CH657897A5

CH657897A5 - Schraubenrotormaschine fuer ein arbeitsfluid.

Info

Publication number: CH657897A5
Application number: CH724/82A
Authority: CH
Inventors: Ake Astberg
Original assignee: Svenska Rotor Maskiner Ab
Priority date: 1981-02-06
Filing date: 1982-02-05
Publication date: 1986-09-30
Also published as: ES8302187A1; NL191951B; IT1153426B; DD161222A5; IE52830B1; FR2499638B1; NL8200460A; USRE32568E; IE820254L; ES509360A0; DE3203228A1; FR2499638A1; JPS57148001A; IN157732B; ZA82529B; IT8219494A0; AU545590B2; CS244420B2; BR8200606A; FI70074B

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubenrotormaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Maschine kann insbesondere entweder zur Verdichtung oder Entspannung eines elastischen Arbeitsfluids verwendet werden.

s Bei dieser bekannten Schraubenrotormaschine bildet jeweils ein Paar von durch den Kämmeingriff zusammenwirkenden Schraubennuten einen V-förmigen Arbeitsraum, der mit seiner Basis in einer an die Hochdrucköffnung angrenzenden Querebene zu den Rotorachsen endet, während sich io sein Scheitel bei der Drehung der Rotoren unter Änderung des Volumens des Arbeitsraums axial bewegt.

Der Wirkungsgrad einer derartigen Maschine hängt im grossen Masse von den Profilen der Rotoren ab, und es ist eine solche Profilform erwünscht, dass jede Rotornut asym-15 metrisch gegenüber einer vom Achszentrum des Rotors durch den mittleren Punkt des Nutgrundes verlaufenden Strahl verläuft und somit eine primäre und eine sekundäre Flanke von unterschiedlichem Verlauf aufweist. Wenn die Maschine als Verdichter arbeitet, ist die primäre Flanke die 20 nacheilende Nutzflanke beim weiblichen Rotor und die voreilende Nutflanke beim männlichen Rotor. Das Gegenteil ist der Fall, wenn die Maschine als Expander arbeitet, was bedeutet, dass die primäre Flanke, in Umfangsrichtung betrachtet, die Aussenwand des von der Schraubennut des 25 weiblichen Rotors gebildeten Schenkels und die Innenwand des von der Schraubennut des männlichen Rotors gebildeten Schenkels des V-förmigen Raums darstellt, während die primäre Flanke die jeweils andere Wand des betreffenden Schenkels des V-förmigen Raums bildet.

30 Ein solches asymmetrisches Rotorprofil ist aus der DE-PS 1 576 923 insbesondere Fig. 6 und 7 bekannt. In einer Ebene senkrecht zu den Rotorachsen weist die primäre Flanke von jeder Schraubennut des weiblichen Rotors einen im wesentlichen konkaven Abschnitt auf, der einer Epitrochoide folgt, 35 wie sie ganz allgemein von einem Punkt nahe dem achsfernen Ende der damit zusammenwirkenden primären Flanke des männlichen Rotors erzeugt wird, wobei sich ein kleinerer Teil des im wesentlichen konkaven Abschnitts nach auswärts zum Teilkreis erstreckt und einem geraden 40 Radialstrahl folgt, und ein konvexer Ansatzabschnitt ausserhalb des Teilkreises einem Kreisbogen folgt, dessen Mittelpunkt dem Teilkreis benachbart ist. Die damit zusammenwirkende primäre Flanke des männlichen Rotors weist entsprechend einen im wesentlichen konvexen Abschnitt auf, 45 der einer Epitrochoide folgt, die hauptsächlich von dem achsnächsten Punkt des kleineren Abschnitts der primären Flanke des weiblichen Rotors erzeugt ist, wobei sich ein kleinerer konvexer Teil dieses Abschnittes bis zum Teilkreis erstreckt und einer Kurve folgt, welche die Einhüllende ist, so die von der den kleineren Teil der primären Nutflanke des weiblichen Rotors bildenden geraden Linie entwickelt ist, und einem konkaven Ausnehmungsabschnitt, welcher in der Hauptsache einem Kreisbogen folgt und seinen Mittelpunkt in der Nähe des Teilkreises hat. Die sekundäre Nutflanke des 55 weiblichen Rotors weist einen im wesentlichen konkaven Abschnitt nach auswärts zum Teilkreis, der einem Kreisbogen mit dem Mittelpunkt ausserhalb des Teilkreises folgt und im Schnittpunkt mit dem Teilkreis eine Tangente besitzt, die einem vom Achszentrum des Rotors ausgehenden Radial-60 strahls folgt, sowie einen konvexen Ansatzabschnitt ähnlich dem der primären Flanke der Nut auf. Die damit zusamen-wirkende sekundäre Nutflanke des männlichen Rotors besteht aus einem im wesentlichen konvexen Abschnitt, welcher der von dem den Hauptteil der sekundären Nut-65 flanke des weiblichen Rotors bildenden Abschnitts entwik-kelten Einhüllenden folgt und hat demgemäss eine radiale Tangente am Teilkreis und einen konkaven Ausnehmungsabschnitt ähnlich dem der primären Flanke der Rippe.

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Es hat sich erwiesen, dass das vorbeschriebene bekannte Rotorprofil nicht in jeder Hinsicht ideal, sondern mit Nachteilen in bezug auf diejenigen Flankenabschnitte des männlichen Rotors behaftet ist, die in der Nähe des Teilkreises dieses Rotors liegen. Diese Nachteile betreffen insbesondere die Herstellung des Rotors und hängen von den Flankenwinkeln ab. Demzufolge ist der Winkel zwischen den beiden Flanken einer männlichen Rotornut im Teilkreis so klein, dass der Winkel zwischen den Achsen des Rotors und eines Fräsers für dessen Herstellung praktisch feststeht und im wesentlichen parallele Kanten des Fräswerkzeugs im äusseren Abschnitt desselben benötigt. Dies bedeutet, dass es praktich unmöglich ist, das theoretische Profil durch Abwälzfräsen herzustellen.

Weiterhin hat die längs der Flanke auftretende Änderung des Winkels zwischen derTangente an die Flanke und einem Radialstrahl durch den Berührungspunkt derTangente mit der Flanke als Funktion des Abstandes vom Teilkreis grundsätzlich hyperbolischen Verlauf, was bedeutet, dass sie im wesentlichen über den Hauptteil einer jeden Flanke konstant ist, jedoch innerhalb des dem Teilkreis benachbarten Bereichs rasch ansteigt. Dies ist auch der Grund dafür, dass der Fräser eine schnelle Änderung seines Winkels an seinem äusseren Ende erfährt, d.h. einen kurzen Krümmungsradius, und demzufolge die Schneidwinkel in dem wichtigsten Bereich der Rotorflanken mit der Notwendigkeit verhältnismässig weiter Toleranzen innerhalb dieses Bereichs ungünstig v/erden. Ferner bringt die tatsächliche Gestalt des Fräsers einen hohen Verschleiss mit sich, und es muss deshalb ein beträchtlicher Betrag an Werkzeugmaterial während eines jeden Abrichtvorgangs weggeschnitten werden. Demzufolge ist die erforderliche Anzahl von Abrichtvorgängen hoch, und die Werkzeugkosten schlagen, da die Anzahl der möglichen Abrichtvorgänge begrenzt ist, beträchtlich zu Buche, was bei den endgültigen Kosten der Rotorherstellung nicht vernachlässigt v/erden kann. Noch ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Krümmungsradius der Flanke am Teilkreis auf Null absinkt. Eine solche Krümmung ist sehr schwierig herzustellen, was zu einer geringwertigen und rauhen Oberfläche führt. Der geringe Krümmungsradius bedeutet jedoch selbst dann, wenn eine glatte Oberfläche fehlerfrei hergestellt wird, dass die Oberfläche sehr hohen Oberflächenbeanspruchungen ausgesetzt wird.

Eine abgeänderte Ausführungsform des vorstehend erläuterten Rotorprofils ist in der GB-PS 1 503 488 offenbart. Bei diesem abgewandelten Rotorprofil folgt ein innerhalb des Rotorteilkreises liegender und diesem benachbarter Abschnitt der sekundären Flanke einer weiblichen Rotornut in einer Ebene lotrecht zu den Rotorachsen einer geraden Linie, welche eine Tangente an den den Hauptteil der sekundären Flanke des obigen Profils ausmachenden Kreisbogen bildet und einen Winkel von 20° mit einem radialen Strahl vom Achszentrum des Rotors zu dem Schnittpunkt zwischen diesem Flankenabschnitt und dem Rotorteilkreis einschliesst. Die zusammenwirkende sekundäre Flanke einer männlichen Rotornut hat einen entsprechenden Abschnitt ausserhalb des Teilkreies dieses Rotors, der diesem benachbart ist und der von dem geradlinigen Flankenabschnitt des weiblichen Rotors entwickelten Einhüllenden folgt. Auf diese Weise wird der Winkel zwischen den beiden Flanken einer männlichen Rotornut innerhalb des Bereichs nahe dem Teilkreis bis hinauf zu einem Wert vergrössert, der die Herstellung durch Abwälzfräsen gestattet, während gleichzeitig der Krümmungsradius der sekundären männlichen Rippenflanke in deren Schnittpunkt mit dem Teilkreis eine bestimmte Länge annimmt, die jedoch nur etwa 60% des Produktes aus dem Teilkreisradius und dem Sinus von 20° beträgt, während der Krümmungsradius an der primärsei-

tigen Flanke nach wie vor Null ist. Die längs der Flanke auftretende Änderung des Winkels zwischen derTangente und dem Radius als Funktion des Abstandes vom Teilkreis hat noch hyperbolischen Verlauf, was ein schnelles Ansteigen der Änderung zum Teilkreis hin bedeutet, auch wenn dieses Ansteigen nicht so ausgeprägt ist, wie wenn der Winkel am Teilkreis auf Null geht. Die Nachteile des eingangs erläuterten Profils werden dadurch zum Teil beseitigt, jedoch ohne zu idealen Verhältnissen zu führen. Weiterhin werden die Rippen des weiblichen Rotors auf diese Weise geschwächt, was Probleme bei der Herstellung des Rotors ebenso wie im Betrieb der Maschine aufgrund einer gewissen Durchbiegung der Rippen verursachen kann. Das in der GB-PS 1 503 488 gezeigte Rotorprofil ist gegenüber demjenigen nach der DE-PS 1576 923 ferner dahingehend abgeändert, dass der Ausnehmungsfortsatz der primären Nutflanke des männlichen Rotors innerhalb des Teilkreises einen Abschnitt aufweist, der einer radial zum Rotorzentrum hin gerichteten geraden Linie folgt, und dass der Ansatz der primären Flanke eines jeden weiblichen Rotors ausserhalb des zugehörigen Teilkreises einen entsprechenden Abschnitt aufweist, welcher der von dem genannten Flankenabschnitt der primären Flanke des männlichen Rotors entwickelten Einhüllenden folgt. Diese Abschnitte der primären Flanken des männlichen und des weiblichen Rotors sind für eine Verbesserung des Antriebs über den weiblichen Rotor bestimmt, d.h. des Antriebs, bei dem der weibliche Rotor an einer Antriebsmaschine angeschlossen ist und der männliche Rotor durch direkte Flankenberührung zwischen den Rotoren angetrieben wird, was besonders bei kleinen Verdichtern vorgesehen wird, um die Anzahl der Umdrehungen des männlichen Rotors und damit die Scheitelgechwindigkeit der Rotoren ohne die Notwendigkeit eines Übersetzungsgetriebes zu vergrössern. Die Anordnung dieser Flankenabschnitte innerhalb des Teilkreises des männlichen Rotors und ausserhalb des Teilkreises des weiblichen Rotors ist dazu bestimmt, Eingriffsverhältnisse zwischen diesen Flankenabschnitten zu schaffen, welche einen Schmierfilm dazwischen begünstigen. Jedoch wird der Abschnitt der primären Flanke des weiblichen Rotors in ihrem Schnittpunkt mit dem Teilkreis eine radiale Tangente und eine Länge ihres Krümmungsradius mit einem Nullwert haben, ähnlich den Bedingungen für die männlichen Rotorflanken, wie sie oben in Verbindung mit dem unmodifizierten Profil abgehandelt worden sind. Aus diesem Grund ist der Abschnitt der primären Nutflanke des weiblichen Rotors mit Nachteilen von etwa derselben Art wie jene behaftet, die oben in bezug auf die Rippenflanken des männlichen Rotors herausgestellt wurden. Darüber hinaus wird der gerade radiale Abschnitt der primären Rippenflanke des männlichen Rotors das Fräsen des Rotors weiter erschweren. Aufgrund dieser Nachteile ist ein Rotorprofil, wie es in der GB-PS 1 503 488 gezeigt ist, für die praktische Verwendung nicht geeignet.

Eine weitere Abänderung des in der DE-PS 1576 923 vorgeschlagenen Profils ist in der US-PS 4 053 263 gezeigt, v/o eine jede Flanke des männlichen und des weiblichen Rotors, an den Teilkreis angrenzend, mit einem konvexen Flankenabschnitt versehen ist, welcher einer Evolvente mit einem Eingriffswinkel von 20° folgt. Dieser Evolventenabschnitt der primären Flanke einer jeden Rippe des männlichen Rotors erstreckt sich von einem geringfügig innerhalb des Teilkreises gelegenen Punkt zu einem Punkt im wesentlichen an der Aussenseite des Kopfkreises. Der Evolventenabschnitt einer jeden sekundären Flanke des männlichen Rotors erstreckt sich von einem geringfügig innerhalb des Teilkreises gelegenen Punkt zu einem Punkt ausserhalb des Teilkreises mit erheblichem Abstand zu diesem. Der Evolventenabschnitt einer jeden Flanke des weiblichen Rotors erstreckt

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sich zwischen einem geringfügig ausserhalb des Grundkreises der Evolvente gelegenen Punkt zu einem geringfügig ausserhalb des Teilkreises gelegenen Punkt. Auf diese Weise wird der Winkel zwischen den beiden Flanken einer Nut des männlichen Rotors am Teilkreis gleichzeitig erhöht, während die Krümmungsradien in den Schnittpunkten der Flanken mit dem Teilkreis einen bestimmten Wert annehmen, welcher das Produkt des Teilkreisradius und des Sinus-Wertes des Eingriffswinkels ist. Jedoch nimmt der Winkel zwischen den Flanken bei einer Bewegung nach einwärts vom Teilkreis aus schnell ab, während gleichzeitig die Änderung des Winkels zwischen derTangente und dem Radialstrahl noch in der Hauptsache einer Hyperbel folgt, was eine rasche Zunahme des Winkels in der Nachbarschaft des Teilkreises nach einwärts zum Grundkreis der Evolvente hin bedeutet. Ferner nehmen auch die Krümmungsradien der Flanken innerhalb ihrer radial innersten Abschnitte schnell ab. Wenn auch dieses modifizierte Profil trotz des verhältnismässig kurzen Krümmungsradius der Flanken des männlichen Rotors am Teilkreis dort für die Herstellung der Rotoren brauchbar sein mag, wo die unmittelbar einander berührenden Oberflächen der Rotorflanken ausserhalb des Teilkreises des männlichen Rotors bzw. innerhalb des Teilkreises des weiblichen Rotors liegen, gestattet dieses Profil nur eine sehr geringe Ausdehnung jener Berührungsflächen über den jeweiligen Teilkreis hinaus. Das in der US-PS 4 053 263 gezeigte modifizierte Rotorprofil ist folglich ungeeignet zur Herstellung von Rotoren, bei denen sich die Berührungsflächen der Rippen des männlichen Rotors in den Teilkreis hinein fortsetzen, was besonders wesentlich bei Antrieb über den weiblichen Rotor ist.

Noch eine weitere Abänderung des in der DE-PS 1576 923 gezeigten Rotorprofils ist in der GB-PS 1 358 505 dargestellt, wo eine jede Nutflanke des weiblichen Rotors innerhalb des Teilkreises und in dessen Nähe einen konvexen Flankenabschnitt aufweist, der einem Kreisbogen folgt. Die Länge des Radius dieses Kreisbogens liegt in der Grössenordnung von 20-40% des Achsabstandes der Rotoren, und der Mittelpunkt dieses Kreisbogens befindet sich ausserhalb des Teilkreises des weiblichen Rotors, was bedeutet, dass der damit zusammenwirkende Flankenabschnitt an der Rippe des männlichen Rotors in seinem Schnittpunkt mit dem Teilkreis eine Tangente aufweist, die einen Winkel von nur etwa 5° mit einem vom Achszentrum des Rotors durch diesen Schnittpunkt gezogenen Radialstrahl bildet, und dass ferner der Krümmungsradius des Flankenabschnitts in diesem Punkt sehr klein ist und höchstens 60-70% des Produktes aus dem Teilkreisradius und dem Sinus-Wert von 5° beträgt. Die Änderung des Winkels zwischen derTangente und dem Radialstrahl hat auch bei diesem modifizierten Profil hyperbolischen Verlauf und erreicht im Teilkreis einen hohen Wert. Die Vorteile dieses Profils im Verhältnis mit demjenigen nach der DE-PS 1576 923 ist demzufolge vernachlässigbar.

Die zu schaffende Maschine soll mit geringeren Kosten hergestellt werden können als die bekannten Maschinen, und bei ihrer Arbeit soll ein höherer Wirkungsgrad als bei den bekannten Maschinen erreicht werden können.

Die zu schaffende Maschine soll sich nicht nur zum Antrieb über den männlichen Rotor, sondern auch über den weiblichen Rotor mit zumindest demselben Wirkungsgrad und derselben mechanischen Zuverlässigkeit eignen.

Bei der zu schaffenden Maschine sollen die Schraubenrippen des weiblichen Rotors eine erhöhte Steifigkeit gegenüber Biegebeanspruchungen aufweisen können.

Es soll weiterhin ermöglicht werden, dass beim Drehen der Rotoren eine fortgesetzte Bewegung der Abdichtstelle längs einer jeden Rotorflanke von deren einem zu deren anderem Ende erreicht wird.

Die erfindungsgemässe Ausbildung der Maschine ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. s Es ist vorteilhaft, wenn die Flanke innerhalb ihres an den Teilkreis angrenzenden Bereichs eine solche Gestalt hat, dass das Verhältnis zwischen dem Wert, um welchen der Winkel, der zwischen derTangente an die Flanke in einem beliebigen Punkt darauf und einem Radialstrahl vom Achszentrum io durch diesen Punkt eingeschlossen ist, von dem Winkel im Schnittpunkt mit dem Teilkreis abweicht, und wenn der radiale Abstand von dem Punkt zum Teilkreis im wesentlichen konstant und etwa gleich dem Durchschnittswert eines solchen Verhältnisses über den vom Teilkreis ent-is fernten Hauptteil der Flanke ist. Auf diese Weise wird die Herstellung des Rotors unabhängig vom gesamten Herstellungsverfahren vereinfacht. Besondere Vorteile werden bei Anwendung von Fräs- oder Schleifvorgängen erhalten, da der Winkel zwischen den Achsen des Werkzeugs und des 20 Werkstücks zur Schaffung optimaler Bearbeitungsverhältnisse frei gewählt werden kann. In Verbindung mit einem vergrösserten Krümmungsradius des tatsächlichen Flankenabschnitts führt dies zu engeren Toleranzen, einer glatteren Flankenoberfläche, geringerem Werkzeugverschleiss, einer 25 grösseren Produktionszahl von Rotoren zwischen zwei Abrichtvorgängen für das Werkzeug und der Möglichkeit einer höheren Fräsgeschwindigkeit. Das Werkzeug wird ferner eine Gestalt erhalten, bei welcher zwei Flanken davon stets einen beträchtlichen Winkel zwischen den Flanken 30 bilden, was bedeutet, dass sich das Werkstück einfacher herstellen lässt, und beosnders, dass die bei jedem Nachrichten wegzunehmende Materialmenge auf ein Minimum verkleinert wird, so dass die Anzahl von Nachrichtvorgängen an jedem Werkzeug einen Höchstwert erreicht. Mit anderen 35 Worten, die Qualität der Rotoren wird verbessert, während gleichzeitig die Herstellungskosten vermindert werden. Ausserdem werden aufgrund eines vergrösserten Krümmungsradius der Flanke in der Nähe des Teilkreises die Oberflächenbeanspruchungen der Flanke beträchtlich vermindert. In 40 Verbindung mit der Tatsache, dass das erhaltene Flankenprofil zu einer geringeren relativen Gleitgeschwindigkeit zwischen den Rotorflanken innerhalb des wirksamen Bereichs derselben führt, wird die Abnützung der Rotoren während des Betriebs verringert, was eine noch höhere 45 mechanische Zuverlässigkeit ebenso wie geringere Reibungsverluste mit sich bringt. In Verbindung mit einem engeren Spiel aufgrund der verbesserten Qualität der Rotoren bedeutet dies auch eine berächtliche Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der Maschine.

50 Es ist vorteilhaft, wenn die erste Flanke des männlichen Rotors mit einem Abschnitt versehen wird, der sich vom Teilkreis nach beiden Seiten erstreckt und einen im wesentlichen konstanten Krümmungsradius besitzt. Auf diese Weise lässt sich eine leicht zu bearbeitende Berührungsfläche 55 innerhalb des Teilkreises mit einem beträchtlichen Krümmungsradius und einem günstigen Tangentenwinkel erreichen.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die zweite Flanke des 60 männlichen Rotors mit einem Abschnitt versehen wird, der einen hauptsächlich konstanten Krümmungsradius aufweist, sich vom Teilkreis nach auswärts erstreckt und eine Tangente im Schnittpunkt mit dem Teilkreis hat, die einen Winkel von mindestens 20° mit einem durch den Schnittpunkt mit dem 65 Teilkreis verlaufenden Radialstrahl bildet. Eine davon erzeugte zweite Flanke des weiblichen Rotors wird dann eine S-förmige Gestalt annehmen, die ein fortgesetztes Anwachsen der Umfangsweite der Rippe des weiblichen

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Rotors von ihrem radial äussersten Enden zu ihrem radial innersten Ende ergibt.

Des weiteren sollen die scharfen Ecken der ersten Rotorflanken des in der DE-PS 1 576 923 gezeigten Profils durch kurze Bogenabschnitte ersetzt werden können. Auf diese Weise wird das Flankenprofil einer fortlaufenden Kurve folgen, die genauer und mit geringerem Risiko von Beschädigungen des gesamten Rotors hergestellt werden kann, während sich gleichzeitig der Abdichtpunkt fortgesetzt längs aller Flankenabschnitte bewegt, was zu einer besseren Abdichtung und einer beträchtlichen Verminderung des Leckquerschnitts aufgrund einer örtlichen Unvollkommen-heit des bogenförmigen Dichtungsabschnitts im Vergleich mit dem Leckquerschnitt führt, der auf eine ähnliche Unvoll-kommenheit einer scharfen Ecke bei dem früheren, bekannten Rotorprofil zurückgeht.

Die Erfindung wird nachstehend in ihren Einzelheiten in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel eines Verdichters näher erläutert, der in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 : einen senkrechten Schnitt durch einen Schrauben-rotorverdichter nach Linie 1-1 in Fig. 2.

Fig. 2: einen Querschnitt durch den Verdichter nach Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 : eine Einzelheit aus Fig. 2 in grösserem Massstab,

Fig. 4: ein abgeändertes Rotorprofil nach der Erfindung,

Fig. 5 : einen Ausschnitt aus Fig. 3 mit dem Profil des männlichen Rotors,

Fig. 6: in einem Diagramm den Verlauf der Flanken des männlichen Rotors in Abhängigkeit vom Rotorradius und

Fig. 7 : das Profil eines Fräsermessers.

Der in den Figuren 1-3 gezeigte Schraubenrotorverdichter hat ein Gehäuse 10, das einen Arbeitsraum 12 von im wesentlichen der Form zweier einander schneidender zylindrische Bohrungen mit parallelen Achsen umschliesst. Das Gehäuse 10 enthält ferner einen Niederdruckkanal 14 und einen Hochdruckkanal 16 für das Arbeitsmittel, welche mit dem Arbeistraum 12 über eine Niederdrucköffnung 18 bzw. eine Hochdrucköffnung 20 in Verbindung stehen. In dem gezeigten Verdichter befindet sich die Niederdrucköffnung 18 in ihrer Gesamtheit in der Niederdruckendwand 22 des Arbeitsraums 12 und erstreckt sich in der Hauptsache auf einer Seite einer die Bohrungsachsen enthaltenden Ebene. Die Hochdrucköffnung 20 des gezeigten Verdichters befindet sich teilweise in der Hochdruckendwand 24 des Arbeitsraums 12 und teilweise in deren Mantelwand 26 und ist in ihrer Gesamtheit auf der der Niederdrucköffnung 18 entgegengesetzten Seite der die Bohrungsachsen enthaltenden Ebene angeordnet.

Der Arbeitsraum 12 enthält zwei zusammenwirkende Rotoren, nämlich einen männlichen Rotor 28 und einen weiblichen Rotor 30, deren Achsen mit den Bohrungsachsen zusamenfallen. Die Rotoren 28,30 sind im Gehäuse 10 in Zylinderrollenlagern 32 innerhalb der Niederdruckendwand 22 und den Paaren von Schrägkugellagern 34 innerhalb der Hochdruckendwand 24 gelagert. Der weibliche Rotor 30 trägt ferner eine aus dem Gehäuse 10 herausragende Stummelwelle 36.

Der männliche Rotor 28 trägt vier Schraubenrippen 38 mit dazwischenliegenden Schraubennuten 40, die einen Umschlingungswinkel von etwa 300° haben. Der weibliche Rotor 30 weist sechs Schraubenrippen 42 mit dazwischenliegenden Schraubennuten 44 auf, die einen Umschlingungswinkel von etwa 200° haben. Die Schraubenrippen 42 des weiblichen Rotors 30 sind mit radial ausserhalb seines Teilkreises 46 gelegenen Ansätzen 30 versehen, und die Schraubennuten 40 des männlichen Rotors enthalten entsprechende Aussparungen 52 radial innerhalb des Teilkreises 50 des männlichen Rotors 28.

In der Mantelwand 26 des Arbeitsraums 12 befinden sich eine Vielzahl von Öleinspritzkanälen 54, die an der Ver-schneidungslinie 56 zwischen den beiden den Arbeitsraum 12 bildenden Bohrungen liegen. Diese Kanäle 54 bilden Verbindungen zwischen einer Ölversorgungskammer 58 und dem Arbeitsraum 12. Der Ölversorgungskammer 58 wird Öl von einer (nicht gezeigten) Druckölquelle über eine Zuführöffnung 60 unter einem Druck zugeführt, der höher als der im Arbeitsraum 12 an den Mündungen der Kanäle 54 herrschende Druck ist.

Wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, weist jede Schraubennut 40 des männlichen Rotors 28 eine erste Flanke 62, welche bei Anordnung in einem Verdichter die voreilende Nutflanke und bei Anordnung in einem Expander die nacheilende Nutflanke ist, sowie eine zweite Flanke 64 auf, welche dann entsprechend die nacheilende bzw. voreilende Flanke bildet. Eine jede der Flanken 62,64 erstreckt sich von einem radial innersten Teil der Schraubennut 40 nach auswärts zu einem Scheitelteil 68 der angrenzenden Rippe 38.

Die erste Flanke 62 setzt sich aus drei aufeinanderfolgenden Abschnitten zusammen. Der erste Abschnitt 70-72 der Flanke 62 folgt einem Kreisbogen mit einem Radius ri, dessen Mittelpunkt 74 in einem Abstand bi vom Achszentrum 76 des Rotors 28 gelegen ist und sich von einem Punkt 70 innerhalb des Teilkreises 50, der in einem Abstand von etwa 95% des Teilkreisradius r?.i des Rotors von dessen Achsenzentrum 76 gelegen ist, zu einem Punkt 72 ausserhalb des Teilkreises 50, der in einem Abstand von etwa 110% des Teilkreisradius m vom Achszentrum 76 des Rotors 28 entfernt ist. Der Abschnitt 70-72 schneidet den Teilkreis 50 in einem Punkt 78 und hat in diesem Punkt eine Tangente, die einen Winkel ei mit einem Radialstrahl 76-78 einschliesst. Der Winkel Ei beträgt 20° oder etwa 0,3 rad. Die Länge des Radius n ist etwa das 1,6fache des Produktes aus dem Teilkreisradius r.M und dem Sinus-Wert von ei. Der Abstand bi ist etwas grösser als das Produkt aus dem Teilkreisradius r.M und dem Cosinus-Wert von ei. Der zweite Abschnitt 72-80 der Flanke 62 folgt einer Epitrochoide, die von einem Abschnitt 82-84 der damit zusammenwirkenden ersten Flanke 100 der Schraubennut 44 des weiblichen Rotors erzeugt ist, und erstreckt sich von dem Punkt 72, in welchem er eine gemeinsame Tangente mit dem ersten Flankenabschnitt 70-72 hat, zu einem Punkt 80 nahe dem Scheitelbereich 68 der Rippe 38. Der Flankenabschnitt 82-84 folgt einem Kreisbogen mit einem Radius rs, dessen Mittelpunkt 86 in einem Abstand bs vom Achszentrum 88 des weiblichen Rotors 30 gelegen ist. Die Länge des Radius rs beträgt etwa 5% des Abstandes zwischen den Achszentren 76,88 der Rotoren. Der Abstand bs ist etwa gleich dem Produkt aus dem Teilkreisradius tf des weiblichen Rotors 30 und der Quadratwurzel aus dem Cosinus-Wert von si. Der Krümmungsradius der im wesentlichen einer Epitrochoide folgenden Kurve, welche den Verlauf des zweiten Flankenabschnitts 72-80 bestimmt, nimmt fortgesetzt von dem äussersten Punkt 80 zu dem innersten Punkt 72 ab, wo er ein funktionelles Minimum gleich dem Radius ri hat. Der dritte Abschnitt 80-68 der Flanke 62 folgt einem Kreisbogen mit dem Radius n, dessen Mittelpunkt 90 in einem Abstand b3 vom Achszentrum 76 des Rotors 28 entfernt ist, und erstreckt sich von dem Punkt 80, in welchem er eine gemeinsame Tangente mit dem zweiten Flankenabschnitt 72-80 hat, zu dem Scheitelbereich 68. Die Länge des Radius n beträgt etwa 5% des Abstandes zwischen den Achszentren 76,88 der Rotoren. Der Abstand b3 ist etwa gleich der s

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Differenz zwischen dem Kopfkreisradius des Rotors 28 und dem Radius n.

Die zweite Flanke 64 des männlichen Rotors 28 folgt einem Kreisbogen mit einem Radius n, dessen Mittelpunkt 92 in einem Abstand b2 vom Achszentrum 76 des Rotors liegt und erstreckt sich von einem Punkt 94 innerhalb des Teilkreises 50, der in einem Abstand von etwa 95% des Teilkreisradius TM des Rotors 28 von dessen Achszentrum 76 gelegen ist, zu dem Scheitelbereich 68. Die sekundäre Flanke 64 schneidet den Teilkreis 54 in einem Punkt 96 und hat in diesem Punkt eine Tangente, die mit einem Radialstrahl 76-96 einen Winkel £2 einschliesst. Der Winkel 82 beträgt 30° oder etwa 0,5 rad. Die Länge des Radius n ist etwa das Vierfache des Produktes des Teilkreisradius r\i und des Sinus-Wertes von £2. Der Abstand b2 ist etwas grösser als das Produkt des Teilkreisradius tm und des Cosinus-Wertes von £2.

Der achsnahe Bereich 66 setzt sich aus einem grösseren konvexen Abschnitt, der konzentrisch zum Achszentrum 76 des Rotors verläuft, und zwei kleineren konkaven Abschnitten zur Herstellung eines weichen Übergangs zu den ersten und zweiten Flanken des Rotors 28 in den Punkten 70 bzw. 94 zusammen.

Der Scheitelbereich 68 folgt einem mit seinem Mittelpunkt 98 auf dem Teilkreis 50 liegenden konvexen Kreisbogen zur Herstellung eines weichen Übergangs zu der ersten und der zweiten Flanke des Rotors 28.

Eine jede Schraubennut 44 des weiblichen Rotors 30 hat eine erste Flanke 100, die bei Anordnung in einem Verdichter die nacheilende und bei Anordnung in einem Expander die voreilende Flanke ist, sowie eine zweite Flanke 102, welche dann entsprechend die voreilende bzw. nacheilende Flanke bildet. Eine jede der Flanken 100,102 erstreckt sich von einem radial innersten achsnahen Bereich 104 der Nut 44 nach auswärts zu dem Scheitelbereich 106 der angrenzenden Rippe 42.

Die erste Flanke 100 des weiblichen Rotors 30 besteht aus drei aufeinanderfolgenden Abschnitten. Der erste, sich vom Scheitelbereich 106 zum Punkt 82 erstreckende Abschnitt folgt einer von dem ersten Flankenabschnitt 70-72 der zusammenwirkenden primären Flanke 62 des männlichen Rotors 28 erzeugten Kurve. Der zweite Bereich ist der Flankenabschnitt 82-84, der oben in Verbindung mit dem zweiten Abschnitt 72-80 der ersten Flanke 62 des männlichen Rotors 28 beschrieben wurde. Es verdient Beachtung, dass dieser Abschnitt 82-84 bis auf die Länge Null verkleinert werden kann, wodurch dieser Abschnitt jedoch durch eine stumpfwinklige Ecke ersetzt würde. Der dritte Abschnitt, der sich vom Punkt 84 zum achsnahen Bereich 104 erstreckt, folgt einer Kurve, die durch den Abschnitt 80-68 der ersten Flanke 62 des männlichen Rotors 28 erzeugt worden ist, die mit dem dritten Abschnitt 84-104 zusammenwirkt.

Die zweite Flanke 102 der Schraubennut 44 des weiblichen Rotors 30 folgt einer konvex-konkaven Kurve mit einem Wendepunkt, der von der damit zusammenwirkenden zweiten Flanke 64 des männlichen Rotors 28 erzeugt ist.

Der Scheitelbreich 106 des weiblichen Rotors 30 setzt sich aus einem grösseren konvexen Abschnitt, welcher konzentrisch zum Achszentrum 88 des Rotors verläuft, und zwei kleineren konvexen Abschnitten zur Herstellung eines weichen Übergangs mit der ersten und der zweiten Flanke des Rotors zusammen. Der achsnahe Bereich 104 des weiblichen Rotors 30 folgt einem mit seinem Mittelpunkt 108 auf dem Teilkreis 46 liegenden konkaven Kreisbogen zur Herstellung eines sanften Übergangs mit der ersten und der zweiten Flanke des Rotors 30.

Es ist zu beachten, dass es auch möglich ist, den Scheitelbereich 68 des männlichen Rotors 28 und den achsnahen

Bereich 104 des weiblichen Rotors 30 als konvexe Zylinderabschnitte auszubilden, die konzentrisch zu den Achszentren 76,88 der Rotoren verlaufen. Es ist auch möglich, die kleineren konvexen Abschnitte des Scheitelbereichs 106 des s weiblichen Rotors 30 und den dritten Abschnitt 80-68 der ersten Flanke 62 des männlichen Rotors 28 durch stumpfwinklige Ecken zu ersetzen.

Fig. 4 zeigt ein Rotorprofil derselben allgemeinen Art für die Kombination eines männlichen Rotors mit fünf Schrau-lo benrippen und -nuten mit einem weiblichen Rotor mit sieben Schraubenrippen und -nuten.

Fig. 5 veranschaulicht den mit «e+u.», bezeichneten Winkel zwischen derTangente an eine Flanke des männlichen Rotors und einem vom Achszentrum des Rotors durch 15 den jeweiligen Tangentialpunkt gezogenen Radialstrahl, wobei der Abstand dieses Punktes vom Achszentrum 76 mit «r», der Radialabstand von diesem Punkt zum Teilkreis 50 des Rotors mit «exriw», der Teilkreisradius des Rotors mit «m» bezeichnet sind.

20 Fig. 6 zeigt in einem Diagramm die Änderung des Verhältnisses u/e gemäss obiger Erläuterung anhand der Fig. 5 als Funktion des Verhältnisses «t/tm», d.h. des Abstandes vom Achszentrum 76 des Rotors zu dem jeweiligen Tangentialpunkt im Verhältnis zum Teilkreisradius des weiblichen 25 Rotors 30. Die Kurve «a» bezieht sich auf die zweite Flanke 64 in Fig. 3, die Kurve «b» auf die erste Flanke 62 in Fig. 3, die Kurve «c» auf die entsprechende erste Flanke «116» des Rotorprofils nach Fig. 6 der DE-PS 1 576 923, und die Kurve «d» zeigt im Vergleich einen Flankenverlauf ähnlich dem zu 30 Kurve «c» gehörenden, wobei der an den Teilkreis angrenzende Flankenabschnitt durch einen Flankenabschnitt in Evolventenform mit einem Eingriffswinkel von 20° ersetzt ist.

Wie aus diesem Diagramm deutlich hervorgeht, folgt das 35 Verhältnis «jx/e» für die bisher verwendete Ausführung der ersten Flanke, nämlich die Kurve «c» einer Funktion von im wesentlichen der Gestalt einer Hyperbel mit einer Assym-ptote an den Teilkreis. Mit anderen Worten, die Winkelabweichung des Winkels der Tangente ändert sich sehr schnell 40 mit der radialen Lage des Tangentenpunktes innerhalb des an den Teilkreis angrenzenden Bereichs. Dies bedeutet, dass ein Fräser zur Herstellung eines solchen Profils eine Gestalt haben wird, bei welcher seine Schneidkante eine sehr schnelle Änderung ihrer Richtung und ihres Krümmungsra-45 dius aufweist, was wiederum in sehr hohen Anforderungen an die Genauigkeit des Fräsers zur Herstellung eine Rotors mit vernünftigen Toleranzen gipfelt.

Durch den Ersatz des Fussabschnitts der Flanke durch einen evolventenförmigen Flankenabschnitt wird eine so gewisse Verbesserung erzielt. Wie aus dem Diagramm, Kurve «e» hervorgeht, folgt das Verhältnis «u/e» einer Funktion desselben allgemeinen Verlaufs, auch wenn der kritischste Bereich vom Teilkreis zum Grundkreis der Evolvente hin verschoben ist.

55 Die erste Flanke 62 des in Fig. 3 gezeigten Profils führt jedoch zu einer völlig anderen Funktion für das Verhältnis «|Ve». Wie aus dem Diagramm, Kurve «b» hervorgeht, nähert sich die Funktion einer Geraden, insbesondere innerhalb des Bereichs zu beiden Seiten des Teilkreises. Darüber 60 hinaus beträgt der Wert der Funktion innerhalb dieses Bereichs etwa 1,6, ist im wesentlichen konstant und etwa gleich dem Durchschnittswert des Verhältnisses in den Tangentenpunkten, die in einem grösseren Abstand von dem Achszentrum des Rotors liegen. Gemäss der Erfindung kann 65 dieser Wert des Verhältnisses «u/e» nach der Formel

|i 1 - c/ cos2 £

e tan s

657897

8

gewählt werden, wobei «c» eine Konstante mit einem Maximalwert von 0,4, einem Minimalwert von 0,1 und einem bevorzugten Wert von 0,2-0,3 ist.

Die zweite Flanke 64 des in Fig. 3 gezeigten Profils führt zu einer ähnlichen Funktion für das Verhältnis «^./e». Wie in dem Diagramm, Kurve «a» gezeigt, folgt die Funktion über den Hauptteil der Flanke sowohl innerhalb als ausserhalb des Teilkreises einer im wesentlichen geraden Linie und hat einen praktisch konstanten Wert von etwa 1,1, der auch in den Bereich der oben angegebenen Formel fällt.

Durch Gestaltung der Flanken einer jeden Nut des männlichen Rotors gemäss der Erfindung ändert sich die Winkelabweichung des Tangentenwinkels proportional zu der radialen Lage des Tangentenpunktes, insbesondere innerhalb des Bereichs der Flanke in der Nähe des Teilkreises und zu beiden Seiten desselben. Dies bedeutet, dass ein Fräser zur Herstellung eines solchen Profils eine Gestalt haben wird, bei welcher seine Schneidkante einer fortlaufenden Kurve ohne jeglichen schnellen Wechsel seiner Richtung oder seines Krümmungsradius folgt, was wiederum zu sehr engen Toleranzen des dadurch hergestellten Rotors im Vergleich zu einem Rotor der bekannten Ausführung nach Fig. 6 der DE-PS 1 576 923 mit denselben Toleranzen des Fräsers führt. Mit anderen Worten, die Qualität der Rotoren und dadurch der Wirkungsgrad der Schraubenrotormaschine, in die sie eingebaut sind, wird ohne Anwachsen der Herstellungskosten beträchtlich gesteigert, und diese Kosten werden in der Tat sogar gesenkt, da das neue Fräserprofil leichter und dadurch billiger herzustellen ist.

Diese Tatsache ist weiterhin in Fig. 7 veranschaulicht, wo das Schneidprofil eines Messers für einen V-Fräser durch eine durchgezogene Linie zusammen mit dem entsprechenden Schneidprofil für das oben abgehandelte alte Profil gezeigt ist, welches gestrichelt eingezeichnet ist. Wie darin klar zu erkennen ist, ist der Winkel zwischen den beiden Flanken des Fräsermessers für ein Profil nach der Erfindung viel grösser als für eines gemäss dem bekannten Rotorprofil. Diese Tatsache ist besonders an dem äusseren Ende des Fräsermessers ausgeprägt, wo der Winkel zwischen den Flanken seinen Kleinstwert hat. Der minimale Winkel des neuen Fräsermessers beträgt somit 48°, was etwa das Vierfache des Winkels des alten Fräsermessers ist, der nur 12° beträgt. Demzufolge ist die Anzahl der möglichen Abrichtvorgänge für das neue Fräsermesser, bevor es auf seine kleinstmögliche Grösse abgeschliffen ist, um ein Vielfaches grösser als bei dem alten Fräsermesser, da die bei jedem Abrichtvorgang wegzuschleifende Materialmenge drastisch vermindert ist. Die Werkzeugkosten können dadurch drastisch gesenkt werden, was eine noch wirtschaftlichere Herstellung der Schraubenrotormaschinen bedeutet.

Die Gestalt des Messerprofils führt ferner zu günstigeren Schnittwinkeln und einem geringeren Verschleiss des Werk-5 zeugs, was gleichbedeutend mit einer grösseren Zahl von zwischen zwei Abrichtvorgängen herstellbaren Rotoren ist. Ferner lässt das neue Profil eine breitere Auswahl der Winkel zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Werkstück während des Herstellungsvorgangs zu, was wiederum bedeutet, io dass die Schnittwinkel noch günstiger sein werden, so dass die Abnutzung des Werkzeugs noch mehr vermindert wird, während dies gleichzeitig die Möglichkeit einer Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit eröffnet. Mit anderen Worten, die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, eine Maschine mit ls einem besseren Wirkungsgrad zu einem beträchtlich niedrigeren Preis herzustellen als bei der alten Maschine mit geringerem Wirkungsgrad.

Obgleich die vorstehenden Erläuterungen auf Formfräsverfahren beschränkt sind, stellen sich dieselben Vorteile auch bei anderen spanenden Herstellungsverfahren wie beim Abwälzfräsen und Schleifen ein. Ähnliche oder entsprechende Vorteile werden auch auftreten, wenn die Rotoren auf eine beliebige andere Weise hergestellt werden, einschliesslich der plastischen Verformung und dem Giessen.

Es ist ferner zu beachten, dass der erste Flankenabschnitt des männlichen Rotors einen solchen Krümmungsradius aufweist, dass die Oberflächenbeanspruchungen der Rotorflanken minimiert werden, was in Verbindung mit einer verminderten relativen Gleitgeschwindigkeit zu einem geringeren Verschleiss der Rotoren während des Betriebs der Schraubenrotormaschine führt.

Die Tatsache, dass sich zumindest die erste Flanke des weiblichen Rotors in den Teilkreis hinein fortsetzt, gestattet, dass die Berührungsfläche zwischen den Rotorflanken auf diese Seite des Teilkreises verlegt werden kann, was in der Möglichkeit gipfelt, den Antrieb über den weiblichen Rotor vorzunehmen, wobei die Relativbewegung zwischen den zusammenwirkenden Flanken eine solche ist, dass ein Schmierölfilm zwischen den Berührungsflächen positiv aufgebaut wird.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist somit möglich, eine Schraubenrotormaschine mit hohem Wirkungsgrad, geringerem Verschleiss und der Möglichkeit des Antriebs sowohl über den weiblichen als über den männlichen Rotor herzustellen. Diese Maschine wird ferner unabhängig von dem gewählten Herstellungsverfahren einfacher und billiger herzustellen sein als ähnliche Maschinen der vorher bekannten Ausführungen.

25

30

35

40

b

3 Blatt Zeichnungen

Claims

657897 PATENTANSPRÜCHE

1. Schraubenrotormaschine für ein Arbeitsfluid, mit einem Gehäuse (10), das einen von mindestens zwei einander schneidenden parallelen Bohrungen gebildeten und durch eine Niederdrucköffnung ( 18) mit einem Niederdruckkanal

2

s io

IS

2. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Flankenabschnitt (70-72) in den Teilkreis (50) hineinerstreckt.

3

<S§7 897

und dem Teilkreisradius (rF) des weiblichen Rotors (30) etwa gleich der Quadratwurzel des Cosinus-Wertes des genannten Winkels (ei) im Schnittpunkt (78) mit dem Teilkreis ist.

3. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flankenabschnitt (70-72) konvex gekrümmt ist.

4. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flankenabschnitt (70-72) eine solche Gestalt hat, dass das Verhältnis (u/e) zwischen dem Wert (p.), um welchen der Winkel (e+u), der zwischen der Tangente an den ersten Flankenabschnitt (70-72) in einem beliebigen Punkt darauf und einem Radialstrahl vom Achszentrum (76) durch diesen Punkt eingeschlossen ist, von dem genannten Winkel (si) im Schnittpunkt (78) mit dem Teilkreis (50) abweicht, und dem radialen Abstand (e) von dem beliebigen Punkt zum Teilkreis (50) im wesentlichen konstant und etwa gleich dem Durchschnittswert des entsprechenden Verhältnisses (u/e) in Punkten des radial ausserhalb des ersten Flankenabschnitts (70-72) gelegenen grösseren Flankenabschnitts (72-80) ist.

5. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Verhältnis gemäss der

„ , u. l-c/cos2 8

Formel -J— =

e tan e bestimmt wird, worin die einzelnen Grössen folgende Bedeutungen haben:

u. die Winkelabweichung in rad,

e das Verhältnis [(r-r.M)/r\i] zwischen dem radialen Abstand (r-r\i) von dem beliebigen Punkt zum Teilkreis (50) und dem Teilkreisradius (r\i),

s der Winkel (si) im Schnittpunkt (78) mit dem Teilkreis (50) und

C eine Konstante mit einem Maximalwert von 0,4, einem Minimalwert von 0,1 und einem bevorzugten Wert von 0,2-0,3.

6. Schraubenrotormaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endpunkte des ersten Flankenabschnitts (70-72) innerhalb eines Bereichs vom 0,9-bis l,5fachen des Teilkreisradius (r\i) liegen.

7. Schraubenrotormaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flankenabschnitt (70-72) einen wenigstens angenähert konstanten Krümmungsradius aufweist.

8. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flankenabschnitt (70-72) einer Kurve zweiter Ordnung folgt.

9. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurve zweiter Ordnung ein Kreisbogen ist, deren Radius das 1,1-bis l,7fache, vorzugsweise das l,5fache des Produktes aus dem Teilkreisradius (rw) und dem Sinus-Wert (sin ei) des Winkels (ei) im Schnittpunkt (78) mit dem Teilkreis (50) ist und dessen Mittelpunkt in einem Abstand vom Achszentrum (76) des Rotors (28) liegt, dergestalt, dass das Verhältnis zwischen diesem Abstand und dem Teilkreisradius (m) zwischen den Cosinus-Wert (cos si) des Winkels (ei) im Schnittpunkt (78) mit dem Teilkreis (50) und der Quadratwurzel dieses Wertes fällt.

10. Schraubenrotormaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (si) im Schnittpunkt (78) mit dem Teilkreis (50) etwa 0,3 rad beträgt.

11. Schraubenrotormaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flanke (62) des männlichen Rotors (28) einen zweiten Flankenabschnitt (72-80) im Anschluss an den ersten Flankenabschnitt (70-72) und sich von diesem radial nach auswärts erstreckend aufweist, dessen Krümmungsradius in dem gemeinsamen Punkt (72) der beiden Flankenabschnitte mindestens dieselbe Länge wie der Radius (ri) des ersten Flankenabschnitts (70-72) in diesem Punkt aufweist.

12. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Flankenabschnitt (72-80) eine epitrochoidenähnliche Gestalt besitzt, die von einem Abschnitt (82-84) der damit zusammenwirkenden Flanke (100) des weiblichen Rotors (30) erzeugt ist, welcher Abschnitt (82-84) innerhalb des Teilkreises (46) des weiblichen Rotors (30) gelegen ist.

13. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenabschnitt (82-84) des weiblichen Rotors (30) einer Kurve folgt, die zumindest für ihren achsfernsten Punkt einen innerhalb des Teilkreises (46) des weiblichen Rotors (30) gelegenen Krümmungsmittelpunkt (86) und einen Krümmungsradius (rs) aufweist, der einen Bruchteil des Teilkreisradius (rF) des weiblichen Rotors (30) beträgt.

14. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenabschnitt (82-84) des weiblichen Rotors einem Kreisbogen mit einem Radius (rs) folgt, dessen Länge kleiner als 10%, vorzugsweise 5% des Abstandes (rM+rs) zwischen den Achszentren (76,78) der Rotoren (28, 30) ist, und der mit seinem Mittelpunkt (86) in einem Abstand (Bs) vom Achszentrum (88) des Rotors (30) liegt, dergestalt, dass das Verhältnis zwischen diesem Abstand (b.)

( 14) und eine Hochdrucköffnung (20) mit einem Hochdruckkanal (16) verbundenen Arbeitsraum (12) einschliesst, sowie einer Anzahl mit Schraubenrippen (38,42) und dazwischenliegenden Schraubennuten (40,44) versehenen und paarweise im Kämmeingriff innerhalb der Gehäusebohrungen angeordneten männlichen und weiblichen Rotoren (28,30), deren durch den Kämmeingriff paarweise zusammenwirkende Schraubennutenteile (40,44) von der Hochdruckwand {24) des Arbeitsraums (12) abgegrenzte Arbeitskammern bilden, wobei die Schraubenrippen (42) und -nuten (44) des weiblichen Rotors (30) wenigstens zum grössten Teil innerhalb des Teilkreises (46) des weiblichen Rotors (30) und die Schraubenrippen (38) und -nuten (40) des männlichen Rotors (28) wenigstens zum grössten Teil ausserhalb des Teilkreises (50) des männlichen Rotors (28) angeordnet und mit so einem Profil ausgebildet sind, dass die Rotoren (28,30) im Kämmeingriff untereinander eine fortlaufende Dichtlinie bilden, und wobei jede Rotornut (40,44) eine erste Flanke (62, 100) welche beim Verdrängerantrieb die nacheilende Flanke ( 100) der Schraubennut (44) des weiblichen Rotors (30) und die voreilende Flanke (62) der Schraubennut (40) des männlichen Rotors (28) darstellt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer von den Rotorachsen senkrecht durchsetzten Querebene mindestens die erste Flanke (62) einer jeden Nut (40) des männlichen Rotors (28) einen ersten, dem zugehörigen Teilkreis (50) benachbarten und sich von diesem auswärts erstreckenden Flankenabschnitt (70-72) aufweist, dessen Tangente im Schnittpunkt (78) mit dem Teilkreis (50) zusammen mit einem vom Achszentrum (76) des männlichen Rotors (28) durch diesen Schnittpunkt (78) verlaufenden Radialstrahl einen Winkel (si) von 0,25 rad bis 0,75 rad, gemessen auf der Aussenseite des Teilkreises, einschliesst, und dass der Krümmungsradius dieses ersten Flankenabschnitts (70-72) im Schnittpunkt (78) mit dem Teilkreis (50) eine Länge hat, welche das Produkt des Teilkreisradius (riti) und des Sinuswertes (sin 8i) des genannten Winkels (ei) zwischen der Tangente und dem Radialstrahl im Teilkreisschnittpunkt (78) übersteigt.

15. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenabschnitt (82-84) des weiblichen Rotors (30) in jedem seiner Endpunkte (82-84) eine gemeinsame Tangente mit dem in diesem Punkt ansetzenden folgenden Flankenabschnitt aufweist.

16. Schraubenrotormaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flanke (62) des männlichen Rotors (28) einen dritten Flankenabschnitt (80-68) im Anschluss an den zweiten Flankenabschnitt (72-80) aufweist, der sich radial nach auswärts zu dem Scheitelpunkt (68) der betreffenden Schraubenrippe (38) erstreckt und einer konvexen Kurve folgt, welche in jedem Punkt einen kurzen Krümmungsradius (n) und einen Krümmungsmittelpunkt (90) aufweist, der sich ausserhalb des Teilkreises (50) des männlichen Rotors (28) befindet.

17. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die den Verlauf des dritten Flankenabschnitts (80-68) bestimmende Kurve eine Kurve zweiter Ordnung ist.

18. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurve zweiter Ordnung ein Kreisbogen mit einem Radius ist, dessen Länge weniger als 15%, vorzugsweise 5% des Abstandes (rM+rF) zwischen den Achszentren (76,88) der Rotoren (28,30) beträgt.

19. Schraubenrotormaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Flankenabschnitt (80-68) in seinem achsnächsten Punkt (80) eine gemeinsame Tangente mit dem zweiten Flankenabschnitt (72-80) in diesem Punkt besitzt.

20. Schraubenrotormaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Flanke (64) einer jeden Nut (40) des männlichen Rotors (28) einen ersten Flankenabschnitt ähnlich dem der ersten Flanke (62) der Nut (40) aufweist.

20

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30

35

40

45

50

55

60

65

21. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flankenabschnitt (94-68) der anderen Flanke (64) einer jeden Nut (40) des männlichen Rotors (28) sich nach auswärts bis zum Scheitelbereich (68) der Rotorrippe (38) erstreckt.

22. Schraubenrotormaschine nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (ss), welcher die Tangente an die andere Flanke (64) im Schnittpunkt (96) mit dem Teilkreis (50) mit dem Radialstrahl vom Achszentrum (76) durch diesen Punkt einschliesst, etwa 0,5 rad beträgt.

23. Schraubenrotormaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitelbereich (68) jeder Rippe (38) des männlichen Rotors (28) Kreisbogenkontur mit dem Mittelpunkt (98) auf dem Teilkreis (50) und einer Tangente an jedem Ende aufweist,

welche gemeinsam mit derjenigen eines jeden angrenzenden Flankenabschnittes an diesem Endpunkt ist.

24. Schraubenrotormaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der achsnahe Bereich (66) einer jeden Nut (40) des männlichen Rotors (28) einen radial innersten Abschnitt und wenigstens einen diesen mit dem benachbarten Flankenabschnitt (70-72, 94-68) verbindenden konkaven Abschnitt aufweist, der einem Kreisbogen mit einem Radius folgt, welcher ein Bruchteil des Teilkreisradius (™) ist und eine Tangente an seinem äusseren Endpunkt hat, welche gemeinsam mit der des benachbarten Flankenabschnittes in demselben Punkt (70, 94) ist.