Maschine mit mindestens einem umlaufenden Organ, das mit einem andern Organ zur Scheidung zweier Räume zusammenwirkt Gegenstand der Erfindung ist eine Maschine mit mindestens einem umlaufenden Organ, dessen Ober fläche mit derjenigen eines. anderen Organs, relativ zu welchem es sich beim Umlaufen bewegt, zur gegen seitigen Scheidung zweier in der Umlaufrichtung hin tereinanderliegender Räume wenigstens zeitweise un terschiedlichen Druckes zusammenwirkt.
Solche Ma schinen sind beispielsweise als Verdichter, Pumpen oder Motoren arbeitende Drehkolbenmaschinen für gasförmige oder flüssige Arbeitsmedien, bei denen das genannte umlaufende Organ ein Drehkolben, ein in einem Schlitz eines Drehkolbens geführter; ge steuerter oder ungesteuerter Schieber oder dergleichen und das genannte andere Organ ein feststehendes Gehäuse, ein anderer Drehkolben, ein in einem Schlitz des Gehäuses geführter Schieber oder der gleichen sein kann.
Von den beiden genannten Räu men kann der eine der Eintritts- und der andere der Austrittsraum der Maschine oder der eine ein wech selweise mit Eintritts- und. Austrittsraum in Ver bindung kommender Raum, z. B. eine Rotorzelle, und der andere ein zweiter derartiger Raum oder der Eintritts- oder der Austrittsraum sein.
Die Erfindung bezweckt, eine möglichst gute Ab dichtung zwischen den beiden genannten Organen herbeizuführen und dadurch weitestgehend zu ver hindern, dass Arbeitsmedium zwischen den beiden Organen hindurch vom Raum höheren in den Raum niedrigeren Druckes übertritt, wodurch ein Energie verlust bewirkt würde.
Gemäss der Erfindung ist die Maschine dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberfläche des einen der genannten Organe, die mit der Oberfläche des anderen Organs zur gegenseitigen Scheidung der genannten Räume zusammenwirkt, in der Umlaufrichtung hinter einander mehrere Ausnehmungen gebildet sind.. Die- erwähnten, Oberflächen dier beiden Organe begrenzen dann zusammen zwischen :
den genannten Räumen mehrere hintereinanderliegende Kammern, die zusam men als Labyrinthdichtung wirken.
In der Zeichnung sind! Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Maschine dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 im Radialschnitt ein Vielzellen-Drehkolben- gebläse, Fig. 2 eine Einzelheit des Gebläses nach Fig:
1 in grösserem Massstab, Fig. 3 im Radialschnitt ein Gebläse mit zwei zu- sammenwirkenden Drehkolben.
Das Gebläse nach Fig. 1 besitzt einen zylindrischen Rotorkörper 1 mit acht radialen Schlitzen 2, in welchen je ein Schieber 3 geführt ist.
Der Rotor ist in, einem Gehäuse 4, dessen zylin- drische Bohrung 5 einen grösseren Durchmesser be sitzt als der zylindrische Rotorkörper 1, derart ge lagert, dass seine mit der Achse des Rotorkörpers zusammenfallende Drehachse 6 zur Achse 7 der Ge häusebohrung 5 parallel ist und der Rotorkörper die Wand dieser Bohrung auf der einen Seite beinahe be rührt.
Der Rotorkörper 1 lässt dann in der Gehäuse bohrung 5 einen Raum von sichelförmigem Quer schnitt frei, der durch die Schieber 3 in acht bei der Drehung des.
Rotors um die Achse 6 umlaufende Zellen von sich änderndem Volumen unterteilt wird; denn diese Schieber werden durch die Fliehkraft nach aussen gegen. die Wand der- Bohrung 5 gedrückt oder seitlich so geführt, dass ein geringes Spiel gegen die Gehäusewand eingehalten. wird,
um auf Schmierung verzichten- zu können. In den genannten Raum von sichelförmigem Querschnitt mündet auf der einen Seite der durch die Achse 7 der zylindrischen Ge- häusebohrung und die RQtordrehachse 6 gehenden Ebene ein Eintrittskanal 8 und auf der entgegen gesetzten Seite dieser Ebene ein Austrittskanal 9.
Die in Umfangsrichtung gemessenen Abstände zwischen diesen Kanälen sind so gross, dass diese sowohl auf der Seite des Rotors, auf welcher der Rotorkörper die Bohrungswand beinahe berührt, als auch auf der Seite, auf welcher der Raum von sichelförmigem Querschnitt am breitesten ist,
bei jeder Drehstellung des Rotors durch mindestens einen der Schieber 3 voneinander getrennt sind. Der Rotor wird in dem durch den Pfeil 10 bezeichneten Sinn angetrieben. Jede Zelle füllt sich beim. Vorbeilaufen vor der Mündung des Eintrittskanals 8 unter Zunahme ihres Volumens mit dem zu fördernden, durch den Ein trittskanal zugeführten Gas,
wird dann durch dien sie auf der in. Umlaufrichtung hinteren Seite begren zenden Schieber 3 vom Eintrittskanal abgesperrt, durchläuft dann den breitesten Teil des Raumes von sichelförmigem Querschnitt und kommt hierauf, während ihr Volumen wieder abnimmt, mit dem Austrittskanal 9 in Verbindung; ihr Gasinhalt wird dann in diesen Kanal gedrückt.
Die Schieber sind an ihren äusseren Rändern verbreitert, .so dass ihre mit der Wand der Gehäusebohrung 5 zusammen wirkende Fläche breiter ist als die Schieberdicke. Diese Fläche isst zylindrisch und ihre Krümmung ent spricht wenigstens annähernd derjenigen der Wand der Gehäusebohrung; ihre Zylinderachse liegt unge fähr in der Mittelebene des betreffenden Schiebers.
Jeweils dann, wenn die genannte Mittelebene des Schiebers mit der weiter oben erwähnten, durch die Achse 7 der Gehäusebohrung und die Rotordrehachse 6 gehenden Ebene zusammenfällt und diese Fläche des Schiebers mit der Wand der Gehäusebohrung zusammenwirkt, um eine gerade mit dem Eintritts- kanal kommunizierende Zelle von einer mit dem Austrittskanal kommunizierenden Zelle zu scheiden,
liegt diese Fläche ganz an der Bohrungswand an. Bei den übrigen Drehstellungen des Rotors berührt der Schieber diese Wand nur mit den Rändern der ge nannten Fläche, und zwar im Bereich des Eintritts kanals 8 nur mit deren hinterem, im Bereich des Aus trittskanals 9 nur mit deren vorderem Rand.
Für das einwandfreie Arbeiten des Gebläses ist erforderlich, dass zwischen jedem Schieber 3 und der Wand der Gehäusebohrung 5 ein möglichst gas dichter Abschluss besteht, solange dieser Schieber zwei Zellen scheidet, die nicht entweder beide mit dem Eintritts- oder beide mit dem Austrittskanal kommunizieren. Dieser gasdichte Absch@luss ist also nur bei den Schieberstellungen erforderlich, bei denen die genannte zylindrische Fläche an der Bohrungs wand wenigstens einigermassen genau anliegt.
Zur weiteren Verbesserung des gasdichten Ab schlusses zwischen Schieber und Gehäuse sind in die genannte Fläche jedes Schiebers mehrere zur Rotor drehachse parallele Nuten 11 eingefräst. Diese bilden mit der Gehäusebohrungswand eine Anzahl in der Umlaufrichtung bzw. in der Richtung von einer Zelle zur benachbarten hintereinanderliegender Kammern, von denen die jeweils benachbarten durch einen engen Spalt 12 zwischen Schieber und Gehäusewand miteinander in Verbindung stehen.
Diese Kammern wirken dadurch, dass das Gas von Zelle zu Zelle hintereinander abwechselnd durch die engen Spalten und die weiten Kammern strömen muss, als Labyrinth dichtung, die einem solchen Durchströmen entgegen wirkt;
in jeder wird ein grosser Teil der Bewegungs energie des durch den vorangegangenen Spalt ein strömenden Gases vernichtet und steht für die Wieder- schleunigung des Gases beim Ausströmen durch den nächstfolgenden Spalt nicht mehr zur Verfügung, so dass im ganzen nur eine schwache Strömung zwischen Schieber und Gehäusewand zustand'ekommt. Diese Labyrinthwirkung ist nicht nur vorhanden, wenn die erwähnte zylindrische Fläche des Schiebers ganz an der Wand der Gehäusebohrung anliegt, sondern auch,
wenn der Schieber sich etwas vor oder hinter der Stellung befindet, in welcher dies der Fall ist, und nur mit der vorderen oder der hinteren Kante seiner genannten Fläche die Gehäusewand berührt. Dadurch ergibt sich für den ganzen Drehwinkel des Rotors, über den die mit dem Eintritts- und dem Austritts kanal kommunizierenden Räume durch einen ein zigen Schieber voneinander getrennt sind, ein wesent lich besserer Abschluss zwischen Schieber und Ge- häusewand als bei den. bekannten Gebläsen dieser Art, bei denen dieser Abschluss durch blosse Linien berührung zwischen Schieber und Gehäuse bewirkt ist.
Die radial laufenden Seitenflächen jedes Schie bers und die ebenen Innenflächen der Deckel, welche das Gehäuse 1 seitlich schliessen und die Rotorlager enthalten, wirken. ebenfalls zusammen, um jeweils das übertreten von Gas aus einer der beiden durch den betreffenden Schieber voneinander getrennten Zellen nach den anderen dieser Zellen möglichst zu ver hindern. Zu diesem Zwecke sind in den Seitenflächen der Schieber ebenfalls einige parallele Nuten 13 ge bildet, die mit der Wand des Gehäusedeckels als Labyrinthdichtung wirkende Kammern bilden.
Die Stirnflächen des Rotorkörpers 1 haben mit den ebenen Innenflächen der Gehäusedeckel zu sammenzuwirken, um die einzelnen Zellen sowie die Räume 1.4 im Grunde der Schlitze 2 derart voneinan der zu trennen, dass keine Gasströme längs den ge nannten Flächen zwischen diesen Räumen auftreten. Um solchen Gasströmen entgegenzuwirken, sind in den Stirnflächen des Rotorkörpers 1 ebenfalls ge eignete Nuten 15 gebildet, die mit der Deckelinnen- fläche als Labyrinthdichtung wirkende Kammern bilden.
Das in Fig. 3 dargestellte Gebläse weist zwei gleiche, in einem schematisch dargestellten Gehäuse 21 mit parallelen Achsen drehbar gelagerte Rotoren 22 und 23 auf. Diese Rotoren sind durch ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Getriebe miteinander derart gekuppelt, dass sie sich mit gleicher Drehzahl in entgegengesetzter Richtung drehen, wie durch die Pfeile 24 und 25 angegeben.
Jeder Rotor hat eine Form, die einem durch die konvexen Mantelflächen- teile 26 zweier paralleler Zylinder und durch zwei diese Mantelflächenteile auf entgegengesetzten Seiten miteinander verbindende konkave 27 begrenzten Körper ähnelt; die, genaue Form ergibt sich nach den Gesetzen der Verzahnungslehre daraus, dass jeder der beiden Rotoren den anderen stets längs einer Erzeugenden seiner Mantelfläche berühren soll;
bei der Drehung der beiden Rotoren kommt abwechselnd der eine konvexe Oberflächenteil 26 des einen Rotors 22 mit dem einen konkaven Oberflächenteil 27 des andren Rotors 23, dann der eine konkave Oberflächenteil 27 des erstgenannten Rotors 22 mit dem einen konvexen des zweiten Rotors 23, hierauf der andere konvexe Oberflächen teil 26 des ersten Rotors 22 mit dem anderen kon kaven des zweiten Rotors 23 und schliesslich der andere konkave Oberflächenteil 27 des ersten Rotors 22 mit dem anderen konvexen des zweiten Rotors 23 in Berührung.
Das Gehäuse 21 weist zwei zylinder- schalenförmige Wände 28 auf, deren Hohlseiten ein ander zugewandt sind und zwischen denen die beiden Rotoren 22 und 23 derart umlaufen, dass mit jeder Wand die beiden konvexen Oberflächenteile 26 eines der beiden Rotoren zusammenwirken; stets berührt mindestens einer dieser Oberflächenteile die Gehäuse wand.
Zwischen den beiden zylinderschalenförmigen Wänden 28 weist das Gehäuse 21 auf der einen Seite einen Eintrittskanal 29 und auf der entgegengesetzten Seite einen Austrittskanal<B>30</B> auf. Der Drehsinn der beiden Rotoren 22 und 23 ist derart, dass sich ihre konvexen Oberflächenteile längs den Wänden 28 vom Eintrittskanal 29 zum Austrittskanal 30 be wegen.
Dabei begrenzt jeder Rotor kurze Zeit, wie in Fig. 3 für den Rotor 23 gezeigt, mit der entspre chenden Wand. 28 eine geschlossene Zelle 31, die vorher mit dem Eintrittskanal 29 in Verbindung stand und nachher mit dem Austrittskanal 30 in Ver bindung kommen wird und .deren Inhalt somit vom Eintritts- nach dem Austrittskanal befördert wird. Eine Rückförderung vom Austritts- nach dem Ein trittskanal' zwischen den beiden Rotoren erfolgt nicht, da diese einander stets berühren.
Um einen dichteren Abschluss zwischen den kon vexen Oberflächenteilen 26 jedes der beiden Rotoren 22 und 23 einerseits und der entsprechenden zylin- d'erschalenförmigen Gehäusewand 28 bzw. den kon kaven Oberflächenteilen 27 des anderen Rotors ander seits zu bewirken als bei blosser Linienberührung, sind in den genannten konvexen Oberflächenteilen 26 zu den Rotorachsen parallele Nuten 32 gebildet, so dass diese Oberflächenteile 26 mit den glatten Gehäusewänden 28 bzw.
den ebenfalls glatten kon kaven Oberflächenteilen 27 des jeweils anderen Ro tors eine Vielzahl von Kammern bilden, welche in der Umlaufrichtung d er Rotoren bzw. in der Richtung vom Eintrittskanal 29 zum Austrittskanal 30 hinter einander liegen. Diese Kammern wirken als Labyrinth- dichtung und sind als solche noch in einem gewissen Abstand von den Berührungserzeugenden der Rotoren wirksam.
Auch in den Stirnflächen der Rotoren 22 und 23, die zur Vervollständigung der Scheidung zwischen Ein- und Austrittskanal mit den zur Zeichnungs ebene parallelen Lagerdeckeln des Gehäuses zusam menwirken, können zur Verbesserung des Abschlusses als Labyrinthdichtung wirkende Nuten 33 gebildet sein.