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Schraubenradmas chine
Es sind bereits Schraubenrad- oder Drehkolbenmaschinen bekannt, die wenigstens zwei zusammenwirkende männliche und weibliche Rotoren mit ineinandergreifenden Kämmen (Rippen) und Nuten sowie ein Gehäuse mit einem Arbeitsraum aufweisen, der durch die einander schneidenden Bohrungen für die, Rotoren gebildet wird. Dieser Arbeitsraum ist von Stirn- und Mantelwänden begrenzt, die Niederdruckund Hochdrucköffnungen aufweisen. Die Rotoren sind so geformt, dass sie bei ihrer Drehung im Zusammenwirken mit den Wänden des Arbeitsraumes Kammern bilden, die gegen die Niederdruck- und Hochdrucköffnungen abgeschlossen sind. wobei sich jede dieser Kammern aus kommunizierenden Nutenteilen von zwei zusammenwirkenden Rotoren zusammensetzt und das Volumen der Kammern bei der Drehung der Rotoren veränderlich ist.
Die Rotoren sind so geformt, dass die Kammflanken der männlichen Rotoren im wesentlichen konvexe Profile haben und überwiegend ausserhalb des Teilkreises des Rotors liegen, wogegen die Kammflanken des weiblichen Rotors im wesentlichen konkave Profile haben und überwiegend innerhalb des Teilkreises des Rotors liegen.
Solche Schraubentadmaschinen können sowohl als Kompressoren als auch als Expansionsmaschinen verwendet werden ; wenngleich in der nachfolgenden Beschreibung nur auf Kompressoren Bezug genommen wird, so ist klar, dass die für die Erfindung charakteristischen Flankenprofile mit den gleichen Vorteilen auch bei Expansionsmaschinen anwendbar sind.
Alle bisher bekannten Profile für die Flanken der Kämme und Nuten der Rotoren sind so gestaltet, dass wenigstens ein Punkt der Nutenflanke am weiblichen Rotor, vorzugsweise ein nahe dem Teilkreis liegender Punkt, als "Erzeugende" für die gesamte mitwirkende Kammflanke des männlichen Rotors oder zumindest für einen wesentlichen Teil derselben dient. Dieses Merkmal war für die bisher bekannten Arten von Schraubenradmaschinen. deren Rotoren winkelmässig durch Synchronisiergetriebe zueinander so in Beziehung gebracht wurden, dass ein Spielraum zwischen den Rotoren aufrecht erhalten und eine direkte Berührung der Rotoren verhindert wurde, unabhängig davon, ob es sich um Kompressoren oder Expansionsmaschinen handelte, von sekundärer Bedeutung.
Es ist nun aber erwünscht, die Maschine so auszubilden, dass die Rotoren einander unmittelbar berühren, so dass ein Synchronisiergetriebe sich erübrigt. Hiebei ergeben sich jedoch neue Probleme, weil, wie schon erwähnt, alle bisher bekannten Flankenprofile für Schraubenmaschinen der gegenständlichen Art das charakteristische Merkmal aufweist, dass ein an der Flanke einer Nut des weiblichen Rotors befindlicher Punkt als Erzeugende den Verlauf der gesamten mitwirkenden Kammflanke des männlichen Rotors oder wenigstens eines wesentlichen Teiles derselben bestimmt.
Dieses Merkmal führt bei direkter Berührung der Rotoren dazu, dass der Verschleiss in diesem Punkt unverhältnismässig gross im Vergleich zum Verschleiss der andern Teile der gleichen Flanke wird, weil nur dieser Punkt auf einer Linie längs der mitwirkenden Flanke gleitet, wogegen die andern Punkte der betrachteten Flanke nur vorübergehend mit der mitwirkenden Flanke zur Berührung kommen und bei bestimmten Profilarten, nämlich den im wesentlichen kreisbogenförmigen Profilen nach der österr. Patentschrift Nr. 169479 diese andern Punkte nur eine Abwälzbewegung ohne Gleiten an der mitwirkenden Flanke ausführen, so dass der Verschleiss praktisch Null ist.
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Ein Ziel der Erfindung liegt nun darin, die Flankengestaltung nach Massgabe eines einzigen oder festen Punktes zu vermeiden und ein neues Flankenprofil zu schaffen, das unter andern Merkmalen auch das Merkmal ergibt, dass die Flanken der Rotoren relativ zueinander eine kombinierte Bewegung ausführen, die sich aus einer Abwälzbewegung und einer Gleitbewegung zusammensetzt, wobei sich das Gleiten, das auf eine Längendifferenz der zusammenwirkenden Flanken zurückgeht, auf eine Vielzahl von Punkten verteilt, die auf einer geschlossenen Linie liegen. Jeder dieser Punkte dient dabei als Erzeugende nur eines Teiles der mitwirkenden Flanke, wobei dieser Teil praktisch ebenfalls ein Punkt ist.
Auf diese Weise wird die Gleitgeschwindigkeit zwischen den zusammenwirkenden Flanken im Berührungspunkt derselben auf einen Bruchteil der relativen Gleitgeschwindigkeit zwischen den Flanken bei der früher benutzten Flankengestaltung nach einem einzigen Punkt herabgesetzt. Ferner sind die Nuten des weiblichen Rotors gemäss der Erfindung breiter als die entsprechenden Nuten der früher bekannten Profile, so dass sich an den Randkanten dieser Nuten stumpfere Winkel ergeben und somit eine grössere Festigkeit als bei den früher bekannten Profilen erhalten wird.
Auf diese Weise wird die Gefahr einer Beschädigung der Randkanten der Nuten des weiblichen Rotors vermindert und aus diesem Grunde kann der Durchmesser des weiblichen Rotors in vorteilhafter Weise gleich dem Teilkreisdurchmesser des Rotors gewählt werden, wodurch die lichte Weite der Blasspalte von einer Nut zur andern, wie an sich bekannt, vermindert wird. Dieser zuletzt erwähnte Vorteil ist jedoch nicht auf Maschinen ohne Synchronisiergetriebe beschränkt, sondern gilt für alle Maschinen der gegenständlichen Art. Die erfindungsgemässe Gestaltung der Einzelteile, die in der geschilderten Weise die aufgezeigten Probleme löst, wird in der nachfolgenden Beschreibung noch genauer erläutert.
Ein weiteres Problem bei Schraubenradmaschinen der hier behandelten Art liegt darin, die Abdichtungslinie einer jeden abgeschlossenen, von kommunizierenden Nutenteilen gebildeten Kammer zu verkürzen. Diese Abdichtungslinien setzen sich aus verschiedenen Teilen zusammen, nämlich einem Teil, der zwischen den Enden der Rotoren und der mitwirkenden Stirnwand des Arbeitsraumes abdichtet, einem
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Rotoren selbst besorgt.
Ferner ergibt sich bei bestimmten Rotorprofilen'eine Lecköffnung oder ein Blasspalt durch eine Unterbrechung der Kontinuität der Abdichtungslinie infolge des Umstandes, dass die zwischen den Oberseiten der verschiedenen Rotorkämme und den zugeordneten Mantelwandteilen des Arbeitsraumes liegenden Teile der Abdichtungslinie die Schnittlinie zwischen den Bohrungen des Arbeitsraumes nicht in ein und demselben Punkt schneiden, sondern in verschiedenen Schnittpunkten, die axial gegeneinander versetzt sind. Die einzelnen Teile der Abdichtungslinie dichten zwischen verschiedenen Teilen der Maschine ab.
So dichtet derjenige Teil der Abdichtungslinie, der sich zwischen den Oberseiten der Rotorkämme und der Mantelwand befindet, bloss zwischen benachbarten geschlossenen Kammern ab, zwischen denen die Druckdifferenz nur einen Bruchteil der zwischen den Hoch-und Niederdrucköffnungen bestehenden Druckdifferenz beträgt, so dass der Verlust infolge eines Leckens von Kammer zu Kammer relativ gering ist. Es besteht auch keine Möglichkeit, die Länge dieses Teiles der Abdichtungslinie durch eine Änderung der Flankenprofile zu ändern.
Der zwischen einem Rotor und einer Stirnwand des Arbeitsraumes liegende Abschnitt der Abdichtungslinie setzt sich aus zwei verschiedenen Teilen zusammen, nämlich einem Teil, der im wesentlichen in Umfangsrichtung zwischen benachbarten geschlossenen Kammern in gleicher Weise abdichtet, wie dies vorstehend hinsichtlich des zwischen den Oberseiten der Kämme und der Mantelwand liegenden Teiles der Abdichtungslinie angegeben worden ist, und einem weiteren Teil, der im wesentlichen radial zwischen der geschlossenen Kammer und den Rotornuten abdichtet, welche mit der Niederdrucköffnung kommunizieren. Auch hinsichtlich der Länge dieses Teiles der Abdichtungslinie kann durch eine Änderung der Profile der Flanken nichts gewonnen werden.
Der zwischen den Rotoren liegende Teil der Abdichtungslinie dichtet die geschlossenen Kammern gegen die mit der Niederdrucköffnung kommunizierenden Nuten ab. Die Druckdifferenz in diesem Teil der Abdichtungslinie ist deshalb grösser als die Druckdifferenz an jenem Teil der Abdichtungslinie, der zwischen den Oberseiten der Kämme und der Mantelwand liegt, und diese Druckdifferenz ist ferner umso grösser, je näher sich die Kammer bei der Hochdrucköffnung befindet. Die Leckverluste zwischen den Rotoren sind deshalb erheblich grösser als die an den Oberseiten der Kämme auftretenden Leckverluste. Aus diesem Grunde ist es erheblich wichtiger,. denjenigen Teil der Abdichtungslinie zu verkürzen, der sich zwischen den Rotoren befindet, als jenen Teil, der zwischen den Oberseiten der Kämme und der Mantelwand liegt.
Die Verhältnisse liegen sogar so, dass eine Verkürzung des zwischen den Rotoren liegenden Teiles der Abdichtunglinie eine Verlängerung der vorstehend erwähnten Blasspalte rechtfertigen kann, die sich zwischen zwei benachbarten geschlossenen Kammern infolge einer Unterbrechung der Kontinuität der Abdichtungslinie
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ergeben.
Das aufgezeigte Problem ist schon alt und hat bereits die Grundlage für mehrere Erfindungen gebil- det.
Der erste Vorschlag zur Lösung dieses Problems bei einem Schraubenradkompressor geht dahin, je- den Kamm des männlichen Rotors aus zwei Flanken zusammenzusetzen, von denen jede von einem am
Teilkreis liegenden Punkt auf einer Flanke der mitwirkenden Nut des weiblichen Rotors erzeugt wird, während jede Nutenflanke des weiblichen Rotors durch einen Punkt erzeugt wird, der an der Oberseite bzw. im Scheitel des mitwirkenden Kammes am männlichen Rotor liegt.
Diese Flankengestaltung führt aber zu einer langen Abdichtungslinie, die für einen Kamm des männlichen Rotors von einem Punkt an der Wur- zel des Kammes bis zu einem Punkt an der Oberseite des Kammes längs einer Linie verläuft, die sich diagonal vom Boden zur Oberseite des Kammes längs der Eingriffslinie der Flanke mit der erzeugenden Nutenkante des weiblichen Rotors und sodann zurück längs der Kammoberseite bis zu einem Punkt erstreckt, von dem die Eingriffslinie der andern Flanke mit der andern erzeugenden Nutenkante des weiblichen Rotors bis zu einem Punkt an der Wurzel des Kammes des männlichen Rotors verläuft, der sich auf der gleichen axialen Linie wie der Ausgangspunkt an der Wurzel der ersterwähnten Flanke befindet.
Die Problemlösung, die sich bisher als die beste erwiesen hat, besteht darin, die Nuten des weiblichen Rotors nach einem Kreisbogenprofil auszubilden und die Aussenteile der Kämme am männlichen Rotormiteinem entsprechenden Profil zu versehen. Bei dieser Profilgestaltung ergibt sich eine Abdichtunglinie, die, ausgehend von einem Punkt an der Wurzel eines Kammes, am männlichen Rotor, der Nutenkante des weiblichen Rotors folgt, wie dies vorstehend für die von einem Punkt erzeugte Abdichtungslinie erläutert worden ist, und bis zu einem Punkt auf der Flanke des Kammes verläuft, in welchem das äussere Kreisbogenprofil beginnt.
In diesem Punkt biegt die Abdichtungslinie in eine Richtung ab, die senkrecht zur Rotorachse verläuft, und sie behält diese Richtung im gesamten kreisbogenförmigen äusseren Teil des Kammes bei, worauf sie wieder abbiegt und der Nutenkante des weiblichen Rotors bis zu einem Punkt an der Wurzel der zweiten Flanke des Kammes des männlichen Rotors folgt. Dieser Punkt befindet sich auf der gleichen axialen Linie wie der Ausgangspunkt am Kamm.
Die Abdichtungslinie zwischen den Kämmen der verschiedenen, vorstehend beschriebenen Schraubenradrotoren setzt sich somit aus drei getrennten Teilen zusammen, die unter spitzen Winkeln zusammentreffen. Sie hat zwei äussere Teile, die gekrümmt sind und den Nutenkanten am weiblichen Rotor folgen, und einen mittleren Teil. Bei der ursprünglichen Erfindung folgt dieser mittlere Teil der Abdichtungslinie der Oberseite bzw. dem Scheitel des Kammes am männlichen Rotor, wogegen er nach der späteren Erfindung senkrecht zur Achse des Rotors verläuft.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht nun darin, die erwähnte Abdichtungslinie noch weiter zu verkürzen und die drei vorstehend erwähnten Teile derselben durch eine geschlossene, leicht S-förmig gekrümmte Kurve zu ersetzen. Die zur Achse des Rotors parallelen Tangenten an diese Kurve liegen dann wesentlich näher jener Linie, die durch die Kreuzungspunkte der Abdichtungslinie und der Wurzeln der Kämme gezogen werden kann, als die Kreuzungspunkte zwischen den verschiedenen Teilen der Abdichtungslinie des kreisbogenförmigen Profiles. Der ersterwähnte Abstand kann auf diese Weise bis auf etwa 50% des letzterwähnten reduziert werden. Die Länge der Abdichtungslinie nimmt gleichzeitig erheblich ab und erreicht etwa 60% der Länge der Abdichtungslinie beim Kreisbogenprofil.
Da sich der Berührungpunkt zwischen zwei zusammenwirkenden Flanken kontinuierlich längs der beiden zusammenwirkenden Flanken verschiebt und die Flanke der Nut im Berührungspunkt stets in tangentialer Richtung zur Flanke des Kammes verläuft, ergeben sich auf jeder Seite des Berührungspunktes spitz zulaufende, keilförmige Zwischenräume. Da diese dem Berührungspunkt dicht benachbarten Zwischenräume senkrecht zu den Flanken der Rotoren eine sehr geringe Erstreckung haben, ergibt sich in der Praxis in jedem Querschnitt nicht ein Abdichtungspunkt, sondern eine Abdichtungslinie, und somit besteht axial längs jedes Rotorkammes nicht eine Abdichtungslinie, sondern eine streifenförmige Abdichtungsfläche, die in Kombination mit der Kürzung der Abdichtungslinie dazu beiträgt, die Leckverluste zwischen den Rotoren auf einen sehr geringen Wert zu reduzieren.
Auch bezüglich dieses Problems werden die Einzelheiten der erfindungsgemässen Flankengestaltung, welche in der geschilderten Weise das erläuterte Problem lösen, später in der Beschreibung genauer dargelegt.
Ein weitere. Problem, das sich bei Maschinen der hier behandelten Art ergibt und immer dringender eine Lösung fordert, ist die Lärmentwicklung während des Betriebes der Maschine. Einer der Faktoren, welche diese Lärmentwicklung beeinflussen, ist die Änderung der Gasgeschwindigkeit zwischen den verschiedenen Teilen der geschlossenen Kammer infolge der Verteilung der Volumensänderungen innerhalb der verschiedenen Teile der Kammer. Diese Probleme ergeben sich besonders bei Kammern, die zur
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Hochdruckseite hin offen sind, weil solche Kammern bei Kompressoren im Volumen bis auf Nullledu- ziert werden müssen und bei Expansionsmaschinen mit dem Volumen Null beginnen.
Rotoren, bei denen jede Flanke durch einen einzigen Punkt erzeugt wird, schliessen die Kammern in radialer Richtung vollständig dicht ab, so dass sie in axialer Richtung entleert werden müssen, wodurch weitere Probleme entstehen. die dem Fachmann allzu bekannt sind, als dass sie einer Erläuterung bedürften. Wesentlich ist im vorliegenden Zusammenhang, dass die Auslassquerschnittsfläche dieser Kammer in bezug auf die Volumsabnahme je Zeiteinheitso klein ist, dass die Auslassgeschwindigkeit des Gases viel höher liegen muss als die mittlere Geschwindigkeit des die Maschine durchsetzenden Gases. Auf diese Weise ergeben sich Interferenzschwingungen, die zu einer erheblichen Schallentwicklung führen.
Bei Rotoren mit im wesentlichen kreisbogenförmigem Flankenprofil ergibt sich in der weiblichen Rotornut eine Tasche. die sich über die gesamte Länge beider Nutenflanken erstreckt. Diese Tasche hat eine radiale Öffnung, doch wird diese Öffnung gerade im gleichen Zeitpunkt verschlossen, in dem die Tasche auch kurzzeitig in Längsrichtung verschlossen und im Volumen auf Null reduziert wird. Es muss deshalb zwischen der Geschwindigkeit des aus der Tasche austretenden Gases und der mittleren Geschwindigkeit des die Maschine durchsetzenden Gases eine erhebliche Differenz bestehen. Infolge von Interferenzschwingungen entsteht auch hier Schall, wenngleich dieser Schall nicht so intensiv ist wie der bei Rotoren mit von einem einzigen Punkt erzeugten Profilflanken entstehende Schall.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, den auf die vorstehend beschriebene Weise entstehenden Schall bzw. Lärm zu vermindern. Diese Lärmverminderung wird durch die Tatsache erreicht, dass beim vorgeschlagenen Profil der Flanken der Berührungspunkt zwischen den Flanken kontinuierlich längs beider Rotoren von der Wurzel der Flanke eines männlichen Rotorkammes und der entsprechenden Randkante einer weiblichen Rotornut zur Wurzel der andern Flanke des männlichen Rotorkammes und zur entsprechenden Randkante der weiblichen Rorornut wandert, so dass die zwischen der weiblichen Rotornut und dem männlichen Rotorkamm befindliche Tasche kontinuierlich entleert wird.
Auf diese Weise befindet sich bei der endgültigen Abdichtung gegen die hochdruckseitige Stirnwand der die Tasche abdichtende Punkt nicht an dem der Hochdrucköffnung zugekehrten Ende der Tasche, sondern in solcher Lage, dass die Tasche zwischen diesem Abdichtungspunkt und der Hochdrucköffnung liegt. Es wird demnach die Tasche vor ihrem endgültigen Verschliessen kontinuierlich entleert. Dabei ergeben sich keine ungewöhn- lich hohen Gasgeschwindigkeiten und jener Teil der Schallentwicklung, der normalerweise auf solche Gasgeschwindigkeiten zurückgeht, ist somit beseitigt. Auch bezüglich dieses Problems werden die Einzelheiten der erfindungsgemässen Flankengestaltung, welche auf die geschilderte Weise das Problem lösen, im nachfolgenden Teil der Beschreibung genauer erläutert.
Zusätzlich zu den vorstehend'angegebenen Vorteilen, die eine gemäss der Erfindung ausgebildete Maschine gegenüber allen früher bekannten Maschinen ähnlicher Art aufweist, hat eine erfindungsgemässe Maschine noch weitere Vorteile gemeinsam mit den früher bekannten Maschinen, die im wesentlichen kreisbogenförmige Profile aufweisen und sich dadurch von andern Maschinen unterscheiden.
Ein wesentlicher dieser Vorteile besteht darin, dass keine geschlossenen Taschen vorhanden sind, deren Volumen auf Null reduziert wird, wodurch die Taschen bei einer Maschine gemäss der Erfindung, wie vorstehend schon in Verbindung mit der Lärmbeseitigung erwähnt worden ist, noch besser entleert werden können als die Taschen bei einer Maschine mit kreisbogenförmigem Flankenprofil der Rotoren.
Ein weiterer wichtiger Vorteil einer erfindungsgemässen Maschine liegt darin, dass es möglich ist, die Oberseiten bzw. Scheitel der Kämme des männlichen Rotors ebenso wie die Oberseiten bzw. Scheitel der Kämme des weiblichen Rotors mit radial gerichteten Leisten auszustatten, die gegen die Mantelwand des Arbeitsraumes abdichten.
Das Profil gemäss der Erfindung hat ferner den Vorteil, dass es mit schon bekannten Profilen kombiniert werden kann, so dass entweder die eine Flanke eines männlichen Rotorkammes und die mitwirkende Flanke der weiblichen Rotornut mit vollständigen Profilen der einen Art und die andern Flanken mit einem Profil einer andern Art ausgebildet werden können oder aber auch ein und dieselbe Flanke aus Teilen von Profilen verschiedener Art zusammengesetzt werden kann. Auf diese Weise können das Volumen der Rotornuten. die Weite der Blasspalte und das Volumen der geschlossenen'Taschen auf einfache Weise eingeregelt werden.
Die Flankenprofile gemäss der Erfindung eignen sich besonders für sogenannte nasse Kompressoren, bei denen eine Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, zur Kühlung und Abdichtung in den Arbeitsraum eingeführt wird. Solche Maschinen sind besonders für den Betrieb ohne Synchronisiergetriebe geeignet, weil das zugeführte Öl die Flanken der Nuten und Kämme der Rotoren schmiert. Früher bekannte Flankenprofile haben jedoch Schwierigkeiten ergeben, wenn der Betrieb ohne Synchronisiergetriebe, aber mit Öleinsprit-
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zung erfolgen sollte, weil das Öl durch den Flankenerzeugungspunkt an der einen Flanke vom entsprechen- den, von diesem Punkt erzeugten Teil der mitwirkenden Flanke weggeschabt worden ist, so dass kein tragender Ölfilm entstehen konnte.
Die Flankenprofile der Kämme und Nuten gemäss der Erfindung ergeben jedoch einen keilförmigen Ölfilm, der in vollkommener Weise die Reibung und somit den Verschleiss der zusammenwirkenden Flankenteile herabsetzt.
Auch für die Lösung eines weiteren wichtigen Problems bei nassen Kompressoren, nämlich der sonst bestehenden Gefahr, dass das Öl in Taschen eingeschlossen wird, deren Volumen auf Null vermindert wer- den muss, bringt die Erfindung einen bedeutenden Vorteil mit sich, weil die Taschen bei einer Maschine gemäss der Erfindung, wie schon erwähnt, niemals geschlossen werden und ferner sanfter entleert werden, als dies bei den bekannten Flankenprofilen der Fall ist.
Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele genauer beschrieben werden. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Kompressor nach der Erfindung längs der Linie 1-1 in Fig. 2. Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. l. Fig. 2a zeigt eine Ein- zelheit von Fig. 2 im grösseren Massstab. Fig. 3 ist ein der Fig. 2 ähnlicher Querschnitt einer Ausführung- form mit abgeänderten Rotorprofilen. Fig. 3a zeigt eine Einzelheit von Fig. 3 im grösseren Massstab. Die Fig. 4-9 erläutern verschiedene relative Winkellagen von zwei Rotoren mit Profilen gemäss dem Ausfüh- rungsbeispiel nach Fig. 3. Die Fig. 10-13 zeigen die auf den männlichen Rotor projizierte Abdichtungslinie zwischen den beiden Rotoren für verschiedene Profilarten des Rotors.
Fig. 14 ist ein Längsschnitt nach der Linie 14-14 in Fig. 15 durch einen andern Kompressor gemäss der Erfindung. Fig. 15 ist ein Querschnitt nach der Linie 15-15 in Fig. 14. Fig. 15a zeigt eine Einzelheit von Fig. 15 im grösseren Massstab. Fig. 16 ist ein Längsschnitt nach der Linie 16-16 in Fig. 17 durch einen weiteren Kompressor gemäss der Erfindung.
Fig. 17 ist ein Querschnitt nach der Linie 17-17 in Fig. 16. Fig. 17a zeigt eine Einzelheit von Fig. 17 im grösseren Massstab.
Die Welle 20 des in den Fig. l und 2 dargestellten Kompressors wird von einer nicht dargestellten Kraftwelle angetrieben. Diese Welle 20 ist starr mit einem männlichen Rotor 22 verbunden, der sich in einem Gehäuse 24 mit einem Arbeitsraum 26 befindet ; der Arbeitsraum 26 setzt sich aus zwei parallelen Bohrungen 28, 30 im Gehäuse 24 zusammen, die sich längs der Linien 32 und 34 schneiden. Der männliche Rotor 22 ist in der Bohrung 28 angeordnet, während sich ein mit dem männlichen Rotor unter direkter Berührung zusammenwirkender weiblicher Rotor 36 in der Bohrung 30 befindet. Die beiden Rotoren 22, 36 sind in den Stirnwänden 38, 40 des Gehäuses 24 drehbar gelagert. Der Arbeitsraum 26 ist mit einer Niederdrucköffnung 42 und einer Hochdrucköffnung 44 für das gasförmige Arbeitsmedium versehen.
Der männliche Rotor 22 weist vier schraubenförmige Kämme 46 auf, die sich ausserhalb des Teilkreises des Rotors befinden und zwischen denen Nuten 48 liegen. Jeder Kamm 46 hat zwei Flanken, von denen jede ein konvexes Profil hat. Der weibliche Rotor 36 ist anderseits mit sechs schraubenförmigen Nuten 50 versehen, die sich innerhalb des Teilkreises des Rotors befinden und zwischen denen Kämme 52 liegen. Jeder Kamm 52 hat zwei Flanken, von denen jede ein konkaves Profil hat. Natürlich ist es nicht notwendig, dass die Kämme und Nuten der Rotoren von den zugeordneten Teilkreisen begrenzt werden, vielmehr können die Kämme und Nuten, wie bekannt, auch bis jenseits dieser Teilkreise reichen, beispielsweise wenn es erwünscht ist, die Profile mit weniger scharfen Ecken auszubilden, die Rotoren mit genau gleichen Aussendurchmessern auszuführen.
Wie in Fig. 2a gezeigt ist, ist eine Flanke einer Nut des weiblichen Rotors in einer quer zur. Achse des Rotors verlaufenden Ebene durch einen Radiusvektor 9 definiert, der vom Schnittpunkt 37 des Teilkreises 39 des Rotors mit einer Radialen vom Zentrum 41 des Rotors durch den radial innersten Punkt 43 dieser Flanke ausgeht. Dieser Radiusvektor wird bei Verschiebung seiner Pfeilspitze längs dem erwähnten Teil vom radial innersten Punkt 43 zum radial äussersten Punkt 35 der Flanke stetig grösser.
Profile, die durch eine wandernde Erzeugende gebildet werden, haben jedoch an der Kante der Nut des weiblichen Rotors einen grösseren"Eckenwinkel"als früher bekannte Profile. Einer der Gründe für die Erstreckung des weiblichen Rotors bis ausserhalb des Teilkreises dieses Rotors, nämlich die Gefahr eines Bruches der Kanten am weiblichen Rotor, entfällt somit. Da eine Verminderung des Durchmessers des weiblichen Rotors gleichzeitig eine Verkleinerung des Blasspaltes mit sich bringt, vermittelt ein gemäss der Erfindung ausgebildetes Profil auf diese Weise eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Maschine.
Wie Fig. 2 deutlich zeigt, haben die Flanken der Kämme und Nuten der Rotoren ganz neuartige Profile und die Rotoren wirken, gesehen in einer quer zu ihren Achsen verlaufenden Ebene, bei maximalem Eingriff jeweils nur zwischen dem Scheitelpunkt eines männlichen Rotorkammes 46 und dem Boden einer weiblichen Rotornut 50 abdichtend zusammen.
Bei den früher benutzten Profilen von Schraubenradkom- pressorenwirken der männliche Rotorkamm 46 und die weibliche Rotomut 50 bei maximalem Eingriff ausser
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in diesem Punkt zur Abdichtung auch noch in solcher Weise zusammen, dass sich der im wesentlichen kreisbogenförmige Kammprofilteil über die gesamte Breite der Nut in abdichtender Nähe derselben erstreckt und der von der Randkante der Nut 50 erzeugte Kammprofilteil auch an jeder Randkante der Nut in abdichtender Nähe der Nut liegt.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung sind diese Flankenprofile und die Art und Weise, in der sie zusammenwirken. Jede Flanke wird von einem auf der mitwirkenden Flanke liegenden Punkt erzeugt, derkontinuierlich längs dieser Flanke von einem Ende derselben zum andern wandert, wobei gleichzeitig die mitwirkende Flanke von einem auf der ersterwähnten Flanke liegenden Punkt erzeugt wird, der ebenfalls kontinuierlich längs dieser Flanke von einem Ende derselben zum andern wandert. Der einfachste Weg, diese Art der Flankenerzeugung zu erklären, besteht darin, die relativen Winkellagen der Rotoren in einer quer zu den Achsen der Rotoren verlaufenden Ebene zu untersuchen.
Durch Verstellen des männlichen Rotors in mehrere seiner verschiedenen Winkellagen bezüglich des weiblichen Rotors und Nachzeichnen des Kammprofiles des männlichen Rotors ergibt sich eine Kurvenschar, deren Einhüllende das Profil der Nut des weiblichen Rotors darstellt.
Das Ergebnis dieser Flankengestaltung besteht darin, dass der Berührungspunkt zwischen den Flanken kontinuierlich längs beider Flanken wandert, so dass die zusammenwirkenden Rotorflanken einekombinierte Abwälz-und Gleitbewegung in bezug aufeinander ausführen.
Wie der Abdichtungspunkt zwischen den Flanken der Rotoren wandert, geht am besten aus den Fig. 4 bis 7 hervor. In diesen Figuren sind die männlichen Rotorkämme 46 und die weiblichen Rotornuten 50 unsymmetrisch dargestellt, um einen Vergleich zwischen den Merkmalen des neuen Profils und des im wesentlichen kreisbogenförmigen Profils zu erleichtern. Mit Rücksicht hierauf werden diese Figuren erst später genauer erläutert. Es kann jedoch schon jetzt gesagt werden, dass zufolge der Tatsache, dass der Abdichtungspunkt an der Flanke der Nut kontinuierlich von der Randkante zum Boden der Nut wandert, die Projektion der Abdichtungslinie zwischen den Rotoren einen Verlauf gemäss Fig. 12 annimmt. Die Merkmale dieser Abdichtungslinie werden ebenfalls später noch genauer erläutert.
Fig. 3 zeigt einen dem Querschnitt nach Fig. 2 ähnlichen Querschnitt durch einen Kompressor mit Rotoren, deren Profile von abgewandelter Art sind. Die männlichen Rotorkämme 46 und die weiblichen Rotornuten 50 sind unsymmetrisch und haben eine Vorderflanke 45 bzw. 47, die in gleicher Weise durch eine wandernde Erzeugende gebildet ist, wie dies vorstehend in Verbindung mit dem Rotorprofil nach Fig. 2 erläutert worden ist, wogegen die Hinterflanke 51 der Nut nach einem Kreisbogen geformt ist und die Hinterflanke 49 des Kammes einen äusseren kreisbogenförmigen Teil und einen inneren Teil aufweist, der in bekannter Weise durch einen einzigen Punkt erzeugt wird.
Der Vorteil dieser unsymmetrischen Profile gegenüber symmetrischen liegt darin, dass der Blasspalt von einer geschlossenen Kammer mit kommunizierenden Nutenteilen der beiden Rotoren zu einer benachbarten Kammer auf diese Weise nicht grösser als der Blasspalt bei früher bekannten, im wesentlichen kreisbogenförmigen Profilen ist, während gleichzeitig die Vorderflanke 45 des männlichen Rotorkammes, die den weiblichen Rotor antreibt, und die mitwirkende Flanke 47 der weiblichen Rotornut in solcher Weise geformt sind, dass jegliche Erzeugung einer Flanke oder eines Teiles derselben durch einen festen Punkt an der mitwirkenden Flanke vermieden ist.
In den Fig. 4-9 sind die Rotorprofile nach Fig. 3 schematisch in mehreren verschieden relativen Winkellagen dargestellt. Fig. 4 zeigt jene Lage, in welcher der Scheitel des weiblichen Rotorkammes 52 eben seine Abwälzbewegung am Boden der männlichen Rotornut 48 beendet hat, wobei die Randkante des weiblichen Rotorkammes 52 im Abdichtungspunkt 54 abdichtend mit der Wurzel des männlichen Rotorkammes 46 zusammenwirkt. Aus dieser Lage heraus setzen die Rotoren sodann ihre Umlaufbewegung in die in Fig. 5 gezeigte Lage fort, wobei der Abdichtungspunkt 54 zwischen der Kammflanke des männlichen Rotors 22 und der Nut des weiblichen Rotors 36 längs der Flanke des Kammes 46 des männlichen Rotors sowie längs der Flanke der Nut 50 des weiblichen Rotors wandert.
Die Strecken, welche der Abdichtungspunkt längs diesen beiden Flanken wandert, sind verschieden, weil die eine Flanke innerhalb und die andere ausserhalb des Teilkreises liegt, was bedeutet, dass die beiden Flanken eine kombinierte Ab- wälz-und Gleitbewegung in bezug aufeinander auszuführen haben. Fig. 6 zeigt eine weitere Relativlage der beiden Rotoren, die noch deutlicher erkennen lässt, dass der Abdichtungspunkt 54 kontinuierlich längs der beiden zusammenwirkenden Flanken wandert, dabei aber längs der Kammflanke des männlichen Rotors zufolge der grösseren Länge dieser Flanke eine höhere Wanderungsgeschwindigkeit hat als längs der Nutenflanke des weiblichen Rotors. In Fig. 7 ist der männliche Rotorkamm 46 in die Lage maximalen Eingriffes in die weibliche Rotornut 50 gelangt.
Der Abdichtungspunkt 54 ist dann längs der Vorderflanken des Kammes 46 des männlichen Rotors und der Nut 50 des weiblichen Rotors derart gewandert, dass
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er die Endpunkte dieser Flanken im gleichen Zeitpunkt erreicht hat, d. h. der Scheitel des männlichen Rotorkammes 46 bildet die Abdichtung am Boden der weiblichen Rotomut 50. Gleichzeitig dichtet die Hinterflanke des männlichen Rotorkammes 46 über die Gesamtlänge der Hinterflanke der weiblichen Rotornut 50 ab, was bekanntlich ein Merkmal der Kreisbogenprofile ist. In Fig. 8 ist eine Relativlage der Rotoren dargestellt, in der sich die Rotoren um einen kleinen Winkel weitergedreht haben.
Bei dieser Drehbewegung hat sich der Abdichtungspunkt 54 zwischen den Rotoren sprunghaft zur hinteren Randkante der weiblichen Rotornut 50 bewegt, wobei diese Kante nun eine Gleitbewegung ohne Abwälzung an dem inneren Flankenteil des männlichen Rotorkammes 46 ausführt. In Fig. 9 ist schliesslich eine Relativlage dargestellt, in welcher die Randkante der weiblichen Rotornut 50 die Wurzel der Flanke des männlichen Rotorkammes 46 erreicht hat und in welcher der Scheitel des Kammes 52 des weiblichen Rotors gerade seine Abwälzbewegung am Boden der Nut 48 des männlichen Rotors beginnt.
Die Fig. 4 - 9 erläutern sehr deutlich den Unterschied zwischen Flanken, die durch einen wandernden Erzeugungspunkt erhalten werden, und Flanken mit im wesentlichen kreisbogenförmigem Profil. Wie aus
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zuerst an der vorderen Randkante der weiblichen Rotornut, die am inneren Teil der Kammflanke des männlichen Rotors gleitet, worauf eine kurzzeitige Abdichtung längs der Gesamtbreite der Nut erfolgt und schliesslich der Abdichtungspunkt zum andern Ende des Kreisprofils der Nut übergeht, unabhängig davon, ob das Kreisbogenprofil beide Flanken oder nur eine Flanke der Nut umfasst.
Im Falle des Profils, das durch einen wandernden Erzeugungspunkt gebildet wird, wandert anderseits der Abdichtungspunkt 54 kontinuierlich längs beider zusammenwirkenden Flanken, wobei die relative Gleitgeschwindigkeit zwischen den Flanken geringer ist als in dem von einem Punkt erzeugten Wurzelteil des im wesentlichen kreisbogenförmigen Profils. Auf diese Weise wird der auf der Reibung und der direkten Berührung beruhende Verschleiss vermindert und zugleich über die gesamten Flanken verteilt, anstatt wie bisher auf die Randkanten der weiblichen Rotornut 50 und auf den inneren, von einem Punkt erzeugten Teil des männlichen Rotorkammes 46 beschränkt zu werden.
Ferner wird durch den wandernden Gleitpunkt der Effekt erzielt, dass die zusammengedrückte Tasche zwischen den Flanken der Nut und des Kammes an ihrem hinteren Ende kontinuierlich verkleinert wird, wobei sich der Abdichtungspunkt 54 gegensinnig zur Drehrichtung der Rotoren bewegt, wie dies aus den Fig. 4 - 7 hervorgeht. Bei einem symmetrischen, durch einen wandernden Erzeugungspunkt gemäss Fig. 2 gebildeten Profil, das durch Spiegelung der Fig. 4 - 7 erhalten werden kann, vermindert sich das Volumen der erwähnten Tasche infolge des kontinuierlichen Wanderns des inneren Taschenendes vom Boden zur Randkante der Nut auf Null, so dass die Tasche allmählich verschwindet.
Die entsprechende Tasche erstreckt sich anderseits bei Kreisbogenprofilen vom Auftreten derselben bis zu ihrem Verschwinden über die gesamte Länge der Nut und bei ihrem Verschwinden wird die Tasche plötzlich über ihre gesamte Länge verschlossen, d. h. das Volumen der Tasche wird von ihrem äusseren Ende her im gleichen Grade wie vom inneren Ende her auf Null reduziert, wodurch eine erhöhte Geschwindigkeit der Entleerung der Tasche erzwungen wird.
Infolge des allmählichen Verschwindens der Tasche ergibt sich bei der Erfindung kein plötzlicher Druckanstieg in der Tasche bzw. keine entsprechende Beschleunigung der Entleerung des Gases aus der Tasche. Dieser Druckanstieg und die Beschleunigung der Taschenentleerung, die sich bei den früher bekannten Rotorprofilen ergeben, waren die Ursachen für ungleichmässige Gasgeschwindigkeiten und in weiterer Folge von Vibrationen und Lärmentwicklung. Die von dieser Ursache herrührende Lärmentwicklung wird somit. wie schon erläutert, durch das erfindungsgemäss vorgeschlagene Profil weitgehend beseitigt.
Ferner wird die Abdichtung der Flanken bei Profilen, die durch einen wandernden Erzeugungspunkt gebildet werden, zwischen zwei gekrümmten Oberflächen erhalten, die tangential zusammenlaufen und nahezu den gleichen Krümmungsradius haben, so dass diese Abdichtung in einer Querebene nicht als Punktabdichtung, sondern als Linienabdichtung angesehen werden kann, zumal die Öffnung zwischen den zusammenwirkenden Flanken über einen erheblichen Flankenwinkel so eng ist, dass in diesem gesamten Bereich eine Abdichtungswirkung erhalten wird.
Die gesamte dreidimensionale Abdichtung stellt somit nicht eine Abdichtung längs einer Linie, sondern längs eines Streifens dar und ist wesentlich wirksamer als die Abdichtung längs der Randkante der Nut bei den früher bekannten Profilen, die keine solche Öffnung mit Erstreckung in Umfangsrichtung auf beiden Seiten des theoretischen Abdichtungspunktes bilden können. Die Abdichtung längs der theoretischen Abdichtungslinie ist aus diesem Grunde bei Profilen, die nach einem wandernden Erzeugungspunkt geformt sind, wirksamer als bei im wesentlichen kreisbogenförmigen Profilen, und es kann abgeschätzt werden, dass die Leckverluste je Längeneinheit der Abdichtungs-
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linie nur ungefähr 80% der entsprechenden Leckverluste bei kreisbogenförmigen Profilen betragen.
Es ist zu beachten, dass alle Vergleiche mit den früher bekannten Profilen sich auf kreisbogenförmige Profile bezogen haben, die hinsichtlich Verschleiss, Vermeidung von Taschenbildung wie auch hinsichtlich der Abdichtung allen andern früher bekannten Profilen überlegen sind, d. h. den Profilen, die nach einem festen Erzeugungspunkt geformt sind.
Es ist jedoch nicht nur die Güte der Abdichtung längs der Abdichtungslinie von Bedeutung, sondern auch die Länge dieser Abdichtungslinie. In den Fig. 10 und 11 sind deshalb die Abdichtungslinien in Projektion auf die männlichen Rotoren für die bisher benutzten Flankenprofile, d. h. für Profile, die nach einem festen Erzeugungspunkt geformt sind, und für im wesentlichen kreisbogenförmige Profile dargestellt. Diese Figuren sind überdies schon in der österr. Patentschrift Nr. 169479 zur Erläuterung der grossen Bedeutung dargestellt, die der Übergang von Profilen, die nach einem festen Erzeugungspunkt geformt sind, auf Kreisbogenprofile hinsichtlich der Abdichtung hat. Fig. 10 zeigt die Abdichtungslinie bei einem Kammprofil, das nach einem festen Erzeugungspunkt geformt ist.
Die Vorderflanke des männlichen Rotorkammes greift abdichtend an der einen Randkante der weiblichen Rotornut an und der Abdichtungspunkt wandert dabei von der Wurzel zum Scheitel des Kammes längs einer Linie 53, worauf der Scheitel des Kammes abdichtend mit den Nutenflanken von einer Randkante der Nut zur andern längs einer Linie 55 und schliesslich die andere Randkante der Nut abdichtend mit der andern Flanke des Kammes längs einer Linie 57 zusammenwirkt. Fig. 11 zeigt die Abdichtungslinie bei einem kreisbogenförmigen Profil.
Die längs des Kammscheitels verlaufende Linie 55 in Fig. 10 ist hiebei durch eine Linie 59 ersetzt, die senkrecht zu den Achsen der Rotoren. verläuft, wodurch zugleich die Längen der Linien 53 und 57 auf etwa die Hälfte vermindert sind.
In Fig. 12 ist in entsprechender Weise die Projektion der Abdichtungslinie zwischen den Rotoren auf den männlichen Rotor bei symmetrischen Profilen dargestellt, die in der erläuterten Weise nach einem wandernden Erzeugungspunkt geformt sind. Auf Grund der Tatsache, dass der Abdichtungspunkt an der weiblichen Rotornut, wie schon erläutert, nicht fest an der Randkante dieser Nut liegt, sondern sofort nach einwärts zum Boden der Nut zu wandern beginnt, schliesst die Abdichtungslinie 58 einen kleineren Winkel mit der Achse des Rotors als die Linien 53 und 57 in den Fig. 10 und 11 ein. Da die Abdichtungslinie bei Profilflanken, die nach einem wandernden Erzeugungspunkt geformt sind, wie schon erläutert, stetig verläuft, weist sie keine Unstetigkeiten in Form von scharfen Knicken auf, wie dies für die Abdichtungslinien der bisher bekannten Profile charakteristisch ist.
Die Abdichtungslinie 58 folgt gemäss Fig. 12 einer stetig gekrümmten Linie, deren parallel zur Rotorachse verlaufenden Tangenten wesentlich näher dieser Achse liegen als die scharfen Knicke bei den früher bekannten Abdichtungslinien. Die Länge derAbdichtungslinie ist aus diesem Grunde bei erfindungsgemässen Profilen wesentlich geringer als bei den früher bekannten Profilen. Fig. 13 zeigt in der gleichen Weise die Abdichtungslinie 58, 59, 57 eines unsymmetrischen Profils gemäss Fig. 3. In gleicher Weise wie die Fig. 4-9 ist diese Figur besonders zum Vergleich der Bewegung der Rotoren in einer Querebene zu den Rotorenachsen geeignet. Fig. 13 eignet sich insbesondere zum Vergleich der Projektionen der Abdichtungslinien auf den männlichen Rotoren.
Wie Fig. 13 zeigt, ist der Abstand der Achse 56 des Rotors von der parallel zu dieser Achse verlaufenden Tangente 60 an die Abdichtungslinie 58 bei dem nach einem wandernden Erzeugungspunkt geformten Profil kleiner als 50% des Abstandes der Achse 56 vom Knick- oder Kreuzungspunkt 62, in dem sich die Teile 59 und 57 der Abdichtungslinie auf der kreisbogenförmigen Flanke treffen. Die Länge der Linien 58 von der Wurzel bis zum Scheitel des Kammes beträgt demnach nur etwa 60% der Länge des entsprechenden Teiles der Längensumme der Linien 57 und 59. Eine weitere Verminderung der Länge der Linie 58 ist nicht mehr möglich.
Die Gesamtlänge der Abdichtungslinie, deren Projektion durch die Linie 58 veranschaulicht ist, vermindert sich zugleich auf 65-70% der Länge der entsprechenden Abdichtungslinie bei einem kreisbogenförmigen Profil. Die Abdichtungslinie wird aber noch viel stärker bei einer Profilgestaltung ver- kürze, die in der beschriebenen Weise die Länge der Linie 58 gegenüber dem dargestellten Ausführungsbeispiel vermindert.
Wie schon erwähnt, wird infolge der verkürzten Abdichtungslinie sowie infolge der verbreiterten Abdichtungsfläche eine verbesserte Abdichtung zwischen den Rotoren erhalten. Das Lecken zwischen den Rotoren wird auf diese Weise erheblich vermindert, was für Maschinen der hier betrachteten Art bedeutungsvoll ist, weil das Lecken zwischen den Rotoren einen Leckverlust von Druckkammern zu Nutenteilen bedeutet, die mit der Niederdrucköffnung in Verbindung stehen, wogegen das Lecken zwischen benachbarten Druckkammern infolge der relativ geringen Druckdifferenz zwischen zwei benachbarten Kammern von geringer Bedeutung ist.
Der gesamte Leckverlust zwischen den Rotoren wird auf Grund der geschilderten Verhältnisse auf etwa 551o des entsprechenden Leckverlustes in einer ähnlichen Maschine herab-
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gesetzt, deren Rotoren mit kreisbogenförmigen Profilen ausgestattet sind, und auch dieser Verlust kann, wie schon erwähnt, durch eine weitere Profiländerung noch herabgesetzt werden. Die Vergrösserung der
Blasspalte zwischen benachbarten Druckkammern, die sich ergibt, wenn die in der Drehrichtung des männ- lichen Rotorkammes hintere Kammflanke und die damit zusammenwirkende Nutenflanke des weiblichen
Rotors nach einem wandernden Erzeugungspunkt geformt sind, wird somit durch die wirksamere Abdich- tung zwischen den Rotoren überkompensiert.
Infolge des Umstandes, dass die die Flanken verbindende Oberseite eines jeden männlichen Rotorkammes 46 ohne jegliches Gleiten in bezug auf den Boden der mitwirkenden weiblichen Rotornut 50 ab- rollt, kann diese'Oberseite mit Vorteil mit einem Dichtungsstreifen zum abdichtenden Zusammenwirken mit der Mantelwand des Arbeitsraumes 26 versehen werden. In gleicher Weise kann die Oberseite jedes weiblichen Rotorkammes 52 mit einem Dichtungsstreifen zum Abdichten gegen die Mantelwand des Ar- beitsraumes versehen werden, weil sich auch diese Kammoberseite ohne jegliches Gleiten am Boden der mitwirkenden Nut 48 des männlichen Rotors abwälzt.
In den Fig. 14 und 15 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Ein wesentlicher
Unterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und dem in den Fig. l und 2 gezeigten besteht darin, dass die Maschine mit Einrichtungen zum Einführen einer Flüssigkeit, insbesondere von Öl, in den Arbeitsraum ausgestattet ist. Die Einspritzeinrichtung für die Flüssigkeit umfasst eine Vorratskammer 66, der die Flüssigkeit von einer nicht gezeigten Druckflüssigkeitsquelle über eine Einlassöffnung 68 zugeführt wird, und eine Vielzahl von Einspritzkanälen 70, welche die Vorratskammer 66 mit dem Arbeitsraum 26 verbinden und deren innere Mündungen nahe der Schnittlinie 32 zwischen den parallelen Bohrungen 28 und 30 bei der Hochdrucköffnung 44 liegen.
Ein weiterer Unterschied gegenüber den Ausführungsbeispielen nach den Fig. l und 2 besteht darin, dass die Rotoren ein anderes Flankenprofil aufweisen. Die verschiedenen Flanken sind aus zwei Teilen zusammengesetzt, nämlich einem kreisbogenförmigen Teil und einem Teil, der nach einem wandernden Erzeugungspunkt geformt wird, wobei die weibliche Rotornut in einer Querebene zur Achse des Rotors mit einem kreisbogenförmigen Bodenteil und geraden kantennahen Teilen 72, 74 ausgeführt ist, die an ihren Ansatzpunkten Tangenten zum kreisförmigen Bodenteil bilden (s. auch Fig. 15a). Jede Kammflanke des männlichen Rotors setzt sich dann aus einem kreisbogenförmigen Kuppenteil und einem nahe der Wurzel des Kammes liegenden Teil zusammen, der durch den geraden Teil des Nutenprofils im weiblichen Rotor erzeugt wird.
Auf diese Weise wird der vom Kreisbogenprofil her bekannte Vorteil, dass der äussere Teil des männlichen Rotorkammes gegenüber der mitwirkenden weiblichen Nut keinerlei Gleitbewegung ausführt, zugleich mit dem weiteren Vorteil erzielt, dass die Gleitbewegung im Bereich der erzeugten Flanke zwischen der Randkante der Nut und dem wurzelnahen Flankenteil des Kammes über einen grösseren Teil der Flanken des Kammes und der Nut verteilt wird. Ebenso wird auf diese Weise vermieden, dass das Öl an den Kammflanken durch die Nutenkanten weggeschabt wird ; es bildet sich hier vielmehr ein keilförmiger Ölfilm aus, der geeignet ist, die Reibung und damit den Verschleiss zwischen den zusammenwirkenden Flankenteilen herabzusetzen.
Auf Grund dieser Merkmale sind erfindungsgemässe Kompressoren für den Betrieb ohne das Synchronisiergetriebe geeignet, das bislang einen wesentlichen Bestandteil' solcher Maschinen bildet und die Aufgabe hat, die Rotoren in solcher gegenseitiger Winkellage zu halten, dass zwischen den Flanken der Rotoren keine direkte Berührung stattfindet.
In den Fig. 16 und 17 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Ein Unterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und den früher beschriebenen besteht'darin, dass ein Synchronisiergetriebe 80 vorgesehen ist, das befähigt ist, die Rotoren 22, 36 in solcher gegenseitiger Winkellage zu halten, dass zwischen den Rotoren keine mechanische Berührung erfolgt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Rotoren so geformt, dass jede Kammflanke des männlichen Rotors aus einem nach einem wandernden Erzeugungspunkt geformten inneren Teil 82 und einem durch einen festen Punkt 86 an der mitwirkenden Flanke des weiblichen Rotors erzeugten äusseren Teil zusammengesetzt ist.
Jede Flanke des weiblichen Rotors ist in gleicher Weise aus einem ausserhalb des Punktes 86 liegenden Teil 88, der nach einem längs des Teiles 82 der mitwirkenden Flanke des männlichen Rotors wandernden Erzeugungspunkt geformt ist, und einem Teil 90 zusammengesetzt, der sich innerhalb des Punktes 86 befindet und nach dem Scheitel 92 des mitwirkenden Kammes des männlichen Rotors erzeugt ist. Dieses Ausführungsbeispiel hat gegenüber Profilen, die vollständig nach einem festen Erzeugungspunkt geformt sind, die Vorteile, dass die geschlossenen Taschen kleiner sind, dass die Abdichtungslinien zwischen den Rotoren kürzer sind und dass die scharfe Randkante der Nut 50 des weiblichen Rotors durch eine sehr stumpfe Kante 86 ersetzt ist, so dass die Gefahr einer Zerstörung dieses festen Erzeugungspunktes wesentlich vermindert ist.
Gegen- über dem vollständig nach einem wandernden Erzeugungspunkt geformten Profil bietetdieses Ausführungs-
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beispiel die Vorteile, dass das Volumen einer jeden Rotornut grösser ist und dass die lichte Weite der Blasspalte kleiner ist.
Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 14-17, deren Flankenprofile aus einem nach einem wandernden Erzeugungspunkt geformten Teil und einem andersartig geformten Teil zusammengesetzt sind, sind zwar nur für symmetrische Kämme und Nuten dargestellt, doch ist es natürlich möglich, die Form der Kämme und Nuten unsymmetrisch zu machen, beispielsweise indem nur an einer Flanke ein nach einem wandernden Erzeugungspunkt geformter Teil vorgesehen wird oder Kämme und Nuten mit ganz verschiedenen Flanken, wie in Fig. 3, kombiniert werden.
Die Kämme und Nuten in dieser Figur können natürlich auch in solcher Weise geändert werden, dass die Kreisbogenflanke der Nut des weiblichen Rotors mit einem äusseren Teil versehen wird, der nach einem wandernden Erzeugungspunkt geformt ist, wobei die mitwirkende Flanke des Kammes am männlichen Rotor in entsprechender Weise auszubilden ist.
Es versteht sich, dass verschiedene Kombinationen einerseits der nassen und trockenen Kompressoren mit und ohne Synchronisiergetriebe und anderseits der verschiedenen Rotorprofile möglich sind, d. h., dass die dargestellten Rotorprofile nicht auf die spezielle Art von Schraubenradmaschinen beschränkt sind, in deren Verbindung sie beschrieben worden sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schraubenradmaschine mit zumindest zwei zusammenwirkenden männlichen und weiblichen Rotoren mit ineinandergreifenden, schraubenförmigen Kämmen und Nuten und einem Gehäuse, das einen Arbeitsraum umschliesst, der von zwei einander in einer gemeinsamen Ebene schneidenden Rotorbohrungen gebildet wird, von Mantelwänden und Stirnwänden begrenzt ist und Niederdruck- und Hochdrucköffnungen für das Arbeitsmedium aufweist, wobei die Kämme und Nuten der Rotoren so geformt sind, dass sie abwechselnd in und ausser Eingriff miteinander kommen und zusammen mit den Wandungen des Arbeitsraumes sowohl gegen die Niederdruckseite als auch gegen die Hochdruckseite abgeschlossene Kammern bilden, die aus kommunizierenden Nutenteilen von zwei zusammenwirkenden Rotoren bestehen und ihr Volumen bei der Drehung der Rotoren ändern,
und wobei die Flanken der weiblichen Rotorkämme im wesentlichen konkav gekrümmte Profile haben und zumindest überwiegend innerhalb des Teilkreises des Rotors liegen, während die Flanken der männlichen Rotorkämme im wesentlichen konvex gekrümmte Profile haben und zumindest überwiegend ausserhalb des Teilkreises des Rotors liegen und den von den Nuten des weiblichen Rotors entwickelten Hüllkurven entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass in einer querzurAchse des weiblichen Rotors (36) verlaufenden Ebene zumindest eine Flanke jeder Nut (50) dieses Rotors einen vom radial äussersten Punkt (35) der Flanke ausgehenden Flankenteil aufweist, der durch einen Radiusvektor (9) definiert ist, welcher vom Schnittpunkt des Teilkreises (37) des Rotors und einer radialen, durch den radial innersten Punkt (43)
dieser Flanke verlaufenden Linie gezogen wird und bei Verschiebung seiner Pfeilspitze längs des erwähnten Flankenteiles vom radial innersten zum radial äussersten Punkt (35) desselben stetig grösser wird (Fig. 2, 2a).