genannten schädlichen Raum wesentlich herabzusetzen.
Die Zeichnung stellt in den Fig. 1 und 2 eine Ausführungsform des neuen Kolbenprofils dar : Fig. 3 zeigt eine Schaulinie.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet K, Kl die beiden, in zylindrisehen Bohrungen des Gehäuses C, zusammenarbeitenden Kolben einer Kraft-oder Arbeitsmasehine. B und B die zwischen Kolben und Gehäuse gebildeten Arbeitsräume, Z das Zahnprofil des Kolbens K, Z, das Zahnprofil des Kolbens Kl.
Der grösste Halbmesser jedes der beiden Kolben, zugleich Halbmesser der Gehäusebohrung, ist R, der kleinste Halbmesser'1', der Halbmesser des Teilkreises Ra. Die beiden mit den Wellen 1, 2 umlaufenden Kolben seien durch Zahnräder ZO gekuppelt, die mit den Teilkreisen der beiden Zahnprofile zusammenfallend dargestellt sind.
Beim Abwälzen der beiden Kolben aufeinander im Sinne der Pfeile (Fig. 2) treten die beiden Profile im Punkte A ausser Eingriff. In diesem Moment finde, einer Annahme gemäss, im Arbeitsraum B des Kolbens K das Hinausschieben des expandierten Treibmittels statt, d. h., der Raum B sei gerade gefüllt mit dem Arbeitsmittel, dessen Zustand dem unteren Druekniveau des Arbeitsdiagramms entsprieht.
Damit nun der obere und der untere Behälter für das Arbeitsmittel (z. B. eine Pressluftquelle und die Atmosphäre) nicht durch die Maschine hindurch kurzgeschlossen werden, darf eine Füllung mit Pressluft im Arbeitsraum B des oberen Kolbens K im Punkte 11 noch nieht eintreten, sondern frühestens erst dann, wenn der untere Kolben K1 seinen Arbeitsraum B gegen das Gehäuse abschliesst, was (allerdings noch ohne Überdeckung) im Punkte C der Fall ist. Während nun der untere Kolben den Weg. 4-C, d. h., den Winkel l'zurückgelegt hat, ist der obere Kolben um denselben Winkel f in seiner Drehrichtung fortgeschritten, so dass sich sein Profil Z in der strichpunktiert angedeuteten Stellung befindet.
Während der ganzen Drehung um den Winkel T war der obere mit dem unteren Arbeitsraum in Verbindung. so dass sich im gekreuzt schraffierten oberen Arbeitsraum B (schädlicher Raum) derselbe Druck wie im unteren Raum B eingestellt hat. Tritt nun für den Raum B Füllung ein, so muss vorerst dieser ganze schädliche Raum durch die Füllung vom unteren Druckniveau (Atmosphäre) auf das obere Druekniveau (z. B. einer Pressluftquelle) gebracht werden. Es ist nun klar, dass man diesen Raum möglichst klein zu halten, also den Punkt A an den Punkt C möglichst zu nähern trachtet. Hiebei ist zu bemerken, dass die eben dargelegte Untersuchung mit gewissen Umkehrungen auch Gültigkeit hat, wenn die Maschine nicht als Kraftmaschine, sondern als von einer beliebigen Kraftquelle angetriebener Verdichter läuft.
Der schädliche Raum (in Prozenten des ganzen Arbeitsraumes der Maschine) hängt nun einerseits
EMI1.2
<Desc/Clms Page number 2>
Mit kleiner werdendem e nimmt unter sonst gleichen Verhältnissen der schädliche Raum zu.
Ausserdem ist er jedoch bei gegebenem e abhängig von der Form der Zahnflanken Z, Z1, da von dieser Form der Verdrehungswinkel s abhängt, mit. dem die Winkelerstreckung des schädlichen Raumes zuund abnimmt. Aus dieser Betrachtung ergibt'sich schon, dass die im Hinblick auf einen möglichst kleinen schädlichen Raum gÜnstigste Verzahnung dann gegeben ist, wenn die Eingriffslinie der Verzahnung mit dem Teilkreis selbst über einen möglichst weiten Bereich zusammenfällt oder mindestens dem Teil-
EMI2.1
(jedoch ohne dass die Erfindung auf diesen Spezialfall beschränkt ist) die sogenannte Punktverzahnung". Hierunter wird jene Zykloidenverzahnung verstanden, bei welcher der das Zahnprofil erzeugende Rollkreis mit dem Teilkreis zusammenfällt.
Es ergeben jedoch auch Rollkreise mit einem etwas kleineren Halbmesser als dem des Teilkreises Profile, denen brauchbare Werte des schädlichen Raumes entsprechen. Schliesslich können auch von der Zykloidenform abweichende Zahnflanken erfindungsgemässe Verwendung finden, wofern sich die resultierende Eingriffslinie hinreichend weit den durch den Idealfall der Punktverzahnung gegebenen Stellen nähert.
Die Tatsache, dass bei der die reine Punktverzahnung ergebenden Profilform der Teilkreispunkt des einen Profils über das ganze Gegenprofil schleift, steht wohl der Verwendbarkeit dieser Profilform (und aller ihr nahestehenden Profilformen) bei kraftübertragenden Zahnrädern hindernd im Wege. In Anwendung auf Maschinen mit paarweise zusammenarbeitenden verzahnten Drehkolben sind jedoch (was bisher nicht erkannt wurde) diese Profilformen ohne weiteres anwendbar, da die Kraftübertragung den Antriebszahnrädern Z (Fig. 1) zufällt, während die Zahnflanken der Drehkolben berührungsfrei zusammenarbeiten können.
Es braucht dann nur dafür Sorge getragen werden, dass der kleine Spalt. der ständig zwischen diesen Profilen bleibt, auch beim grössten Spiel, das zwischen den kraftübertragenden Zahnrädern noch geduldet wird, nicht verschwindet.
Im Diagramm (Fig. 3) sind für den Idealfall der Punktverzahnung die verschiedenen Werte des
EMI2.2
auf der Abszisse aufgetragen, ergeben. Man ersieht aus diesem Diagramm, dass man durch Wahl von Profilen, die der Punktverzahnung entsprechen, den schädlichen Raum für die gebräuchlichen Werte von e (zwischen 0'8 und 0'6) weitgehend (etwa auf 5 v. H. bis 9 v. H.) herabdrüeken kann. Wählt man Profilformen für die Verzahnung der Kolben, die dem Idealfall der Punktverzahnung nahekommen, so ergeben sich schädliche Räume, deren Prozentwerte für jedes gegebene s etwas grösser sind als die Werte, die der Sehaulinie gemäss Fig. 3 entnommen werden können.