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.
Machine with at least one revolving organ that interacts with another organ to separate two spaces. The subject matter of the invention is a machine with at least one revolving organ, the upper surface of which corresponds to that of one. other organ, relative to which it moves when rotating, for the mutual separation of two in the direction of rotation one behind the other spaces at least temporarily un different pressure interacts.
Such machines are, for example, rotary piston machines operating as compressors, pumps or motors for gaseous or liquid working media, in which the said rotating member is a rotary piston, a guided in a slot of a rotary piston; ge controlled or uncontrolled slide or the like and said other organ can be a fixed housing, another rotary piston, a slide guided in a slot of the housing or the like.
Of the two spaces mentioned, one can be the entry and the other the exit space of the machine or the one wech alternatively with entry and. Exit space in connection coming space, z. B. a rotor cell, and the other be a second such space or the inlet or outlet space.
The invention aims to bring about the best possible seal between the two organs mentioned and thereby largely to prevent ver that working medium passes between the two organs from the room of higher pressure into the room of lower pressure, which would cause a loss of energy.
According to the invention, the machine is characterized in that several recesses are formed one behind the other in the direction of rotation in the surface of one of the said organs, which interacts with the surface of the other organ to separate the said spaces. The mentioned surfaces the two organs then limit together between:
the spaces mentioned several consecutive chambers that act together men as a labyrinth seal.
In the drawing are! Exemplary embodiments of the machine according to the invention are shown. It shows: FIG. 1 in radial section a multi-cell rotary piston blower, FIG. 2 a detail of the blower according to FIG.
1 on a larger scale, FIG. 3 in radial section a blower with two rotating pistons that work together.
The fan according to FIG. 1 has a cylindrical rotor body 1 with eight radial slots 2, in each of which a slide 3 is guided.
The rotor is in a housing 4, the cylindrical bore 5 of which has a larger diameter than the cylindrical rotor body 1, is superimposed in such a way that its axis of rotation 6 coinciding with the axis of the rotor body is parallel to the axis 7 of the housing bore 5 and the rotor body almost touches the wall of this bore on one side.
The rotor body 1 then leaves in the housing bore 5 a space of sickle-shaped cross-section free, which is cut by the slide 3 in eight when the rotation of the.
Rotor about the axis 6 revolving cells is divided by changing volume; because these slides are counteracted outwards by centrifugal force. the wall of the bore 5 pressed or laterally guided so that a slight play is maintained against the housing wall. becomes,
to be able to do without lubrication. An inlet channel 8 opens into the cited space of sickle-shaped cross-section on one side of the plane passing through the axis 7 of the cylindrical housing bore and the axis of rotation 6 and an outlet channel 9 on the opposite side of this plane.
The distances between these channels measured in the circumferential direction are so large that they are both on the side of the rotor on which the rotor body almost touches the bore wall and on the side on which the space of sickle-shaped cross-section is widest,
are separated from one another by at least one of the slides 3 in each rotational position of the rotor. The rotor is driven in the sense indicated by arrow 10. Every cell fills up at. Passing in front of the mouth of the inlet channel 8 with an increase in its volume with the gas to be conveyed, supplied through the inlet channel,
is then blocked by serving on the rear side in. Circumferential direction limiting slide 3 from the inlet channel, then passes through the widest part of the space of sickle-shaped cross-section and then, while its volume decreases again, with the outlet channel 9 in connection; their gas content is then pressed into this channel.
The slides are widened at their outer edges, so that their surface interacting with the wall of the housing bore 5 is wider than the slide thickness. This surface eats cylindrical and its curvature ent speaks at least approximately that of the wall of the housing bore; their cylinder axis is approximately in the center plane of the slide in question.
Whenever the mentioned center plane of the slide coincides with the above-mentioned plane passing through the axis 7 of the housing bore and the rotor rotation axis 6 and this surface of the slide interacts with the wall of the housing bore to form a cell communicating with the inlet channel to separate from a cell communicating with the outlet duct,
this surface lies completely against the wall of the bore. In the other rotational positions of the rotor, the slide touches this wall only with the edges of the ge called surface, namely in the area of the inlet channel 8 only with the rear, in the area of the outlet channel 9 only with the front edge.
For the fan to work properly it is necessary that there is a gas-tight seal as possible between each slide 3 and the wall of the housing bore 5, as long as this slide separates two cells that do not either communicate with the inlet channel or both with the outlet channel. This gas-tight seal is therefore only necessary in the slide positions in which the said cylindrical surface is at least reasonably close to the wall of the bore.
To further improve the gas-tight connection between the slide and the housing, several grooves 11 parallel to the rotor axis of rotation are milled into said surface of each slide. With the housing bore wall, these form a number of chambers lying one behind the other in the direction of rotation or in the direction from one cell to the neighboring one, of which the neighboring chambers are connected to one another through a narrow gap 12 between slide and housing wall.
These chambers act as a labyrinth seal, which counteracts such a flow, because the gas has to flow alternately through the narrow gaps and the wide chambers from cell to cell;
In each, a large part of the kinetic energy of the gas flowing through the previous gap is destroyed and is no longer available to accelerate the gas as it flows out through the next gap, so that on the whole there is only a weak flow between the slide and the housing wall comes about. This labyrinth effect is not only present when the mentioned cylindrical surface of the slide rests completely on the wall of the housing bore, but also,
when the slide is slightly in front of or behind the position in which this is the case and only touches the housing wall with the front or rear edge of its named surface. As a result, for the entire angle of rotation of the rotor, over which the spaces communicating with the inlet and outlet channels are separated from one another by a single slide, there is a much better closure between slide and housing wall than with the. known blowers of this type, in which this conclusion is effected by mere lines of contact between slide and housing.
The radially running side surfaces of each slide and the flat inner surfaces of the cover, which laterally close the housing 1 and contain the rotor bearings, act. also together in order to prevent the passage of gas from one of the two cells separated from one another by the slide in question to the other of these cells as possible. For this purpose, some parallel grooves 13 ge also forms in the side surfaces of the slide, which form chambers acting as a labyrinth seal with the wall of the housing cover.
The end faces of the rotor body 1 have to cooperate with the flat inner surfaces of the housing cover in order to separate the individual cells and the spaces 1.4 basically the slots 2 from one another in such a way that no gas flows occur along the surfaces mentioned between these spaces. In order to counteract such gas flows, suitable grooves 15 are also formed in the end faces of the rotor body 1, which together with the cover inner surface form chambers which act as a labyrinth seal.
The fan shown in FIG. 3 has two identical rotors 22 and 23 which are rotatably mounted in a housing 21 shown schematically with parallel axes. These rotors are coupled to one another by a gear unit (not shown in the drawing) in such a way that they rotate at the same speed in the opposite direction, as indicated by arrows 24 and 25.
Each rotor has a shape which resembles a body delimited by the convex surface parts 26 of two parallel cylinders and by two concave 27 connecting these surface parts on opposite sides; the exact shape results from the laws of gear theory from the fact that each of the two rotors should always touch the other along a generating line of its outer surface;
As the two rotors rotate, one convex surface part 26 of one rotor 22 alternates with one concave surface part 27 of the other rotor 23, then one concave surface part 27 of the first-mentioned rotor 22 with one convex surface part of the second rotor 23, followed by the other convex surface part 26 of the first rotor 22 with the other concave of the second rotor 23 and finally the other concave surface part 27 of the first rotor 22 with the other convex of the second rotor 23 in contact.
The housing 21 has two cylindrical shell-shaped walls 28, the hollow sides of which face one another and between which the two rotors 22 and 23 rotate in such a way that the two convex surface parts 26 of one of the two rotors interact with each wall; at least one of these surface parts always touches the housing wall.
Between the two cylindrical shell-shaped walls 28, the housing 21 has an inlet channel 29 on one side and an outlet channel 30 on the opposite side. The direction of rotation of the two rotors 22 and 23 is such that their convex surface parts move along the walls 28 from the inlet channel 29 to the outlet channel 30.
Each rotor limited a short time, as shown in Fig. 3 for the rotor 23, with the corre sponding wall. 28 a closed cell 31, which was previously in connection with the inlet channel 29 and will subsequently come into connection with the outlet channel 30 and whose content is thus conveyed from the inlet to the outlet channel. There is no return from the outlet channel to the inlet channel between the two rotors because they always touch one another.
In order to achieve a tighter seal between the convex surface parts 26 of each of the two rotors 22 and 23 on the one hand and the corresponding zylin- d'shell-shaped housing wall 28 or the concave surface parts 27 of the other rotor on the other hand than with mere line contact, are in the called convex surface parts 26 to the rotor axes parallel grooves 32 so that these surface parts 26 with the smooth housing walls 28 or
the likewise smooth concave surface parts 27 of the respective other Ro tors form a plurality of chambers which are in the direction of rotation of the rotors or in the direction from the inlet channel 29 to the outlet channel 30 one behind the other. These chambers act as a labyrinth seal and, as such, are still effective at a certain distance from the contactors of the rotors.
Grooves 33 acting as a labyrinth seal can also be formed in the end faces of the rotors 22 and 23, which work together to complete the separation between the inlet and outlet channel with the bearing caps of the housing parallel to the drawing plane.