Drehkolbenmaschine. Die Erfindung betrifft eine Drehkolben maschine mit einem in Zahnlücken von Steuerwalzen mittelst seiner Treibzähne ein greifenden Kolben. Bei Maschinen dieser Art hat man bisher noch so wenig praktische Erfolge erzielt, weil infolge der schwierigen innern Abdichtung der einzelnen bei dem Zahneingriff gebildeten Druckkammern ge geneinander gewöhnlich die Leistung der Maschine nicht die Erwartungen rechtfer tigte.
Dies liegt insbesondere daran, .dass die aus einem Stück gefertigten Steuerwalzen und Kolben in ihrer Gesamtheit einer sol chen durch die Wärmeeinflüsse verursachten Grössenänderung unterliegen, dass trotz aller möglichen Abdichtungsversuche starke Un- dichtheiten entstehen, durch welche der Wir kungsgrad der Maschine so sehr herabge drückt wird, dass von einer Wirtschaftlich keit oder gar Überlegenheit gegenüber an dern Bauarten nicht mehr die Rede sein kann.
Nach vorliegender Erfindung liegen die Ein- und Auslässe des Druckmittels zu bei den Seiten der durch Aussparungen im Kol ben gebildeten Flanken der Treibzähne im Kolben, und sowohl der Drehkolben, als auch die Steuerwalzen und der in radialer Richtung den Kolben und die Steuerwalzen umschliessende Gehäuseteil sind aus Schei ben zusammengesetzt.
Diese Zusammenset zung der zusammenarbeitenden Teile aus Scheiben lässt die an sich bekannten Vorteile dieser Bauart hinsichtlich der Auswirkun gen der durch die Wärme bedingten Aus dehnung insofern besser ausnutzen, als hier durch in allen Teilen ein nachgiebiger Aus gleich bewirkt wird, welcher das Entstehen grösserer Lücken oder grösserer Undichthei- ten mit besserer Zuverlässigkeit verhindert.
Während diese Vorteile insbesondere in ach- sialer Maschinenrichtung in Betracht kom men, kann .die Erreichung eines ähnlichen Ausgleiches in radialer Richtung-durch An- ordnung von wechselseitig eingefrästen tan gentialen Schlitzen in den Zähnen des Läu fers und den dem Kolben in radialer Rich tung gegenüberliegenden Gehäuseteilen her beigeführt werden.
Hier, wie auch bei der Scheibenzusammensetzung, wirkt nicht allein die Nachgiebigkeit infolge Wärmeausdeh nung ausgleichend, sondern auch ein gewis ser, in den geschaffenen kleinen Zwischen räumen entsprechend dem Druck in den zu gehörigen Arbeitsräumen sich -dauernd er haltender Druck, wodurch die Nachgiebig keit und gegenseitige Anpassung noch weiter gesichert wird.
Ein derartiger Drehkolbenmotor bezw. Drehkolbenkompressor mit mehreren Stufen ist zweckmässig derart ausgebildet, dass die einzelnen Stufen in achsialer Richtung der Maschine nebeneinander angeordnet sind, so dass das seitlich von Stufe zu Stufe strö mende Arbeitsmittel gleichmässige Ausdeh- nungs- und Dichtungsverhältnisse schafft. Hierbei wird die Stufenanordnung vorteil haft so getroffen, dass auf derselben Achse symmetrisch zu einer Höchstdruckstufe Nie derdruckstufen angeschlossen sind, so dass ein gleichmässiger Temperaturabfall von der Mitte nach beiden Seiten der Maschine ge sichert ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Drehkol- benmaschine gemäss der Erfindung ist in der Zeichnung in Abb. 1 im Querschnitt und in Abb. 2 im Längsschnitt veranschaulicht; Abb. 3 zeigt in einem Längsschnitt eine mehrstufige Maschine.
Das Gehäuse 1, dessen mittlerer Teil aus Scheiben 2 (Abb. 2) zusammengesetzt ist, besitzt am Umfang eingelagerte, gleichfalls aus Scheiben zusammengesetzte, mit Zahn lücken 4 versehene Steuerwalzen 3 und einen Drehkolben 5, dessen Treibzähne 6 in die Lücken 4 der Steuerwalzen eingreifen, wäh rend der übrige Teil des Kolbens mit den Steuerwalzen mittelst der Verzahnung 7, 8 in Eingriff steht.
Die Flanken des Kopfes der Treibzähne 6 sind Teile einer Zykloide. Die übrigen Teile der Flanken sind durch Ausnehmun- gen 9 im Drehkolben gebildet. Die tiefste Stelle dieser Aussparungen ist als Ein- resp. Auslass 10 resp. 11 ausgebildet. Die Ein- und Auslässe stehen durch seitliche Kammern 12, 13 mit zu den Hohlräumen 14 und 15 führenden Kanälen in der Wandung der Hohlwelle 16 in Verbindung. Durch die Hohlräume 14 und 15 hindurch findet die Zu- resp. Abführung des Druckmittels statt.
Die Zu- und Abführung des Triebmittels er folgt zweckmässig durch das feststehende Maschinengehäuse. Die Wirkungsweise ist im übrigen gleich wie bei an sich bekannten Drehkolbenmaschinen mit Treibzähnen. Die Anzahl der Treibzähne muss, um einen recht zeiiigen Abschluss zweier in einer Kammer liegenden Ein- und Ausströmkanäle zu er zielen, kleiner sein als die Zahl der Steuer walzen.
Um ferner zwischen Zahnkopf und Ge häusewandung eine gute Abdichtung zu er zielen, sind beide Teile mit Schlitzen 17 ver sehen, die wechselseitig eingefräst sind, so dass bei Überdruck auf der einen oder andern Seite ein Anschmiegen der Wandung erfolgt und eine Abdichtung erzielt wird. Bei wech selnder Wärmeausdehnung ist ein Festsetzen des Kolbens ausgeschlossen. Die Wirkungsweise ist wie folgt: Das Druckmittel strömt durch den Ka nal 14 der. Hohlwelle ein und gelangt dureb die Kammern 12 in die Einlässe 10, um in .die von den Steuerwalzen 3 begrenzten Ar beitsräume einzutreten.
Hierdurch werden die Treibzähne 6 vorgetrieben und drehen den Drehkolben 5, welcher seinerseits durch die Verzahnungen 7, 8 die Steuerwalzen ver dreht, bis, diese nach zurückgelegtem Weg des jeweiligen Treibzahnes 6 durch .den. je weiligen Arbeitsraum die Auslässe 11 frei g o eben, durch welche das verbrauchte Druck- mittel unter Vermittlung der Kammern 13 durch einen andern Hohlraum der Haupt welle 16 ausströmen kann.
Die Abb. 3 zeigt eine mehrstufige Dreh kolbenmaschine. Die Hauptwelle 18 trägt die einzelnen aus Scheiben zusammengesetz ten Kolbenkörper 19, 20, 21 der verschie denen Druckstufen, welche von der Mitte aus zu beiden Seiten der Höchstdruckstufe an geordnet sind. Das Gehäuse besteht aus zwei festen Seitenteilen 22, während die iibrigen Gehäuseteile aus Scheiben 23 zu sammengesetzt sind.
Den Kolbenkörpern 19, 20, 21 gegenüber liegen die zugehörigen Steuerwalzen 24, 25, 26 auf den Steuerwellen 27. Die Ausgestal tung der Treibzähne kann verschieden sein. Sie ist nicht besonders angegeben, weil sie nicht zum Gegenstand der Erfindung ge hört.
Der Verlauf des Druckmittels in der zum Beispiel als Motor wirkenden Drehkolben maschine ist so, däss von einer mittleren Kammer 28 aus die Einströmung zunächst in den Hochdruckkolbenkörper 19 entspre chend den Pfeilen 29 erfolgt, während die Überströmung an den entsprechenden Stellen des Kolbens in Richtung der Pfeile 30 aus der ersten Stufe in die zweite Stufe statt findet. Die weiteren Überströmungen finden in die nächste Stufe nach den Pfeilen 31, das Ausströmen des Druckmittels in die Aus strömkammern 33 der seitlichen Gehäuse teile nach den Pfeilen 32 statt. Diese An ordnung der Stufen hat den Vorteil, dass die in den seitlichen Gehäuseteilen befindlichen Lager durch die Niederdruckstufen nur einem geringen Druck und niedrigen Tem peraturen ausgesetzt sind.
Bei als Kompres sor wirkender Drehkolbenmaschine ist der Weg des Druckmittels entgegengesetzt. Der weitere Verlauf des Druckmittels erfolgt in gleicher Weise wie dies für die Ausführung nach Abb. 1 und 2 beschrieben ist, indem nämlich von den durch die Pfeile 29 und 31 bezeichneten Einlässen aus, welche den Einlässen 10 der Ausführung nach Abb. 1 und 2 entsprechen, das bei der Ausführung nach Abb.
3 vom Umfang statt von der Hauptwelle her zugeführte Druckmittel in die Arbeitsräume hinter den Treibzähnen der einzelnen Kolbenkörper 19, 20, 21 in die zu gehörigen Arbeitsräume tritt und die hier durch bewegten Treibzähne mit den Kolben körpern die zugehörigen Steuerwalzen auf den Wellen 27 verdrehen, bis für das ge brauchte Druckmittel die mit den Pfeilen 30 und 32 bezeichneten Auslässe freigegeben werden, durch welche das Druckmittel in die Ausströmkammern 33 gelangt.
Rotary piston machine. The invention relates to a rotary piston machine with a piston engaging in tooth gaps of control rollers by means of its drive teeth. With machines of this type one has so far achieved so little practical success, because due to the difficult internal sealing of the individual pressure chambers formed during the tooth engagement ge against each other usually the performance of the machine did not justify expectations.
This is particularly due to the fact that the one-piece control rollers and pistons are subject to a change in size caused by the effects of heat, that despite all possible attempts at sealing, severe leaks occur, which depress the efficiency of the machine so much It becomes clear that it is no longer economical or even superior to other types of construction.
According to the present invention, the inlets and outlets of the pressure medium are on the sides of the flanks of the drive teeth formed by recesses in the piston in the piston, and both the rotary piston and the control rollers and the housing part enclosing the piston and the control rollers in the radial direction composed of discs.
This composition of the cooperating parts made of panes allows better use of the known advantages of this type of construction with regard to the effects of the expansion caused by the heat, as here a flexible compensation is effected in all parts, which causes larger gaps or prevents major leaks with better reliability.
While these advantages come into consideration especially in the axial machine direction, the achievement of a similar compensation in the radial direction can be achieved by arranging mutually milled tangential slots in the teeth of the rotor and those opposite the piston in the radial direction Housing parts are supplied here.
Here, as in the case of the pane composition, not only the flexibility due to thermal expansion has a compensating effect, but also a certain pressure that is constantly maintained in the small spaces created in accordance with the pressure in the associated work spaces, which makes the flexibility and mutual adaptation is secured even further.
Such a rotary piston engine respectively. Rotary piston compressor with several stages is expediently designed in such a way that the individual stages are arranged next to one another in the axial direction of the machine, so that the working fluid flowing laterally from stage to stage creates uniform expansion and sealing conditions. In this case, the stage arrangement is advantageously made so that low-pressure stages are connected symmetrically to a maximum pressure stage on the same axis, so that a uniform temperature drop from the center to both sides of the machine is ensured.
An embodiment of the rotary piston machine according to the invention is illustrated in the drawing in Fig. 1 in cross section and in Fig. 2 in longitudinal section; Fig. 3 shows a multi-stage machine in a longitudinal section.
The housing 1, the middle part of which is composed of disks 2 (Fig. 2), has on the periphery embedded, also composed of disks, with tooth gaps 4 provided control rollers 3 and a rotary piston 5, whose drive teeth 6 engage in the gaps 4 of the control rollers , while the remaining part of the piston is engaged with the control rollers by means of the toothing 7, 8.
The flanks of the head of the driving teeth 6 are parts of a cycloid. The remaining parts of the flanks are formed by recesses 9 in the rotary piston. The deepest point of these recesses is as a one or. Outlet 10 resp. 11 formed. The inlets and outlets are connected by lateral chambers 12, 13 with channels leading to the cavities 14 and 15 in the wall of the hollow shaft 16. Through the cavities 14 and 15, the supply resp. Discharge of the pressure medium instead.
The supply and discharge of the propellant he follows suitably through the stationary machine housing. The mode of operation is otherwise the same as in rotary piston machines with drive teeth known per se. The number of drive teeth has to be smaller than the number of control rollers in order to achieve a straight line closure of two inlet and outlet channels located in one chamber.
Furthermore, in order to achieve a good seal between the tooth tip and the housing wall, both parts are provided with slots 17 that are milled in alternately so that the wall snuggles and a seal is achieved when there is overpressure on one side or the other. The piston cannot seize up if there is a change in thermal expansion. It works as follows: The pressure medium flows through the channel 14 of the. Hollow shaft and passes through the chambers 12 into the inlets 10 to enter work spaces in .die limited by the control rollers 3 Ar.
As a result, the drive teeth 6 are driven forward and rotate the rotary piston 5, which in turn rotates the control rollers ver through the gears 7, 8 until, these after covered path of the respective drive tooth 6 .den. in each working space the outlets 11 free, through which the used pressure medium can flow out through another cavity of the main shaft 16 through the intermediary of the chambers 13.
Fig. 3 shows a multi-stage rotary piston machine. The main shaft 18 carries the individual composed of disks th piston bodies 19, 20, 21 of the various pressure levels which are arranged from the center on both sides of the maximum pressure level. The housing consists of two fixed side parts 22, while the remaining housing parts are composed of disks 23.
The piston bodies 19, 20, 21 opposite are the associated control rollers 24, 25, 26 on the control shafts 27. The Ausgestal device of the drive teeth can be different. It is not specifically indicated because it does not belong to the subject matter of the invention.
The course of the pressure medium in the rotary piston machine acting, for example, as a motor is such that the inflow from a central chamber 28 first into the high-pressure piston body 19 according to the arrows 29, while the overflow at the corresponding points of the piston in the direction of the arrows 30 takes place from the first stage to the second stage. The other overflows take place in the next stage according to the arrows 31, the outflow of the pressure medium into the flow chambers 33 of the lateral housing parts according to the arrows 32 instead. This arrangement of the stages has the advantage that the bearings located in the side housing parts are only exposed to low pressure and low temperatures due to the low pressure stages.
When the rotary piston machine acts as a compressor, the path of the pressure medium is opposite. The further course of the pressure medium takes place in the same way as is described for the embodiment according to FIGS. 1 and 2, namely by starting from the inlets indicated by the arrows 29 and 31, which correspond to the inlets 10 of the embodiment according to FIGS. 1 and 2 , which in the execution according to Fig.
3 from the circumference instead of the main shaft supplied pressure medium into the working spaces behind the drive teeth of the individual piston bodies 19, 20, 21 enters the associated working spaces and the bodies here by moving drive teeth with the pistons rotate the associated control rollers on the shafts 27 until The outlets indicated by the arrows 30 and 32 are released for the pressure medium required, through which the pressure medium enters the outflow chambers 33.