Drehkolbenmaschine Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehkol- benmaschine mit einer Mehrzahl von paarweise ein ander diametral gegenüberliegenden, in radialen Längsschlitzen des zylindrischen, exzentrisch im Ge häuse gelagerten Rotors geführten Lamellen. Bekannte Drehkolbenmaschinen dieser Art sind in bezug auf die einwandfreie Abdichtung der Lamellen im Gehäuse mit Nachteilen belastet.
Die Abdichtung erfolgt im Spalt zwischen der Gehäuseinnenfläche und den La- mellenendflächen, wobei diese für die Abdichtung massgebenden Flächen abweichende Krümmungen auf weisen. Nur in einer bestimmten Lage der Lamellen, gewöhnlich in der Achse der Exzentrizität, liegen die Krümmungsmittelpunkte der Gehäuseinnenfläche und der Lamellenendflächen auf einer Geraden, nämlich der Exzentrizitätsachse, so dass eine ideale und korrekte Dichtlage entsteht.
In anderen Lamellenstellungen konnten diese Bedingungen bei den bisher bekannt gewordenen Drehkolbenmaschinen nur durch einen ausserordentlichen und kostspieligen konstruktiven Aufwand und auch dann nur annähernd herbeigeführt werden.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die erwähnten Nachteile möglichst weitgehend zu ver meiden und mit einem wirtschaftlich tragbaren Auf wand eine entlang des ganzen Arbeitsweges einer La melle einwandfreie, gleichbleibende Abdichtung zwi schen den Lamellenenden und der Gehäuseinnenfläche zu schaffen.
Die Maschine gemäss der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Gehäuseinnen- fläche im Querschnitt zwei einander diametral gegen überliegende, je einem zylindrischen Abschnitt dieser Fläche zugeordnete Kreisbogen mit gemeinsamem Zentrum in der Rotorachse besitzt, welche Kreisbogen durch solche Bogenstücke miteinander verbunden sind, dass alle Verbindungslinien der beiden Bogen stücke durch die Rotorachse konstante Länge besit- zen, die gleich der Summe der Radien der beiden Kreisbogen ist,
wobei die Zentriwinkel der beiden Kreisbögen einander gleich und grösser sind als die Winkel zwischen zwei benachbarten Lamellen des Rotors, und dass die Innenseite des Gehäuses minde stens einen mit dem Fluidumeinlass bzw.
Fluidumaus- lass der Maschine verbundenen Ausgleichskanal besitzt, welcher von einem Ende des einen zylindrischen Abschnittes der Gehäuseinnenfläche zum benachbar ten Ende des anderen Abschnittes führt.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel des. Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 die Ansicht der Drehkolbenmaschine mit entferntem Deckel, von rechts in Fig. 2 gesehen, und Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Drehkolben maschine.
Mit 1 ist ein aussen zylindrisches, topfför- miges Gehäuse bezeichnet, welches im Boden der ver schlossenen Stirnseite exzentrisch angeordnet eine Bohrung 2 aufweist. Durch diese Bohrung 2 erstreckt sich eine Antriebswelle 3 eines exzentrisch im Ge häuse angeordneten, mit radialen Schlitzen 4 ver- sehenen zylindrischen Rotorkörpers 5.
Für die Lage rung der Welle 3 und damit des Rotorkörpers 5 ist am Gehäuseboden eine Nabe 6 vorgesehen.
In den Schlitzen 4 des Rotors sind radial ver schiebbar die Lamellen 14, 15, 16, 17, 18 bzw. 14', 15', 16', 17', 18' geführt, welche paarweise auf einem Rotordurchmesser liegen. Die beiden Lamellen jedes Lamellenpaares können miteinander starr oder ela stisch verbunden sein, sind beidseitig mit enger Pas sung zwischen dem Boden und dem Deckel 7 des Gehäuses 1 eingesetzt und erstrecken sich radial bis zur Innenfläche des Gehäuses. Die radiale Tiefe der Rotorschlitze 4 entspricht, auch mit enger Passung, der radialen Breite der Lamellen.
Auch ist die Dicke der Lamellen auf die Breite der Schlitze abgestimmt, so dass allseitig der Lamellen das Durchdringen des Fördergutes weitgehend ver hindert wird.
Die Form der Innenfläche des Gehäuses ist zur Axialebene, in der die Exzentrizitätsachse liegt, symme trisch und in vier Abschnitte aufgeteilt. Diese sind im Uhrzeiaersinn - mit<B><I>A -A,</I></B> A-B, B-B, B-A bezeichnet.
In den Abschnitten A-A und B-B folgt die Innenfläche dem Mantel von Kreiszylindern, deren Mittelpunkte (Achsen) auf der Drehachse des Rotors liegen, wobei der Radius des kleineren Kreiszylinders gleich dem Aussenradius des zylindrischen Rotorkör- pers 5 ist.
In Fig. 1 erscheinen die Mäntel der erwähnten Kreiszylinder als Kreisbogen zwischen den Punkten <B><I>A -A</I></B> bzw. B -B. Hierbei ist zu bemerken, dass je weils ein Punkt<I>A</I> und ein Punkt<I>B</I> gegenüber den Berührungskanten von einander zugeordneten La mellen liegen, d. h. einander diametral gegenüberlie gen, so dass die beiden Kreisbogen<B>A -A</B> und B-B den gleichen Zentrii=,inkel aufweisen. Dieser ist zu dem in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gleich dem doppelten Winkel zweier benachbarter Lamellen.
Es ist hierzu zu bemerken, dass die Kreisbogen A-A und B -B auch über einen kleineren - oder grösse ren - Zentriwinkel, als in der Darstellung gezeigt, ge spannt werden könnten, dass ihr Zentriwinkel aber erfindungsgemäss grösser als der Winkel zweier be nachbarter Lamellen sein soll.
Es ist aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich, dass die Entfernung zweier je auf einem der Kreis bogen<I>A-_4</I> und B -B liegenden Punkte, deren Ver bindungsgerade ein Diameter des Rotors ist, konstant bleibt. Ferner ist ersichtlich, dass der Rotor im Ab schnitt<B><I>A -A</I></B> wie in einer Lagerschale in der Wan dung des Gehäuses liegt.
Die Krümmung der Gehäuseinnenfläche in den Abschnitten A-B und B-A ist stetiff verlaufend und derart bestimmt, dass die Entfernung zweier Punkte dieser Abschnitte, welche einander diametral gegen über am _aleichen Durchmesser des Rotors liegen, gleich bleibt.
Da nun die Schlitze des Rotors paarweise einander diametral gegenüberliegen, kann aus dem Vorherge sagten abgeleitet werden, dass die Entfernung zweier einander diametral gegenüberliegender Lamellen stets gleich bleibt, so dass - wie bereits erwähnt - je zwei solche Lamellen starr miteinander verbunden werden können. Die einander zugeordneten Lamellen sind da bei durch einen Steg verbunden.
Die Breite des Steges ergibt sich, wenn die axiale Schlitzbreite durch die Anzahl der vorgesehenen Lamellenpaare dividiert wird, wobei benachbarte Stege der einzelnen Lamel- lenpaare je um eine Stegbreite in der Axialrichtung gegeneinander verseht sind, so dass alle senkrecht zur Drehachse des Rotors verlaufenden Stege innerhalb der axialen Breite der Lamellen nebeneipinderliegen. Die Lamellen der einzelnen Paare können auch ela stisch oder überhaupt nicht miteinander verbunden sein.
Bei den Abschnitten A-B und B-A sind die Kanäle 8 in das Gehäuse eingearbeitet, welche sich längs des Umfanges erstrecken und an ihren dem Innenraum des Gehäuses zugewendeten Seiten ihrer ganzen Länge nach offen sind. Mit ihren beiden Enden erstrecken sich diese nach innen offenen Kanäle kurz über den Punkt<I>A</I> und<I>B</I> hinaus in die zylindrischen Abschnitte der Gehäuseinnenfläche. Die Tiefe und Breite dieser Kanäle ist von untergeordneter Bedeutung, für die Breite ist lediglich zu beachten, dass sie nicht die Breite der Lamellen erreichen darf.
Die Anschlüsse 9 und 10 für das Fördergut münden je in einen der Kanäle 8, wobei zu bemerken ist, dass für bestimmte Zwecke auch nur ein solcher Kanal vorgesehen werden kann.
In solchen Fällen mündet selbstverständlich ein Anschluss direkt in den Innenraum des Gehäuses, ausserhalb des Bereiches des einzig vorgesehenen Kanals. Die Lage der Anschlüsse, welche in einen Kanal münden, ist ohne Bedeutung.
Die dargestellte Maschine ist umsteuerbar, ein fachheitshalber wird jedoch die Funktionsbeschrei bung auf die Drehrichtung im Uhrzeigersinn (Fig. 1) bezogen. Der Einlass ist in diesem Falle bei 9, der Auslass bei 10 angeschlossen. In der dargestellten Lage des Rotors sind die jeweils zwischen zwei benachbar ten Lamellen liegenden Räume zwischen den Lamel len 14 und 14' bzw. 14' und 14 durch den einen bzw. anderen Kanal 8 miteinander verbunden. Somit herrscht mit Ausnahme der Lamellen 14 und 14' je weils an beiden Seiten jeder Lamelle gleicher Druck.
An beiden Seiten der Lamellen 14 und 14' herrscht dagegen keine Druckgleichheit, da in den im Uhrzeigersinn nach der Lamelle 14 liegenden Räumen der Förderdruck, während in den vor der Lamelle 14 liegenden Räumen der Ansaugdruck wirksam ist. Während im A -A-Abschnitt des Gehäuses eigentlich der ganze Rotor dichtet,
wird diese Aufgabe im B-B- Abschnitt lediglich von der Lamelle 14 erfüllt. Da aber sowohl der Krümmungsmittelpunkt der dichten den Endfläche der Lamelle 14 wie auch derjenige des Abschnittes B-B der Gehäuseinnenfläche während der Bewegung der Lamelle 14 in diesem Abschnitt stets auf einer Geraden, die dem der Lamelle 14 zugeordneten Rotordurehmesser entspricht, liegen, wird die Lamelle 14 bzw. jede vorhergegangene und nachfolgende Lamelle unter den eingangs erwähnten idealen Bedingungen dichten können.
Die gleiche Überlegung ist für die Lamelle 14' auch gültig, in deren Bereich jedoch, wie erwähnt, der Rotor selber dicht am Gehäuse geführt ist.
Mit Ausnahme der Lamelle 14 bzw. 1.4' können alle anderen - druckentlasteten - Lamellen frei in ihren Führungen gleiten und bei entsprechender Aus bildung unter der Wirkung der Zentrifugalkraft oder eines elastischen Organs an der Gehäuseinnenfläche anliegen. So unter anderem die Lamellen 15 und 15', welche in der Zeichnung gerade in den zylindrischen Abschnitt B-B bzw. A-A eintreten. Da die Kanäle 8 sich etwas über die Punkte<I>A</I> und<I>B</I> hinaus erstrek- ken, ist eine Lamelle auch am Anfang der zylindri schen Abschnitte noch druckentlastet. So wird auch die Lamelle 15' oben an der Gehäuseinnenfläche von Anfang an in idealer Lage anliegen und so die Dicht wirkung noch erhöhen.
Das Fördern des Gutes, z. B. eine Flüssigkeit, in der gezeichneten Lage des Rotors wird von der La melle 14 so lange ausgeführt, bis die Dichtkante dieser Lamelle die Anfangskante des rechtsseitigen Kanals überholt. Bis zu diesem Zeitpunkt war der Raum zwischen den Lamellen 14 und 15' noch nicht be lastet, da dieser Raum unter dem zylindrischen Ab schnitt der Gehäuseinnenfläche vorbeigeführt wurde und keine Volumenänderung erfuhr.
Das in diesem Raume geführte Fördergut diente gleichzeitig als Puf fer in einer Pufferzone für die Aufnahme von even tuellen Druckverlusten durch die Lamelle 14. Über schreitet jedoch die Lamelle 14 die Anfangskante des rechten Kanals 8, so wird der Raum zwischen den Lamellen 14 und 15' mit der Druckzone der Förder- seite verbunden und im entsprechenden Sinn belastet, wobei das Fördern nunmehr der Lamelle 15' obliegt. Der gleiche Vorgang wiederholt sich in bezug auf sämtliche Lamellen beim Drehen des Rotors.
Entsprechendes gilt für die Funktion der Ma schine auf der Ansaugseite. Bis in die in der Fig. 1 gezeichnete Lage des Rotors wurde Ansaugen durch die Lamelle 14 ausgeführt. Nun wird die Lamelle 15' die obere Endkante des linken Kanals 8 überschreiten, so dass die Lamelle 15' auf der einen Seite mit der Lamelle 14 eine Pufferzone bildet, auf der anderen Seite dagegen das Ansaugen übernimmt.
Es ist klar, dass beim Umkehren des Drehsinnes des Rotors die Ansaug- bzw. Förderseite miteinander den Platz vertauschen, wobei jedoch die Funktion der Maschine bei gleichem Wirkungsgrad unverändert bleibt.
Da jede Lamelle lediglich in einem Teil des zylin drischen Abschnittes B-B Ansaugarbeit leistet, und in einem anderen Teil des gleichen Abschnittes Druck arbeit leistet, wobei die Lamelle während des betref fenden Arbeitsweges keine Radialverschiebung erlei det, kann für die Lebensdauer der Maschine mit dem für das verwendete Material überhaupt möglichen Maximum gerechnet werden.
Das Passieren des Ab schnittes A-A wirkt zufolge der Dichtwirkung des Rotors selber gar nicht mehr als eine eigentliche Arbeitsleistung. Dazu kommt noch, dass der obere Abschnitt B-B, in welchem die Lamellen Arbeit leisten, zylindrisch und somit äusserst genau und fein bearbeitbar ist.
Für gewisse Fälle kann die Maschine mit nur einem Kanal 8 versehen werden. So z. B., wenn sie als Vakuumpumpe verwendet wird. In einem solchen Falle wird man den rechten Kanal 8 weglassen und den Auslass am Ende des Abschnittes B -A unmittel bar vor dem Punkt A anordnen.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der Rotor mit radialen Schlitzen versehen und dem- entsprechend wurden einander radial gegenüberlie gende Lamellen paarweise verwendet. Selbstverständ lich kann die Erfindungsgemässe Maschine auch so ausgeführt werden, dass der Rotor diametrale Schlitze aufweist und demgemäss ebenfalls eine gerade Anzahl Lamellen trägt. Beide Rotorarten können in ein und demselben Gehäuse eingebaut werden.
Die beschriebene Maschine ist vielseitig als aktive oder passive Drehkolbenmaschine, also als Motor oder als Arbeitsmaschine, verwendbar.
Rotary piston machine The present invention relates to a rotary piston machine with a plurality of lamellae, which are arranged in pairs, diametrically opposite one another and guided in radial longitudinal slots of the cylindrical rotor eccentrically mounted in the housing. Known rotary piston machines of this type are burdened with disadvantages with regard to the proper sealing of the lamellae in the housing.
The sealing takes place in the gap between the housing inner surface and the lamellar end surfaces, these surfaces which are decisive for the sealing having different curvatures. Only in a certain position of the lamellas, usually in the axis of eccentricity, do the centers of curvature of the housing inner surface and the lamellar end surfaces lie on a straight line, namely the axis of eccentricity, so that an ideal and correct sealing position is created.
In other lamellar positions, these conditions could only be brought about in the rotary piston machines known up to now through an extraordinary and costly construction effort and even then only approximately.
The purpose of the present invention is to avoid the disadvantages mentioned as much as possible and with an economically feasible expense to create a perfect, consistent seal between the ends of the lamella and the inner surface of the housing along the entire work path of a lamella.
The machine according to the invention is characterized in that the inner surface of the housing has, in cross section, two diametrically opposite circular arcs, each assigned to a cylindrical section of this surface, with a common center in the rotor axis, which circular arcs are connected to one another by such arcs that all The connecting lines of the two arc pieces through the rotor axis have a constant length, which is equal to the sum of the radii of the two circular arcs,
The central angles of the two arcs are equal to each other and greater than the angle between two adjacent blades of the rotor, and that the inside of the housing is at least one with the fluid inlet or
Fluidum outlet of the machine has connected compensation channel which leads from one end of one cylindrical section of the housing inner surface to the adjacent end of the other section.
In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of the. Subject of the invention is shown, namely: Fig. 1 shows the view of the rotary piston machine with the cover removed, seen from the right in Fig. 2, and Fig. 2 is an axial section through the rotary piston machine.
1 with an externally cylindrical, pot-shaped housing is referred to, which has a bore 2 arranged eccentrically in the bottom of the closed end face. A drive shaft 3 of a cylindrical rotor body 5 arranged eccentrically in the housing and provided with radial slots 4 extends through this bore 2.
For the position tion of the shaft 3 and thus the rotor body 5, a hub 6 is provided on the housing bottom.
In the slots 4 of the rotor, the slats 14, 15, 16, 17, 18 and 14 ', 15', 16 ', 17', 18 'are radially slidable ver, which are in pairs on a rotor diameter. The two slats of each pair of slats can be rigidly or ela stically connected to each other, are used on both sides with a tight fit between the bottom and the cover 7 of the housing 1 and extend radially to the inner surface of the housing. The radial depth of the rotor slots 4 corresponds, even with a tight fit, to the radial width of the lamellae.
The thickness of the slats is also matched to the width of the slots, so that the penetration of the conveyed material is largely prevented on all sides of the slats.
The shape of the inner surface of the housing is symmetrical to the axial plane in which the axis of eccentricity lies and is divided into four sections. These are marked clockwise - with <B> <I> A -A, </I> </B> A-B, B-B, B-A.
In sections A-A and B-B, the inner surface follows the jacket of circular cylinders, the centers of which (axes) lie on the axis of rotation of the rotor, the radius of the smaller circular cylinder being equal to the outer radius of the cylindrical rotor body 5.
In FIG. 1, the jackets of the mentioned circular cylinders appear as a circular arc between the points <B> <I> A -A </I> </B> and B -B. It should be noted here that a point <I> A </I> and a point <I> B </I> each lie opposite the contact edges of lamellas assigned to one another, i. H. diametrically opposite one another, so that the two circular arcs A-A and B-B have the same center angle. This is equal to twice the angle of two adjacent slats in the illustrated embodiment.
It should be noted that the circular arcs AA and B -B could also be stretched over a smaller - or larger - central angle than shown in the illustration, but that their central angle, according to the invention, be greater than the angle of two adjacent lamellae should.
It can be readily seen from the drawing that the distance between two points, each lying on one of the arcs <I> A-_4 </I> and B -B, whose connecting line is a diameter of the rotor, remains constant. It can also be seen that the rotor in section <B> <I> A </I> </B> lies in the wall of the housing like in a bearing shell.
The curvature of the inner surface of the housing in sections A-B and B-A is steady and determined in such a way that the distance between two points of these sections, which are diametrically opposite each other on the diameter of the rotor, remains the same.
Since the slots of the rotor are diametrically opposed to each other in pairs, it can be deduced from what has been said that the distance between two diametrically opposed lamellae always remains the same, so that - as already mentioned - two such lamellae can be rigidly connected to one another. The lamellas assigned to one another are connected by a web.
The width of the web is obtained when the axial slot width is divided by the number of pairs of lamellae provided, whereby adjacent webs of the individual pairs of lamellae are each offset by one web width in the axial direction, so that all webs running perpendicular to the axis of rotation of the rotor within the axial width of the lamellae are adjacent. The slats of the individual pairs can also be ela stically or not connected to each other at all.
In sections A-B and B-A, the channels 8 are worked into the housing, which extend along the circumference and are open along their entire length on their sides facing the interior of the housing. With their two ends, these inwardly open channels extend briefly beyond point <I> A </I> and <I> B </I> into the cylindrical sections of the housing inner surface. The depth and width of these channels are of secondary importance, the only thing to note for the width is that it must not reach the width of the slats.
The connections 9 and 10 for the conveyed material each open into one of the channels 8, it being noted that only one such channel can be provided for certain purposes.
In such cases, of course, a connection opens directly into the interior of the housing, outside the area of the only channel provided. The position of the connections which open into a channel is irrelevant.
The machine shown is reversible, but for the sake of simplicity, the functional description is based on the clockwise direction of rotation (Fig. 1). In this case, the inlet is connected to 9 and the outlet to 10. In the illustrated position of the rotor, the spaces between the two adjacent lamellae between the lamellae 14 and 14 'or 14' and 14 are connected to one another by one or the other channel 8. Thus, with the exception of the lamellae 14 and 14 ', the same pressure prevails on both sides of each lamella.
On the other hand, there is no pressure equality on both sides of the lamella 14 and 14 ', since the delivery pressure is effective in the spaces downstream of the lamella 14 in the clockwise direction, while the suction pressure is effective in the spaces in front of the lamella 14. While the entire rotor actually seals in the A-A section of the housing,
this task is only fulfilled by the lamella 14 in the B-B section. But since both the center of curvature of the dense end surface of the lamella 14 and that of the section BB of the housing inner surface during the movement of the lamella 14 in this section always lie on a straight line that corresponds to the rotor diameter associated with the lamella 14, the lamella 14 or . be able to seal each preceding and following lamella under the ideal conditions mentioned at the beginning.
The same consideration is also valid for the lamella 14 ', but in the area of which, as mentioned, the rotor itself is guided close to the housing.
With the exception of the lamella 14 or 1.4 ', all other - pressure-relieved - lamellae can slide freely in their guides and, with appropriate training, rest against the inner surface of the housing under the action of centrifugal force or an elastic organ. For example, the lamellas 15 and 15 ', which in the drawing are just entering the cylindrical section B-B or A-A. Since the channels 8 extend somewhat beyond the points <I> A </I> and <I> B </I>, a lamella is also still relieved of pressure at the beginning of the cylindrical sections. The lamella 15 'will also rest in an ideal position at the top of the inner surface of the housing from the start and thus further increase the sealing effect.
Promoting the good, e.g. B. a liquid, in the position shown of the rotor is carried out by the La melle 14 until the sealing edge of this lamella overtakes the starting edge of the right-hand channel. Up to this point in time the space between the lamellas 14 and 15 'was not yet loaded, as this space was passed under the cylindrical section of the inner surface of the housing and did not experience any change in volume.
The conveyed goods in this space also served as a buffer in a buffer zone to absorb any pressure losses through the lamella 14. However, if the lamella 14 exceeds the starting edge of the right channel 8, the space between the lamellae 14 and 15 'is connected to the pressure zone of the conveying side and loaded in the corresponding sense, conveying now being incumbent on the lamella 15 '. The same process is repeated with respect to all the lamellae when the rotor rotates.
The same applies to the function of the machine on the intake side. Up to the position of the rotor shown in FIG. 1, suction was carried out by the lamella 14. Now the lamella 15 'will exceed the upper end edge of the left channel 8, so that the lamella 15' forms a buffer zone with the lamella 14 on one side, while on the other hand the suction takes over.
It is clear that when the direction of rotation of the rotor is reversed, the suction and delivery sides swap places with one another, but the function of the machine remains unchanged with the same efficiency.
Since each lamella only performs suction work in one part of the cylin drical section BB, and does pressure work in another part of the same section, the lamella during the relevant work path no radial displacement erlei det, can be used for the life of the machine with the material used should be calculated at all possible maximum.
Passing through section A-A no longer acts as an actual work due to the sealing effect of the rotor itself. In addition, the upper section B-B, in which the lamellae do their work, is cylindrical and can therefore be processed extremely precisely and finely.
In certain cases the machine can be provided with only one channel 8. So z. B. when used as a vacuum pump. In such a case, the right channel 8 will be omitted and the outlet will be located at the end of section B -A immediately before point A.
In the embodiment described, the rotor was provided with radial slots and accordingly, radially opposite lamellae were used in pairs. Of course, the machine according to the invention can also be designed in such a way that the rotor has diametrical slots and accordingly also carries an even number of lamellae. Both types of rotor can be installed in the same housing.
The machine described can be used in many ways as an active or passive rotary piston machine, ie as a motor or as a work machine.