Drehkolbenmaschine mit zwei Rotoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolben maschine mit zwei Rotoren, die in sich überschnei denden Zylinderbohrungen mit gleicher Winkelge schwindigkeit gegensinnig umlaufen, sich in an der Zylinderwand anlaufenden sowie von ,der Rotorachse weniger weit entfernten Umfangsflächenabschnitten in allen Drehstellungen mindestens annähernd berüh ren und mit der Zylinderwand im Bereich der zwi schen den beiden Rotorachsen einander gegenüber liegenden Ein- und Auslassöffnungen zu- und abneh mende Arbeitsräume .bilden.
Derartige Drehkolbenmaschinen können als Flüssigkeitspumpen oder Gasverdichter sowie mit flüssigen oder gasförmigen Medien als Motoren be trieben werden. Bei bekannten Drehkolbenmaschinen dieser Art haben die Rotoren verwickelte, schwierig zu bearbeitende Umfangsflächen, die nach den Ver zahnungsgesetzen gestaltet .sind.
Demgegenüber besteht gemäss ,der Erfindung die Umfangsfläche der beiden Rotoren aus zwei zur Rotorachse konzentrischen, sich je annähernd über den halben Umfang erstreckenden Kreiszylinderflä- chen verschieden grossen Halbmessers, von denen die mit dem grösseren Halbmesser der Zylinderwand angepasst ist, wobei die zwischen den beiden Zylin- derflächen befindlichen, in Umfangsrichtung zeigen den Übergangsflächen,
.mit denen die beiden Rotoren beim Durchgang durch die gemeinsame Rotorachs- ebene zusammenkommen, als auf dem ganzen Ein griffsweg einen etwa gleichbleibenden Spalt haltende Zahnflanken ausgebildet sind. Hierdurch wird gegen über bekannten Ausführungen ein beachtlicher Fort schritt erzielt. Die Umfangsflächen der Rotoren las sen sich in einfacher Weise mit grosser Präzision be arbeiten. Volumetrische Verluste treten nur in Form von Spaltverlusten auf.
Da die Rotoren auf ihrem halben Umfang eine der Zylinderwand angepasste Zylinderfläche haben, bestehen gegenüber der Zylin derwand ständig grosse Dichtflächen. Es ist daher auch bei nicht unmittelbarer Berührung zwischen Rotor und Zylinderwand, also ohne zu Verschleiss- und Reibungsverlusten führende Dichtungsmassnah- men mit kleinen Spaltverlusten zu rechnen. Ferner erfolgt die Vergrösserung und Verkleinerung der Arbeitsräume nach linearen Gesetzen.
Daher werden veränderliche Druckimpulse, die zu das Getriebe un günstig beanspruchenden Drehmomentschwankungen und starken Laufgeräuschen führen, vermieden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen Fig. 1 bis 3 Schnitte quer zu den Rotorachsen für verschiedene Betriebsstellungen, Fig. 4 eine Ansicht im rechten Winkel zu der die beiden Rotorachsen enthaltenden Ebene.
Das Maschinengehäuse besteht aus einem die Zylinderhohlräume aufweisenden Mittelteil 1 und zwei dieses stirnseitig abschliessenden Deckeln 2 und. 3, in denen die Rotorwellen gelagert ,sind. Das Mit telteil 1 hat zwei parallelachsige Zylinderbohrungen 4 und 5 gleichen Durchmessers, deren Achsabstand kleiner ist als der Bohrungsdurchmesser, die sich also überschneiden.
An den einander gegenüberliegenden Durchdringungsstellen der beiden Zylinderbohrungen münden die Ein- und Auslassöffnungen 6 und 7. Die beiden Zylinderbohrungen 4 und 5 nehmen stirnseitig an den Deckeln 2 und 3 anlaufende Rotoren 8 und 9 auf, die mit beiderseitigen Wellenazpfen 10 und 11 bzw. 12 und 13 in den beiden Gehäusedeckeln 2 und 3 drehbar gelagert sind.
Auf einer Stirnseite sind die aus den Gehäusedeckeln herausgeführten Wellenzap fen 10 und 12 durch ,ein Paar Zahnräder 14 und 15 gleichen Durchmessers getrieblich miteinander ver- bunden. Die beiden Rotoren 8 und 9 laufen daher mit gleicher Winkelgeschwindigkeit gegensinnig um.
Die Umfangsfläche der .beiden Rotoren ist durch zwei sich .etwa über den halben Umfang .erstreckende, zur Rotorachse konzentrische Zylinderflächen 16, 17 bzw. 18, 19 verschieden grossen Halbmessers und zwei sich dadurch ergebende, in Umfangsrichtung zeigende Übergangsflächen 20, 21 bzw. 22, 23 gebil det.
Die eine Zylinderfläche 16 bzw. 18 der Rotoren ist der Zylinderfläche der Wand der zugehörigen Zylinderbohrung 4 bzw. 5 des Gehäusemittelteils 1 so angepasst, dass sie diese gerade noch nicht unmittel bar berührt, also !der kleinstmögliche Spalt entsteht. Der Halbmesser der anderen Zylinderfläche 17 bzw. 19 ist um das Mass der Überschneidung der beiden Zylinderbohrungen 4 und 5 kleiner.
Die bei ,den Rotoren sind um 1.80 ;gegeneinander verdreht angeordnet, so dass ständig die den grösseren Halb- messer aufweisende Zylinderfläche des einen Rotors und die den kleiner .Durchmesser aufweisende Zylin derfläche ,des anderen Rotors einander berühren: bzw.
zwischen ihnen der kleinstmögliche Spalt verbleibt (Fig.2). Die in Umfangsrichtung zeigenden über- gangsflächen 20, 21 bzw. 22, 23 kommen beim Durchgang durch die gemeinsame Ebene der beiden Rotorachsen paarweise zusammen; :(Fig. 1 und 3). Auch hierbei ist eine unmittelbare Berührung der beiden Rotoren vermieden.
Die übergangäflächen sind nach Art von Zahnflanken so ausgebildet, dass sie auf dem ganzen Eingriffsweg einen etwa gleich bleibenden Spalt halten, der etwa dem zwischen den Umfangsflächen der beiden Rotoren gewählten Spalt entspricht.
Hiernach ergibt sich beim Betrieb der beschriebe nen Drehkolbenmaschine als Motor folgende Wir kungsweise: Geht man von dem in Fig. 1 dargestellten Be- triebszustand aus, beidem sich .die Übergangsflächen 21 und 22 in der Rotorachsebene .einander gegen überstehen, und strömt das flüssige oder gasförmige Treibmittel ,durch die Gehäuseöffnung 6 ein,
so be steht auf der rechten Seite zwischen dem den kleine ren Halbmesser aufiweisenden zylindrischen Flächen teil 19 ides Rotors. 9 und der Zylinderwand ein ring sektorförmiger Arbeitsraum, der einerseits von dem den grösseren Durchmesser aufweisenden zylindri schen Flächenteil 16 des Rotors 8 und anderseits von der üb.ergangsfläche 23 des Rotors 9 begrenzt ist. Das hat zur Folge,
dass der Rotor 9 unter Vergrösse rung seines Arbeitsraumes in Richtung 24 und der Rotor 8 in der entgegengesetzten Richtung 25 dreht. Sobald die Übergangsflächen 21 und 22 über die Einlassöffnung 6 hinweggegangen sind (Fig. 2), wird auf der linken Seite ein sich ständig vergrössernder ringsektorförmiger Arbeitsraum gebildet,
der einer seits von der den grösseren Halbmesser aufweisenden Zylinderfläche 18 des Rotors 9 und andererseits von der Übergangsfläche 21 des Rotors 8 begrenzt ist. Es dreht also der Rotor 8 in Pfeilrichtung 25 weiter, nur mit dem Unterschied, dass er jetzt treibend wirkt. Fig. 3 zeigt den Zustand nach Vollendung einer hal ben Umdrehung,
wenn die Übergangsflächen 20 und 23 der beiden Rotoren in der Rotorachsebene zu sammengekommen sind. Auf der gegenüberliegenden Seite entstehen zur Auslassöffnung hin gleiche ring sektorförmige Arbeitsräume, die hier Ausschubräume sind.
Da der nicht treibende Rotor mit seiner den grös- seren Halbmesser aufweisenden Zylinderfläche den jeweiligen Arbeitsraum mit einer im Raum festen Fläche begrenzt, so dass die Volumzunahme des Arbeitsraumes nur in der Drehrichtung des treiben den Rotors erfolgt, sind volumetrische Verluste aus- ser den Spaltverlusten vermieden.
Günstig ist hierbei, dass der Druck im jeweiligen Arbeitsraum über die Zylinderfläche des nicht treibenden Rotors radial auf die Drehachse wirkt, so dass an: diesem kein Dreh moment entsteht.
Da ferner die jeweiligen Arbeitsräume in ihrem ganzen Entstehungsbereich die durch den Halbmes- serunterschied der beiden Rotorflächenabschnitte gegebene ringsektorförmige Gestalt beibehalten, ist die Volumzu- und Abnahme der Arbeitsräume linear. Die Summe der Dichtflächen zwischen den Rotoren und der Zylinderwand ist stets erheblich grösser als die Fläche einer der beiden Zylinderwände.
Daher ergibt sich im Ganzen für das in Umfangsrichtung von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite durch den Spalt zwischen Rotor und Zylinderwand als Ver lust abströmende Druckmittel ein grosser Weg und damit ein erheblicher Strömungswiderstand. Auf der Niederdruckseite wird zwischen den aufeinander zu laufenden Umfangsflächen der Rotoren .ein Druckkeil gebildet, der ebenfalls an dieser Stelle das Abströmen durch den Spalt erschwert.
Bei Verwendung als Pumpe oder Verdichter kann mit der gleichen Durchflussrichbung gearbeitet wer den, wobei lediglich die auf der Einströmseite befind lichen Arbeitsräume zu Saugräumen werden.