Drehkolbenmaschine. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Drehkolbenmaschine, welche als Pumpe oder als Motor arbeiten kann.
Drehpumpen, welche mit zwei ineinander greifenden Drehkörpern mit je einem walzen förmigen Kern und auf demselben angeordne ten, gewindegangartigen Körpern versehen sind und damit das Arbeitsmittel in den zwi schen den gewindegangartigen Körpern liegen den Arbeitskammern weiter drücken, sind be kannt. Bei der einen Ausführung, als Schrau benpumpe bezeichnet, sind auf dem Kern der Drehkörper genau gewindegangförmige Kör per angeordnet. Sie hat besonders bei Über windung höherer Gegendrucke einen gerin gen Wirkungsgrad, weil die Flanken der in einandergreifenden Gewindegänge infolge ihrer Krümmung nicht dicht aneinander- liegen und einen grossen Teil des geförderten Arbeitsmittels zurücktreten lassen.
Bei der andern Ausführung, bei der auf dem Kern der Drehkörper ungefähr halbkreisförmige Ringsegmente koaxial zur Drehaxe angeord net sind, .die gegeneinander versetzt und ein ander um ein kleines Stück übergreifend, zu wendeltreppenartigen Körpern vereinigt sind, schliessen zwar die aneinanderliegenden Flan ken der Ringsegmente genügend dicht.
Es macht sich jedoch beim Übergang -des Ar beitsmittels aus einer Arbeitskammer in die nächste störend bemerkbar, dass das Arbeits mittel plötzlich um die volle Ringsegment breite in a.chsialer Richtung verschoben wird, und dass dadurch Erschütterungen in der Pumpe auftreten, welche viel Kraft verbrau chen und bei hohem Druck Geschwindigkei ten des Arbeitsmittels in der Pumpe, wie sie sonst als normal gelten, nicht zulassen.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, / diese Nachteile zu beheben und hat zum Ge genstand eine Drehkolbenmaschine mit zwei ineinander eingreifenden Drehkörpern mit je einem Kern und auf demselben koaxial zur Drehachse angeordneten Ringsegmenten, die axial gegeneinander versetzt, zu wendeltrep penartigen Körpern vereinigt sind.
Gemäss der Erfindung besteht jede Windung eines solchen Körpers aus mindestens drei gleichen Ringsegmenten, damit die Stirnflächen des einen Drehkörpers mit denjenigen des andern derart zusammenarbeiten, dass der Durchgang des Arbeitsmittels durch die zwischen den Ringsegmenten gebildeten Arbeitskammern nacheinander ohne grösseren Stoss erfolgt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes -darge stellt, und es zeigt: Fig. 1 einen Aufriss einer Drehkolben maschine im Schnitt durch die Axen der bei den Rotoren; Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 1; Fig. 3 ist ein Querschnitt' nach Linie X-X der Fig. 1; Fig. 4 und 5 zeigen Details eines Dreh körpers; Fig. 6 zeigt die Abwicklung eines Teils der Oberfläche eines Drehkörpers.
Die beiden Drehkörper sind im Gehäuse c gelagert und durch die Zahnräder b, b mit einander gekuppelt. Sie besitzen auf zylin drischen Kernen a, a wendeltreppenartige Körper<I>d, d,</I> deren Windungen aus je vier Ringsegmenten von rechteckigem Querschnitt gebildet sind. Die Körper d, d umlaufen den Kern a des Rotors ohne Unterbrechung mehr fach von den beiden Endender Maschine bis zur Mitte in entgegengesetztem Sinne. Die beiden Körper selbst sind auf jeder Seite der Maschine entgegengesetzt gewunden. Sie bil den mit dem Gehäuse c Arbeitskammern. Unten an der Maschine in nächster Nähe des Gehäuses ist eine Umlaufleitung vorge sehen (Fig. 1 und 2).
Das Röhrchen k steht mit dem Saugrohr S über einen Hahn h in Verbindung, während das Rohr i über den nämlichen Hahn h mit der Druckleitung D verbunden ist. Die aus den Röhren h, und bestehenden Leitungsstücke reichen bis nahe auf den Boden einer Flüssigkeitsschale Der Hahn h weist ausser den zu den Röhren h und i passenden Durchbohrungen einen Längskanal l auf.
Die Körper d, d werden zweckmässig aus einem zylindrischen Hohlkörper aus dem Vollen hergestellt, so dass ein zusammenhän gender Körper nach Fig. 4 entsteht, welcher auf einen gern a (Fig. 5), der zugleich als Antriebswelle dient, aufgeschoben und an den beiden. Enden damit in nicht gezeichneter Weise verbunden wird. Dies ist eine ein fache, billige und genaue Herstellung. plan kann die Körper d, d aber auch aus entspre chend geformten Ringsegmenten zusammen bauen.
Die Wirkungsweise der Drehkolben maschine ist die folgende: Der Übergang des Arbeitsmittels erfolgt aus einer Arbeitskammer f in die anschlie ssende ohne nennenswerten Stoss. Drehen sich die beiden Drehkörper in der Pfeilrichtung (Fig. 2), so wird das Arbeitsmittel bei S an gesaugt und gelangt von aussen nach innen bei D zur Druckleitung. Da in achsialer und radialer Richtung bei beiden Rotoren in jeder Stufe der Kolben der gleiche Druck herrscht, so sind die beiden Rotoren gegen die Ge häusewandung c nach allen Richtungen ent lastet.
Wenn das Arbeitsmittel eine Flüssigkeit ist, so wird der Hahn<I>da</I> so gedreht, dass er die Umlaufleitung<I>i.</I> k, von der Flüssigkeits- schale g absperrt.
Soll die Drehkolbenmaschine als Luft pumpe benutzt werden, so wird der Hahn lt so -gedreht, da.ss er die Umlaufleitung i, 1; mit der Flüssigkeitsschale g verbindet. Diese wird mit Flüssigkeit gefüllt. Beim Drehen des Drehkörpers wird Flüssigkeit in kleiner Menge durch das Röhrchen 7c angesaugt, ge langt in ;den .Saugkanal, wird den beiden Drehkörpern zugeführt und dient als Dich tungsmedium zwischen .den Drehkörpern und dem Gehäuse.
Die Dichtungsflüssigkeit ge langt schliesslich in den Druckkanal und von da durch das Druckrohr i wieder in die Flüs sigkeitsschale g zurück. Die von der Flüs sigkeit mitgeführte Luft entweicht ins Freie und die Flüssigkeit wird abgekühlt.
Durch einen am Hahnkegel angebrachter Längskanal 1 kann die Umlaufleitung auch kurzgeschlossen werden, so dass der Kreislauf der Dichtungsflüssigkeit unter Ausschaltung der Eüssigkeitsschale nur im Gehäuse statt findet. Bei Benutzung der Drehliolben- masehine als Dampf- oder Luftmotor wird zweckmässig Dichtungsflüssigkeit dem Ar beitsmittel vermittelst einer besonderen Pumpe zugeführt.
Die Dichtungsflüssigkeit dient daneben noch zur Schmierung und beim Fördern von Luft und Gas auch zur Abküh lung der Innenteile.
Soll die Drehkolbenmaschine nur mit elastischen Arbeitsmitteln arbeiten (Luft pumpe, Dampfmotor), so sind die Ringseg mente und Arbeitskammern zweckmässig in der Breitenrichtung geben eine Seite immer schmäler, je höher im Betrieb der Druck des Arbeitsmittels in der betreffenden Ar beitskammer ist.
Die Stirnflächen e der Ringsegmente kön nen nach Zahnprofilkurven ausgebildet sein und zur Übertragung der Drehbewegung von einem Drehkörper auf den andern dienen, wodurch die Übertragungszahnräder entlastet oder ganz entbehrlich werden. Diese Stirn flächen e sind an beiden Drehkörpern gleich mässig auf den ganzen Umfang verteilt; sie können derart versetzt zueinander liegen, dass sich stets Stirnflächen der beiden Dreh körper im Dingriff befinden, was eine gleich mässige Übertragung der Drehbewegung si chert.
Bei einer so ausgebildeten Drehkolben- rnaschine findet der Übergang aus einer Ar beitskammer in die nächste ohne nennens werten Stoss in der Richtung einer den Dreh körper umgebenden Schraubenlinie statt. Ist die Steigung der durch die Arbeitskammern zu legenden Schraubenlinie gering, so besit zen die Körper<I>d, d</I> bei gleicher Baulänge eine grössere Anzahl von Windungen und das gesamte Druckgefälle, welches die Drehkol benmaschine zu überwinden hat, wird in mehr Einzelstufen zerlegt, so dass die Druck differenz an den einzelnen Dichtungsstellen kleiner wird und etwaige Ungenauigkeiten an den Drehkörpern sich nicht störend be merkbar machen.
Rotary piston machine. The present invention relates to a rotary piston machine which can operate as a pump or as a motor.
Rotary pumps, which are provided with two interlocking rotating bodies each with a roller-shaped core and on the same angeordne th, thread-like bodies and so that the working fluid in the between tween the thread-like bodies press the working chambers further, be known. In one embodiment, referred to as a screw ben pump, the rotating body is exactly threaded body is arranged by on the core. It has a low level of efficiency, especially when overcoming higher counterpressures, because the flanks of the intermeshing thread turns do not lie close to one another due to their curvature and allow a large part of the working fluid to recede.
In the other version, in which approximately semicircular ring segments are arranged on the core of the rotating body coaxially to the axis of rotation, which are offset from one another and which are combined to form spiral staircase-like bodies, the adjacent flanks of the ring segments close sufficiently tight.
However, during the transition of the working medium from one working chamber to the next, it is noticeable that the working medium is suddenly shifted by the full ring segment width in the axial direction, and that this causes vibrations in the pump, which consume a lot of force Do not allow the working medium in the pump to run at high pressure or at high pressure, which is otherwise considered normal.
The present invention has the purpose / to remedy these disadvantages and has the object of a rotary piston machine with two intermeshing rotating bodies, each with a core and on the same coaxially arranged ring segments to the axis of rotation, which are axially offset from one another, are combined to spiral staircase-like bodies.
According to the invention, each turn of such a body consists of at least three identical ring segments so that the end faces of one rotating body work together with those of the other in such a way that the working medium passes through the working chambers formed between the ring segments one after the other without major impact.
The drawing shows an embodiment example of the subject matter of the invention -darge, and it shows: Figure 1 is an elevation of a rotary piston machine in section through the axes of the rotors; Figure 2 is a cross-section on line A-B of Figure 1; Figure 3 is a cross-section on line X-X of Figure 1; 4 and 5 show details of a rotating body; Fig. 6 shows the development of part of the surface of a rotating body.
The two rotating bodies are mounted in the housing c and are coupled to one another by the gears b, b. They have on cylindrical cores a, a spiral staircase-like bodies <I> d, </I> the turns of which are each formed from four ring segments of rectangular cross-section. The bodies d, d revolve around the core a of the rotor without interruption several times from the two ends of the machine to the middle in opposite directions. The two bodies themselves are wound in opposite directions on each side of the machine. They bil the working chambers with the housing c. At the bottom of the machine in close proximity to the housing, a circulation line is easily seen (Fig. 1 and 2).
The tube k is connected to the suction pipe S via a tap h, while the pipe i is connected to the pressure line D via the same tap h. The line pieces consisting of the tubes h and i extend almost to the bottom of a liquid bowl. In addition to the through-holes matching the tubes h and i, the tap h has a longitudinal channel l.
The bodies d, d are expediently made from a cylindrical hollow body from the solid, so that a coherent gender body according to FIG. 4 is created, which is pushed onto a like a (FIG. 5), which also serves as a drive shaft, and on the two . Ends is connected to it in a manner not shown. This is a simple, cheap, and accurate manufacture. plan, however, the bodies d, d can also be assembled from appropriately shaped ring segments.
The operating principle of the rotary piston machine is as follows: The transfer of the working medium takes place from a working chamber f into the subsequent one without any significant impact. If the two rotating bodies rotate in the direction of the arrow (Fig. 2), the working medium is sucked in at S and reaches the pressure line from the outside inwards at D. Since the same pressure prevails in the axial and radial directions for both rotors in each stage of the piston, the two rotors are relieved against the housing wall c in all directions.
If the working medium is a liquid, the tap <I> da </I> is turned so that it shuts off the circulation line <I> i. </I> k from the liquid bowl g.
If the rotary piston machine is to be used as an air pump, the tap is rotated so that it can open the circulation line i, 1; connects to the liquid bowl g. This is filled with liquid. When the rotating body is rotated, a small amount of liquid is sucked in through the tube 7c, reaching into the .saugkanal, is fed to the two rotating bodies and serves as a sealing medium between .den rotating bodies and the housing.
The sealing liquid finally reaches the pressure channel and from there back through the pressure pipe i back into the liq sigkeitsschale g. The air carried by the liquid escapes into the open air and the liquid is cooled down.
The circulation line can also be short-circuited through a longitudinal channel 1 attached to the tap cone, so that the sealing liquid is only circulated in the housing, with the liquid bowl being switched off. When using the rotary violet masehine as a steam or air motor, sealing fluid is expediently supplied to the working means by means of a special pump.
The sealing liquid is also used for lubrication and, when conveying air and gas, also for cooling the internal parts.
If the rotary piston machine is to work only with elastic working media (air pump, steam engine), the ring segments and working chambers are expediently narrower and narrower in the width direction, the higher the pressure of the working fluid in the working chamber in question.
The end faces e of the ring segments can be designed according to tooth profile curves and serve to transfer the rotary motion from one rotating body to the other, whereby the transmission gears are relieved or completely dispensable. These end faces e are evenly distributed over the entire circumference on both rotating bodies; they can be offset from one another in such a way that the end faces of the two rotating bodies are always in contact with each other, which ensures a uniform transmission of the rotary movement.
With a rotary piston machine designed in this way, the transition from one working chamber to the next takes place without any significant impact in the direction of a helical line surrounding the rotary body. If the gradient of the helix to be laid through the working chambers is low, the bodies <I> d, d </I> have a larger number of turns with the same overall length and the entire pressure gradient that the rotary piston machine has to overcome is in dismantled more individual stages, so that the pressure difference at the individual sealing points is smaller and any inaccuracies on the rotating bodies are not noticeable in a disturbing manner.