Drehkolbenmaschine mit exzentrisch ineinander angeordneten und miteinander in Zahneingriff befindlichen Drehkolben Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine, die zwei exzentrisch ineinander angeordnete und mit einander in Zahneingriff befindliche Drehkolben von verschiedener Zähnezahl aufweist, wobei der eine Drehkolben den anderen unmittelbar mitnimmt.
Der Betrieb solcher Maschinen ist insbesondere bei hohen Drehzahlen infolge von Teilungsfehlern und anderen Ungenauigkeiten der Zahnform mit lästigen Geräuschen verbunden, die durch Stösse infolge des Eingriffwechsels der Zähne beim Mitnehmen und Übergleiten von Unebenheiten der führenden Zahn flächen entstehen.
Es sind bereits Einrichtungen bei Drehkolbenma- schinen bekanntgeworden, die im wesentlichen eine Armierung der Zahnspitzen mit Kunststoffen aufwei sen. Derartige Ausführungen sind nur bei niedrigem Drehkolbengewicht und mässigen Drehzahlen brauch bar und bewirken hierbei eine gewisse Stossdämpfung, sie sind aber besonders in radialer Richtung kaum wirksam, da sie sich unter Einwirkung der Fliehkraft praktisch nicht dehnen.
Ferner sind bewegliche, in Radialnuten des Dreh kolbens geführte Zahnspitzen bekannt, die sich infolge von Fliehkraftwirkung an die Oberfläche des Gegen drehkolbens anlegen.
Hierbei wird zwar die Abdich tung zwischen den einzelnen Arbeitskammern wesent lich verbessert, aber es treten infolge verhältnismässig grosser Gewichte der Zahnspitzen und ungenauer Zahnform des Gegendrehkolbens Massenstösse auf, die bei hohen Drehzahlen sehr heftig sein können, zumal eine Dämpfung in tangentialer Richtung nicht erfolgt.
Die angeführten Mängel der bekannten Maschinen werden erfindungsgemäss dadurch beseitigt, dass die Zahnköpfe mindestens eines der beiden Drehkolben aus Körpern gebildet werden, die sowohl in tangen- tialer als auch in radialer Richtung elastisch nachzu geben vermögen.
Solche Zahnköpfe können durch an dem Drehkolbenkörper axial angeordnete, an diesem befestigte Rohre, die am freien, dem anderen Dreh kolben zugekehrten Teil längsgeschlitzt sind oder durch Gleitkörper, die mit dem Drehkolbemkörper durch Gummischichten erforderlicher Stärke fest ver bunden sind, gebildet werden. Es sind natürlich auch Kombinationen beider Mittel anwendbar.
Der Gegenstand der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 5 beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines Drehkolben- kompressors mit nachgiebigen Zahnköpfen am inne ren Drehkolben.
Fig. 2 gibt den in Fig. 1 dargestellten Zahnkopf in grösserem Massstab wieder.
Fig.3 zeigt eine andere Ausführungsform des Zahnkopfes.
Fig.4 und 5 stellen weitere Ausführungsformen des Zahnkopfes dar.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 den äusseren Drehkolben, der sechs Zähne aufweist, sich um seine Achse 2 dreht und den um die Achse 4 drehen den inneren Drehkolben 3 mit fünf Zähnen durch un mittelbare Berührung an der Zahneingriffsstelle mit nimmt.
Zwischen den exzentrisch zueinander angeord neten Drehkolben befinden sich die Arbeitskammern 5, 6, 7, 8 und 9; 10 ist der Ansaugeschlitz und 11 der Auslassschlitz. Der rohrförmige Zahnkopf 12 ist, um seiner Aufgabe als Stossdämpfer und zugleich als sowohl in tangentialer als auch radialer Richtung elastisch nachgiebiger Dichtungskörper in hohem Masse dienen zu können,
längsgeschlitzt und wird durch Hammerkopfbolzen 13 und Einlegestück 14 mit dem Drehkolbenkörper fest verbunden. Das Rohr 12 liegt in einer Nut des Drehkolbens 3, wobei die Flan ken dieser Nut oder die Unterseite des Einlegestücks 14, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht, in be kannter Weise so geformt sind bzw. ist, d'ass eine feste Anlage an den Flankenenden 15 vorhanden ist; hier durch werden Kippmomente weitgehend vermieden.
Da ferner der Durchmesser des Einlegestücks 14 nur wenig kleiner gehalten ist als der Innendurchmesser des Rohres 12, wird eine übermässige Durchbiegung der Schenkel des geschlitzten Rohres 12, insbesondere beim schnellen Anfahren und den dabei auftretenden beträchtlichen Beschleunigungskräften, verhütet.
Die Fig.3 sieht eine Ausführungsform vor, bei welcher Schwingungen gedämpft beziehungsweise ver hütet werden können, indem nach Art der Blattfeder werke mehrere geschlitzte Rohre 21, 22, 23 inein ander angeordnet werden, deren Eigenschwingungs zahlen sich auf Grund verschiedener Längen und Dicken ihrer federnden Schenkel voneinander unter scheiden.
Der Zahnkopf nach Fig. 4 weist zwei Gleitkörper in Form von Leisten 16 auf, die mittels Gummi 17 oder ähnlicher Stoffe durch Vulkanisieren mit dem Drehkolbenkörper 3 verbunden sind. Der vorgesehene Steg 18 ist beispielsweise erforderlich, wenn grosse Anfahrbeschleunigungen oder hohe Temperaturen auftreten. Wird der Drehkolben aus einem Stoff her gestellt, der keine Verbindung durch Vulkanisieren gestattet, dann kann der zahnkopfseitige Teil des Drehkolbenkörpers aus geeignetem Material gefertigt und am Grundkörper in bekannter Weise befestigt werden.
Die Stärke der Gummischicht 17 muss natür lich der geforderten tangentialen und radialen elasti schen Nachgiebigkeit entsprechen.
In Fig. 5 ist ein elastisch nachgiebiger Zahnkopf dargestellt, der als Kombination der Ausführungen nach Fig.2 und 4 angesehen werden kann. Ein ge- schlitztes Rohr 19 ist mittels einer elastischen Zwi schenlage 20 durch Vulkanisieren mit dem Drehkol- benkörper verbunden; die Elastizität der Einrichtung wird hierdurch erhöht. Wenn die Elastizität der Zwi schenlage 20 allein hinreicht, dann kann statt des ge schlitzten Rohres ein ungeschütztes verwendet werden.
Die erläuterten Zahnköpfe weisen, wie ohne wei teres ersichtlich ist, eine genügende Elastizität in ra dialer und tangentialer Richtung auf, so dass sich die Zahnköpfe durch Aufweitung oder Verlagerung nach aussen gut an die Oberfläche des äusseren Drehkolbens anschmiegen.
Ferner wird hierdurch und infolge des relativ geringen Gewichtes der Zahnköpfe die Inten sität der etwa noch auftretenden Stösse erheblich ge- mindert; es wird auch durch die allseitige elastische Verbindung der Zahnköpfe mit dem Drehkolbenkör- per die Weiterleitung des Körperschalles an dem meist hohlen, zu Schwingungen neigenden Drehkolbenkör- per verhindert.
Ein weiterer Vorzug der erläuterten Zahnköpfe besteht darin, dass insbesondere die radiale Beweg lichkeit der Zahnköpfe ohne zusätzliche Hilfsmittel begrenzt ist. Diese Begrenzung, die auch verbunden sein kann mit einer geringen Vergrösserung der theo retisch erforderlichen Exzentrizität, ermöglicht es, auf einem Sektor der Drehbewegung, und zwar in dem Bereich, in welchem hohe Gleitgeschwindigkeiten auf treten,
eine Berührung zwischen den Zahnköpfen und dem anderen Drehkolben zu verhindern, was unter anderem bei fehlender oder mangelhafter Schmierung von Bedeutung ist.
Rotary piston machine with rotary pistons eccentrically arranged in one another and in tooth engagement with one another The invention relates to a rotary piston machine which has two eccentrically arranged in one another and in tooth engagement rotary pistons with different numbers of teeth, one rotary piston taking the other directly with it.
The operation of such machines is associated with annoying noises, especially at high speeds as a result of pitch errors and other inaccuracies in the tooth shape, caused by bumps as a result of the engagement change of the teeth when taking and sliding over bumps in the leading tooth surfaces.
Devices have already become known in rotary piston machines which essentially reinforce the tooth tips with plastics. Such designs are only useful at low rotary piston weight and moderate speeds and cause a certain shock absorption, but they are hardly effective, especially in the radial direction, since they practically do not expand under the action of centrifugal force.
Furthermore, movable, guided in radial grooves of the rotary piston tooth tips are known that apply to the surface of the counter rotating piston due to the effect of centrifugal force.
Here, although the sealing between the individual working chambers is significantly improved, but it occurs due to relatively large weights of the tooth tips and imprecise tooth shape of the counter-rotating piston on mass shocks that can be very violent at high speeds, especially since there is no damping in the tangential direction.
The stated shortcomings of the known machines are eliminated according to the invention in that the tooth tips of at least one of the two rotary pistons are formed from bodies which are able to yield elastically in both the tangential and radial directions.
Such tooth tips can be formed by axially arranged on the rotary piston body, attached to this tubes, which are longitudinally slotted on the free, the other rotary piston facing part or by sliding bodies that are firmly a related party with the rotary piston body by rubber layers of the required strength. Combinations of both means can of course also be used.
The object of the invention is shown in FIGS. 1 to 5, for example.
Fig. 1 shows the cross section of a rotary piston compressor with flexible tooth tips on the inner ren rotary piston.
Fig. 2 shows the tooth head shown in Fig. 1 on a larger scale.
3 shows another embodiment of the tooth head.
4 and 5 show further embodiments of the tooth head.
In Figs. 1 and 2, 1 denotes the outer rotary piston, which has six teeth, rotates about its axis 2 and takes the inner rotary piston 3 with five teeth by un indirect contact at the tooth engagement point with the rotation about the axis 4.
The working chambers 5, 6, 7, 8 and 9 are located between the eccentrically arranged rotary pistons. 10 is the suction slot and 11 is the outlet slot. The tubular tooth head 12 is, in order to be able to serve its task as a shock absorber and at the same time as a sealing body which is elastically flexible in both the tangential and radial directions,
Slit longitudinally and is firmly connected to the rotary piston body by hammer head bolts 13 and insert 14. The tube 12 lies in a groove of the rotary piston 3, the flanks of this groove or the underside of the insert 14, which is preferably made of plastic, are shaped or is in a known manner, d'ass a firm contact with the flank ends 15 is present; here by tilting moments are largely avoided.
Furthermore, since the diameter of the insert 14 is only slightly smaller than the inner diameter of the tube 12, excessive bending of the legs of the slotted tube 12, especially when starting up quickly and the considerable acceleration forces that occur, is prevented.
The Figure 3 provides an embodiment in which vibrations can be dampened or ver prevented by several slotted tubes 21, 22, 23 are arranged in one another in the manner of the leaf spring works, whose natural oscillation pay due to different lengths and thicknesses of their resilient Differentiate the legs from each other.
The tooth head according to FIG. 4 has two sliding bodies in the form of strips 16, which are connected to the rotary piston body 3 by vulcanization by means of rubber 17 or similar substances. The provided web 18 is required, for example, when large starting accelerations or high temperatures occur. If the rotary piston is made of a substance that does not allow a connection by vulcanization, then the tooth head-side part of the rotary piston body can be made of a suitable material and attached to the base body in a known manner.
The thickness of the rubber layer 17 must of course correspond to the required tangential and radial elastic flexibility.
In Fig. 5, an elastically flexible tooth head is shown, which can be viewed as a combination of the embodiments according to Fig.2 and 4. A slotted tube 19 is connected to the rotary piston body by means of an elastic intermediate layer 20 by vulcanization; the elasticity of the device is thereby increased. If the elasticity of the intermediate layer 20 alone is sufficient, then an unprotected tube can be used instead of the ge slotted tube.
The explained tooth tips have, as can be seen without further information, sufficient elasticity in radial and tangential directions so that the tooth tips nestle well against the surface of the outer rotary piston by expanding or shifting outwards.
Furthermore, as a result of this and because of the relatively low weight of the tooth tips, the intensity of any impacts that may still occur is considerably reduced; The all-round elastic connection of the tooth tips with the rotary piston body also prevents the structure-borne noise from being transmitted to the mostly hollow rotary piston body, which tends to vibrate.
Another advantage of the tooth tips explained is that in particular the radial mobility of the tooth tips is limited without additional aids. This limitation, which can also be combined with a small increase in the theoretically required eccentricity, makes it possible to move on a sector of the rotary movement, namely in the area in which high sliding speeds occur,
to prevent contact between the tooth tips and the other rotary piston, which is important in the event of missing or poor lubrication.