DD141941A5

DD141941A5 - Innenachsige maschine mit schraubenfoermigem profil am rotor und im stator

Info

Publication number: DD141941A5
Application number: DD79210908A
Authority: DD
Inventors: Donald E Baker; David W Bouette
Original assignee: Oakes Ltd E T
Priority date: 1978-02-10
Filing date: 1979-02-08
Publication date: 1980-05-28
Also published as: CA1127455A; ZA79440B; DE2960667D1; BR7900775A; IT1110638B; JPS54117913A; IT7920017A0; PL213350A1; AU4409479A; PL117025B1; EP0003676A1; EP0003676B1; AR220174A1; ES477556A1; US4273521A

Description

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Innenachsige Maschine mit schraubenförmigem Profil am Eotor und im Stator

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft innenacbsige Maschinen mit einem inneren Rotor, versehen mit einem äußeren schraubenförmigen Profil mit "n^M Gängen und mit einem umhüllenden Stator mit einem in vorgenanntes Profil eingreifenden inneren schraubenförmigen Profil mit ^ftn + 1Ί$ Gängen sowie mit Bauelementen zum Abstützen des Stators und einem Zahnradgetriebe zur Erzeugung einer relativen Drehbewegung zwischen dem inneren Rotor und dem äußeren Stator.

Insbesondere beschäftigt sich die Erfindung damit, die relative Bewegung der Bauelemente in vorbeschriebenen Maschinen zu steuern, die als Scbraubenpumpen, Verdichter und Antriebsmaschinen einsetzbar sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Vorbekannte Scbraubenpumpen oder Antriebsmaschinen, wie sie beispielsweise in der britischen Patentschrift Nr. 400 508 beschrieben und dargestellt sind, werden durch

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eine Antriebswelle angetrieben, die an jedem Ende mit einem Kreuzgelenk versehen ist. Auch ist es vorbekannt,den Hotor mit Hilfe einer flexiblen Antriebswelle anzutreiben, die von einem Schutzüberzug umhüllt ist. Der Schutzüberzug dient dem Zweck, die Gefahr des Ausfalls der flexiblen Antriebswelle infolge von Korrosionserscheinungen einzuschränken.

Diese bekannten Ausführungsarten sind beide prinzipiell platzaufwendig. So beträgt die Länge der Antriebswelle, unabhängig davon, ob es sich hierbei um eine flexible Antriebswelle oder um eine mit Kreuzgelenken ausgerüstete Antriebswelle handelt, oft ein Mehrfaches der Länge des eigentlichen Aggregates.

Bei einer bekannten Schraubenpumpe dieser grundsätzlichen Ausführungsform erfolgt der Antrieb an einem stirnseitigen Ende, entweder durch eine flexible Antriebswelle oder durch eine Antriebswelle, die mit Kreuzgelenken ausgerüstet ist. Die vom Rotor auszuführende Drehbewegung auf einer Umlaufbahn wird einzig und allein durch die geometrische Form der im Eingriff stehenden schraubenförmigen Profile von Stator und Rotor hervorgerufen. Es ist somit der Eingriff zwischen Stator und Rotor, der den Rotor veranlaßt, eine Drehbewegung auf seiner Umlaufbahn auszuführen. Hierfür ist der Stator aus einem elastischen Werkstoff gefertigt, um irgendwelche Ungenauigkeiten auszugleichen, die aus der mechanischen Bearbeitung resultieren und das Eingriffsverhalten stören könnten.

Im Hinblick auf den Berührungskontakt beim Eingriff zwischen dem Stator und dem Rotor ist es wesentlich, daß die

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Pumpe stets ein fluides Medium, vorzugsweise eine Flüssigkeit, enthält. Ist diese Flüssigkeit nicht vorhanden, so ergibt sich sehr schnell eine Überhitzung, die auf die zwischen dem Rotor und dem Stator vorhandene Reibung und auf jene Wärme zurückzuführen ist, die in dem elastischen Stator auf Grund des elastischen Verhaltens des Werkstoffs erzeugt wird. Weiterhin besteht die Gefahr, daß am Antriebsende des Stators Verschleißerscheinungen und eine glockenförmige Äufweitung auftritt, da der Antrieb selbst ständig auf einen Begradigungseffekt hinwirkt, so daß am Antriebsende in der Stator/Rotor-Eingriffszone immer eine radiale Belastung gegeben ist.

Hervorzuheben ist weiterhin, daß es aus den vorgenannten Gründen von primärer Bedeutung ist, daß sich zwischen Rotor und Stator ständig Flüssigkeit befindet, um Übertemperaturen zu verhindern. Maschinen dieser Ausführungsform haben sich demzufolge für den Einsatz als Verdichter für die Verdichtung eines Gases nicht als geeignet erwiesen.

Vorbekannt ist es auch durch die DE-OS Nr. 1944562, eine Antriebsanordnung mit einem Zahnring zu verwenden, wobei der Rotor der Pumpe mit einem in axialer Richtung verlaufenden Zapfen versehen ist, der in eine Aussparung eines Antriebsbauteiles eingreift und auf einem Abschnitt mit einer Außenverzahnung ausgeführt ist. Diese Außenverzahnung steht mit der Innenverzahnung des Zahnringes im Eingriff. Dies bringt den Vorteil der Verringerung der axialen Gesamtlänge. Nachteilig ist, daß Rotor und Stator so bemessen sein müssen, daß der Zabnring und der Abschnitt mit der Außenverzahnung mit dem funktionell notwendigen

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Zabnezahlverhältnis und Zabngrößen ausgestattet werden können.

Vorbekannt ist es durch das TJS-P Nr. 1892217, einen mit Innenverzahnung ausgeführten Zahnring vorzusehen, der im Innern des Pumpengehäuses - am Einlaß- oder am Auslaßende befestigt ist, wobei in diesem Zahnring ein Ritzel kämmt, das auf einem Kurbelzapfen montiert ist und vom Rotor getragen wird.

Das Ziel dieser Anordnung ist es, ein separates Zahnradgetriebe zwischen dem Rotor und dem Stator anzuordnen, um den Verschleiß zwischen Rotor und Stator durch Synchronisation der Drehbewegung zu vermindern.

Diese Anordnung eignet sich aus zwei Gründen nicht für die praktische Anwendung.

- Erstens ist die Baugröße des Zahnkranzes unter der Voraussetzung normaler Exzentrizitätswerte der schraubenförmigen Profile zwangsläufig zu wählen, daß sie zu klein ist, um am Zahnkranz und am Ritzel genügend große Zähne zu ermöglichen, die die erforderlichen Drehmomente aufnehmen, um eine Pumpe oder einen Verdichter anzutreiben oder die Leistung einer Antriebsmaschine zu übertragen.

- Zweitens sind Zahnkranz und Ritzel im zu fördernden Medium angeordnet, womit nur eine sehr wenig zufriedenstellende Lösung erreicht ist.

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Ziel der Erfindung

Ausgebend von der Konzeption einer innenachsigen Maschine mit einem inneren Rotor, versehen mit einem äußeren schraubenförmigen Profil mit "n" Gängen und mit einem umhüllenden Stator mit einem in vorgenanntes Profil eingreifenden inneren schraubenförmigen Profil mit "n + 1" Gängen sowie mit Bauelementen zum Abstützen des äußeren Stators und einem Zahnradgetriebe für die Erzeugung einer relativen Drehbewegung zwischen dem inneren Rotor und dem äußeren Stator soll eine Steuerung zum synchronisierten Antrieb von Rotor und Stator erzielt werden. Dieser Antrieb soll nicht den Nachteil aufweisen, mit dem Förder- oder Antriebsmedium in Berührung zu kommen. Br soll dabei auch nicht konstruktiv bestimmend auf die Rotor- und Stator-Dimensionierung einwirken.

Darlegung; des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer innenacbsigen Maschine der vorherbestimmten Art einen Steuerantrieb externer Art zu schaffen, der weitgebend unabhängig von der Rotor-Statoreinheit dimensionierbar ist und selbst mit seinen Proportionen nicht auf die vorgenannte Einheit bestimmend wirkt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Zahnradgetriebe aus einem ersten außenverzahnten Ritzel oder Steuerzahnrad, das auf dem inneren Rotor montiert istj einem außenverzahnten zweiten Zahnrad, das mit dem äußeren Stator verbunden ist; und einem Zahnradgetriebe besteht.

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Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Konstruktion unterscheidet sich vorteilhaft vom vorbekannten, daß kein Zabnring o.a. in Berührung mit dem zu fördernden Medium oder dem Antriebsmedium kommt. Weiterhin handelt es sich bei den eingesetzten Zahnrädern um Zahnräder mit Außenverzahnung, deren Baugrößen zum Aufnehmen von Drehmomenten ausreichend groß gewählt werden können, die erforderlich sind, Pumpen oder Verdichter anzutreiben oder die Leistung von Antriebsmaschinen zu übertragen. Das Zahnradgetriebe kann hinreichend robust ausgeführt und so angeordnet werden, daß es nicht in Berührung mit den zu pumpenden oder zu verdichtenden Medien oder dem in einer Antriebsmaschine verwendeten fluiden Antriebsmedium kommt.

Entgegen vorbekannten Konstruktionen besteht bei der erfindungsgemäßen Lösung keine Notwendigkeit für irgendeine Porm von Berübrungskontakt zwischen dem Rotor und dem Stator, wie er bei bekannten Schraubenpumpen, Verdichtern oder Antriebsmaschinen herkömmlicher Bauart besteht. Erfindungsgemäß wird eine Antriebsanordnung hoher Präzision erreicht,die nicht von dem Zusammenwirken zwischen dem Rotor und dem Stator abhängig ist, um

- erstens eine Lagerung für den Rotor zu realisieren und

- zweitens den Rotor so zu steuern, daß er sich entweder auf einer Umlaufbahn oder um seine eigene Achse dreht.

Bei vorliegender Erfindung treten Verschleißprobleme durch den Antrieb nicht auf, da das Zahnradgetriebe selbst sowohl die Drehbewegung des Rotors auf einer Umlaufbahn als auch die Drehbewegung des Rotors um seine eigene Achse steuert. Diese Antriebsanordnung hoher Präzision für den

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Rotor gestattet sehr hohe Drehzahlen, so daß die Konstruktion als Verdichter eingesetzt werden kann, da keine Notwendigkeit für das Vorhandensein irgendeiner "Schmier"-Flüssigkeit im Innern der Maschine gegeben ist. Dies ergibt eine größere Anwendungsbreite der innenachsigen Maschinen als dies bisher möglich gewesen ist.

Die vorliegende Erfindung gestattet es. aucb_fden Stator nicht aus einem elastischen Werkstoff fertigen zu müssen, sondern aus einem Metall oder sogar aus einem keramischen Werkstoff herzustellen, falls dies zweckmäßig ist.

In Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die innenachsige Maschine als Schraubenpumpe, Verdichter oder als Antriebsmaschine mit relativ kleiner axialer Länge realisiert werden, wobei der Rotor nur mit einem Ritzel an einem seiner Enden ausgeführt und mit diesem starr verbunden ist. Bei erfindungsgemäßen Maschinen großer Baulänge kann ein Ritzel an einem Ende des Rotors oder Steuerräder an beiden stirnseitigen Enden vorgesehen werden. In beiden Fällen besteht keine Notwendigkeit für ein bestimmtes Maß an Berührungskontakt zwischen Rotor und Stator über die gesamte Länge. Die erfindungsgemäße Konstruktion kann daher mit hohen Drehzahlen arbeiten.

Ein weiterer negativer Binflußfaktor, der für die konstruktive Gestaltung der vorbekannten Schraubenpumpen und Antriebsmaschinen der eingangs behandelten Typen eine Beschränkung darstellte, ist darin zu sehen, daß das Verhältnis von Exzentrizität und Durchmesser bei der konstruktiven Auslegung der Antriebsanordnung aus praktischen Erwägungen relativ beschränkt war. Die vorliegende Erfindung

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hebt diese Beschränkungen auf, man kann bei gleichbleibenden anderen Bedingungen den Exzentrizitätswert gewünscht groß wählen. Weiterhin kann man eine sehr kurze Steigung des schraubenförmigen Profils vorsehen, unabhängig davon, ob die Maschine als Verdichter, als Pumpe oder als Antriebsmaschine arbeitet, so daß sie relativ kompakt ausgeführt werden kann. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es beispielsweise ohne weiteres, innenachsige Maschinen mit einer axialen Länge in gleicher Größenordnung wie eine Pumpe vom Rootsgebläsetyp auszuführen.

Die Konstruktion entsprechend der vorliegenden Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. So ist vorgesehen, daß mindestens eine um eine erste Achse drehbare Welle mit einer sich in radialer Richtung erstreckenden Kurbel mit Lagern vorhanden ist, dabei ist ein Ritzel im Lager gelagert, welches mit dem im Lager der Kurbel gelagerten und mit dem Zahnrad verbundenen Zahnrad im Eingriff steht; weiterbin ist ein koaxial zur Welle mit dem Stator verbundenes Zahnrad vorbanden, welches seinerseits mit dem Zahnrad im Eingriff ist, wobei Rotor und Stator untereinander berührungsfrei angetrieben sind.

Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform der innenachsigen Maschine ist dadurch abgewandelt, daß mindestens eine Antriebswelle, die um eine erste Achse drehbar und mit dem Rotor verbunden ist und ein Gestell mit Lagern zur drehbaren Aufnahme des Stators um eine zweite Achse aufweist, die in einem Abstand parallel zur ersten Achse angeordnet ist, wobei die Welle, das Steuerzahnrad und das Gestell mit den Lagern das Steuerzahnrad aufweist und ein Zahnradgetriebe zwischen dem Stator und dem Rotor vorge-

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sehen ist, wobei Rotor und Stator untereinander berührungsfrei angetrieben sind. Zweckmäßig sind hierbei mit dem Rotor und dem Stator Steuerräder verbunden, wobei diese außerhalb des Stators vermittels eines Zahnradgetriebes gekoppelt sind.

Bei dieser Anordnung führt sowohl der Rotor als auch der "Stator" eine Drehbewegung aus. Tatsächlich findet für den Rotor keine Drehbewegung auf einer Umlaufbahn mehr statt, sondern es erfolgen zwei verschiedene aufeinander abgestimmte Rotationsbewegungen, die sichern, daß der Rotor rotieren kann, ohne daß eine Notwendigkeit für einen Berührungskontakt beim Eingriff in den Stator besteht.

Eine spezielle Konstruktion entsprechend der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Rotor und der Stator in der Weise ausgeführt sind, daß sie eine linksgängige Steigung, ausgehend von einem Ende, und eine rechtsgängige Steigung, ausgehend vom anderen Ende, aufweisen, wobei im Stator im Bereich des Angrenzens der beiden gegenläufigen Steigungen ein Anschluß für abströmendes Medium vorgesehen ist und daß weitere Anschlüsse für einströmende Medien an jedem der stirnseitigen Enden des Stators angeordnet sind. Dies bringt den Vorteil, daß die Notwendigkeit entfällt, Lager für die Aufnahme axialer Belastungen vorzusehen. Weiterhin bringt die Konzeption der Arbeitsbewegung des Mediums in entgegengesetzten Richtungen Vorteile, wenn die Maschine als Verdichter eingesetzt wird, und zwar insbesondere dann, wenn die zu verdichtende Luft oder das zu verdichtende Gas an den stirnseitigen Enden zugeführt wird. Es entstehen dann keine Abdichtungsprobleme.

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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist es möglich, daß das schraubenförmige Profil vom Rotor und Stator einen zusammenwirkenden konischen Querschnitt aufweist, um einen erhöhten Pumpeffekt entlang der axialen Länge des Stators und des Rotors zu erzielen. Dies wird sich als besonders vorteilhaft in den Fällen erweisen, in denen die Maschine als Verdichter angewandt wird,

Ausführungsbe ispiele

Anhand einer Zeichnung sollen Ausfübrungsbeispiele der Erfindung nachfolgend beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1: einen schematisch dargestellten Querschnitt durch eine Ausfübrungsform des Antriebs mit einem Teil des Rotors einer erfindungsgemäßen Maschine;

Fig. 2: einen axial verlaufenden Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ^un<i 4: schematische Darstellungen zweier Zahnradtriebanordnungen für eine erfindungsgemäße Maschine,

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Antriebsanordnung entsprechend der Erfindung veranschaulicht, das eine drehbar angeordnete Welle 1 aufweist, die mit einer sich in radialer Richtung erstreckenden Kurbel 2 ausgerüstet ist, die mit in einem Abstand voneinander angeordneten Lagern 3 und 4 versehen ist. Die Lager 3 ubcL 4· sind für die Aufnahme eines Ritzels 7 uad der Welle der beiden Zahnrä.der 5 und 6 bestimmt, so daß deren Achsen

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parallel zur Achse der Welle 1 angeordnet und geführt sind. Ein ortsfest nicht drefcfbar angeordnetes Zahnrad 8 mit einer Außenverzabnung ist gleichachsig mittels Lagern zur Welle 1 montiert, wobei das feststehend angeordnete Zahnrad 8 mittels eines Befestigungsarmes 11, der mit dem Stator g der Pumpe verbunden ist, gegen Drehung gesichert gehalten ist. Wenn die Welle 1 rotiert, so bewirkt die Drehbewegung der Kurbel 2, daß das Zahnrad 5 mit äen Zähnen des Zahnrades 8 kämmt, wodurch die Zahnräder 5 und 6 in der gleichen Richtung drehen, in der die Drehbewegung auf einer Umlaufbahn erfolgt, die die Baugruppe gleichzeitig ausführt. Der Rotor 10 ist im Ritzel 7 gelagert, wobei die Mittelachse des Rotorquerschnitts auf einer axialen Verlängerung des Teilkreisdurchmessers des Ritzels7 liegt.

Die Anordnung der Lagerung des Rotors 10 in der axialen Ebene des Teilkreisdurchmessers hat das Ziel, sicherzustellen, daß diese Lagerung eine rein lineare Bewegung entsprechend einem Durchmesser des feststehend angeordneten Zahnrades 8 ausführt. Damit führt der Lagerungspunkt die gleiche Bewegung wie die Mittellinie des Rotors 10 an einem bestimmten Querschnitt des Stators 9 aus«, Das mit dem Zahnrad 6 kämmende Ritzel 7 rotiert in einer Richtung, die jener Richtung entgegengesetzt ist, in der es seine Drehbewegung auf einer Umlaufbahn ausführt, und kann somit für eine herkömmliche Ausführungsform einer Schraubenpumpe o.a. eingesetzt werden.

Bei einer derartigen Konstruktion ist es möglich, eine relativ große Verzahnung zu verwenden, so daß sich im Hin- · blick auf die Zahnbelastung keine Probleme ergeben.

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Bei der Konstruktion entsprechend der vorliegenden Erfindung fungiert das Ritzel 7 als Lager für den Rotor 10, beispielsweise einer Schraubenpumpe, da das Zahnrad 6 in einer Lageranordnung, wie z.B. in einem Paar von Kugel- oder Bollenlagern, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, aufgenommen wird, wodurch die Achse des Zahnrades 6 in einer Lage parallel zur Achse der Welle 1 gehalten ist. Hierdurch benötigt der Rotor 10 keinen nennenswerten Berührungskontakt mit dem Stator 9.

Irgendeine Form von Dichtungsanordnung (nicht dargestellt) wird erforderlich sein, um das Innere des Stators 9 gegenüber der Anfcriebsbaugruppe abzudichten, um Verschleiß und Beschädigungen dieser Antriebsbaugruppe zu verhindern.

Es gibt auch andere Aasführungsformen von Scbraubenpumpen, bei denen die Mittellinie des Rotors eine Bewegung ausführt, die anders ist als bei der vorstehend beschriebenen Bauart. So ist eine Schraubenpumpen-Ausführungsform bekannt, bei der die Zäbnezahl am Stator um eins kleiner ist als die Zahl der Zähne am Rotor. Eine spezielle Ausführung einer solchen Pumpe weist einen zweizähnigen Stator und einen dreizähnigen Rotor auf. Bei dieser Konstruktion führt der Rotor die Drehbewegung auf einer Umlaufbahn in der gleichen Drehrichtung aus, in der er rotiert. In einem solchen Falle wird es erforderlich, ein weiteres Zahnrad vorzusehen, mit dem das Zahnrad 6 und das Ritzel 7 kämmt.

Die Pig. 2 zeigt eine weitere Konstruktion entsprechend der vorliegenden Erfindung. Ein Gestell 100 ist mit zwei großen Lagergebäusen 101 und mit zwei kleinen Lagergehäusen. 102 verseben, wobei diese Lagergehäuse 101; 102 jeweils

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an den stirnseitigen Enden des Gestells 100 angeordnet sind. Lager 103 sind in den beiden Lagergehäusen 101, Lager 104- in den beiden Lagergehäusen 102 angeordnet. Die Mittelachse der beiden Lager 103 ist, wie später noch erläutert wird, gegenüber der Mittelachse der beiden· Lager 104· versetzt angeordnet.

Die Lager 104- dienen zur Aufnahme einer Antriebswelle IO5 und einer Welle 106. Die Lager 103 erfüllen ihre Punktion als Aufnahmen der beiden Abscblußdeckel 107 und 108 des Schraubengehäuses 109, das den "Stator" 110 der Maschine umschließt. Die Abschlußdeckel 107 und 108 sind durch eine Anzahl auf den Umfang verteilter Verbindungsbolzen 111 unter Zwischenschaltung des Schraubengehäuses IO9 und des "Stators" 110 zusammengehalten.

Die Antriebswelle 105 und die Welle 106 sind mittels Keilen mit dem inneren Rotor 112 der Maschine fest verbunden.

In bekannter Weise ist ein Einlaß 113 und ein Auslaß 114 vorgesehen. Bei der dargestellten Konstruktion wird, wenn die Welle IO5 in Drehung versetzt wird, auch der Rotor 112 rotieren, und es ergäbe sich eine Reaktion zwischen dem Rotor 112 und dem "Stator" 110, die einen Antrieb des "Stators" 110 verursachen würde.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung soll sich der Rotor 112 jedoch nicht in einem Antriebs-Berührungskontakt mit dem "Stator" 110 befinden. Aus diesem Grunde trägt die Antriebswelle 105 ein festes Steuerzahnrad 115, und der Abschlußdeckel 107 ist mit einem weiteren Steuerzahnrad versehen. Zahnriemen 121 und 122 verbinden die Steuerzahn-

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räder 115; 116 und die weiteren Zahnräder 117; 118 formschlüssig, die auf einer parallel zur Antriebswelle 105 angeordneten Vorgelegewelle 119 montiert sind, welche in Lagern II90 aufgenommen wird. Die Zähnezahlen der verschiedenen Steuerzahnräder werden dergestalt gewählt, daß das Steuerzahnrad 116 und damit der Abschlußdeckel 107 und der "Stator" 110 mit einer Geschwindigkeit rotiert, so daß keine Antriebsverbindung zwischen dem "Stator" und dem Rotor 112 gegeben ist, sondern beide unabhängig angetrieben sind.

Die Figuren 3 und 4· zeigen in schematischer Darstellung zwei Anordnungen von außenliegenden Zahnradantrieben, dere'n Zweck es ist, die gewünschte relative Drehbewegung von innerem und äußerem Bauteil der Maschine entsprechend der vorliegenden Erfindung zu erreichen.

In der Fig. 3 sind die Zahnräder 120 und 121 mit den Radien Rg beziehungsweise R,, um Mittelpunkte A und B drehbar angeordnet, wobei diese Mittelpunkte A; B um einen Bxzentrizitatswert "e" entsprechend der Maschine voneinander versetzt angeordnet sind.

Das Zahnrad 120 kämmt mit dem Zahnrad 123 mit dem Radius R^,, das Zahnrad 121 kämmt mit dem Zahnrad 122 mit dem Radius R₀

wobei beide Zahnräder 122; I23 drehbar um ein und dieselbe Achse C angeordnet sind.

Um die gewünschte Wirkung zu erreichen, ist das Verhältnis der Radien zu

x R3 η

χ R^j η + 1

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bestimmt, -

wobei "η" die Gangzabl des Rotorprofils ist, das die kleinere Gangzahl hat. Diese Anordnung kann zum Beispiel bei einer Konstruktion angewandt werden, die in der Fig. 2 dargestellt ist.

Eine weitere Anordnung ist in der Fig. 4· gezeigt, in der die vier Zahnräder die gleichen Verhältnisse zueinander wie in Fig. 3 aufweisen. In dieser Konstruktion ist das Zahnrad 121 als stationäres Zahnrad angeordnet, und der Mittelpunkt A des Zahnrades 120 dreht sieb um den Mittelpunkt B des Zahnrades 121, und der gemeinsame Mittelpunkt C der beiden Zahnräder 122 und 123 dreht sich ebenfalls um den-Mittelpunkt B des Zahnrades 121. In diesem Falle ist das Zahnrad 121 mit dem Stator und das Zahnrad 120 mit dem Rotor verbunden, so daß der Stator tatsächlich stationär ist.

Alle beschriebenen Konstruktionen entsprechen!der vorliegenden Erfindung weisen eine Zahnradanordnung auf, die zwischen dem Stator und dem Rotor wirksam ist, um sicherzustellen, daß sich der Rotor und, wenn vorgesehen, der Stator ebenfalls mit einer korrekten relativen Geschwindigkeit zueinander drehen. Dies sichert, daß keine Berührung zwischen dem Stator und dem Rotor erforderlich ist und stattfindet.

Diese Anordnung ermöglicht es zum Beispiel, daß eine Pumpe mit einem Stator ausgerüstet wird, der aus einem Werkstoff gefertigt ist, der nicht elastisch ist - wie dies herkömmlicherweise der Fall ist - sondern vielmehr aus einem Werkstoff, wie nichtrostendem Stahl, wodurch die Pumpe für eine größere Vielfalt von Anwendungszwecken auch bei

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höheren Temperaturen als bisher eingesetzt werden kann. Außerdem ermöglicht die Anordnung sehr große Exzentrizitätswerte zu erreichen. Dieser Paktor wird nunmehr nicht wie bisher durch die Beschränkungen bestimmt, die dem Konstrukteur durch die Notwendigkeit auferlegt werden, die erforderliche Drehbewegung auf einer Umlaufbahn mittels eines flexiblen Antriebs oder eines Antriebs mit doppeltem Kreuzgelenk zu gewährleisten.

Die erfindungsgemäßen Maschinen-können mit einer sehr hohen Drehzahl arbeiten, und sie können auch trocken laufen; so daß sie die Funktion von Verdichtern übernehmen können. Gleichermaßen ist die Anordnung als eine Antriebsmaschine einsetzbar, bei der ein Medium, wie zum Beispiel Schlamm oder eine Flüssigkeit, an einem Ende eingespeist und am anderen Ende abgeführt wird, wobei dies eine relative Drehbewegung zwischen Rotor und Stator ergibt.

Claims

210 908 Erfindungsanspruch

1. Innenachsige Maschine mit einem inneren Rotor, versehen mit einem äußeren schraubenförmigen Profil mit "n" Gängen und mit einem umhüllenden Stator mit einem in vorgenanntes Profil eingreifenden inneren schraubenförmigett Profil mit "n + 1" Gängen sowie mit Bauelementen zum Abstützen des Stators und einem Zahnradgetriebe zum Erzeugen einer relativen Drehbewegung zwischen dem inneren Rotor und dem äußeren Stator, gekennzeichnet dadurch, daß das Zahnradgetriebe aus einem ersten außenverzahnten Ritzel (7) oder Steuerzabnrad (115)» das auf dem inneren Rotor (10; 112) montiert ist; einem außenverzahnten zweiten Zahnrad (8; 116), das mit dem äußeren Stator (9; 110) verbunden ist, und einem Zahnradgetriebe (5; 6; 117; 118; 119; 120) besteht, das mit dem ersten (7; 115) und dem zweiten Zahnrad (8; 116) in Eingriff steht, wobei Rotor (10; 112) und Stator (9· 110) untereinander berührungsfrei angetrieben sind.

2. Innenachsige Maschine nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Rotor (10; 112) nur an einem seiner Enden mit einem Ritzel (7) verbunden ist.

3· Innenachsige Maschine nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Rotor (112) an jedem Ende mit einem Steuerzahnrad (115) verseben ist.

4. Innenachsige Maschine nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens eine um eine erste Achse drehbare Welle (1) mit einer sich in radialer Richtung erstreckenden Kurbel (2) mit Lagern (3; 4-) vorhanden ist,

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dabei ist ein Ritzel (7) im Lager (3) gelagert, welches mit dem im Lager (4) der Kurbel (2) gelagerten und mit dem Zahnrad (5) verbundenen Zahnrad (6) im Singriff steht; weiterhin ist ein koaxial zur Welle (1) mit dem Stator (9) verbundenes Zahnrad (8) vorhanden, welches seinerseits mit dem Zahnrad (5) im Eingriff ist, wobei . Rotor (10) und Stator (9) untereinander berührungsfrei angetrieben sind.

5. Innenachsige Maschine nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens eine Antriebswelle (105), die um eine erste Achse drehbar und mit dem Eotor (112) verbunden ist und ein Gestell (100) mit Lagern (103) zur drehbaren Aufnahme des Stators (110) um eine zv/eite Achse aufweist, die. in einem Abstand parallel zur ersten Achse angeordnet ist, wobei die V/eile (IO5), das Steuerzahnrad (115) und das Gestell (100) mit den Lagern (103) das Steuerzahnrad (116) aufweist und ein Zahnradgetriebe (115; 116; 117; 118; 119; 120; 121; 122) zwischen dem Stator (110) und dem Rotor (112) vorgesehen ist, wobei Rotor (112) und Stator (110) untereinander berührungsfrei angetrieben sind»

6. Innenachsige Maschine nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß mit dem Rotor (112) und dem Stator (110) Steuerräder (115; 116) verbunden sind, wobei diese außerhalb des Stators (110) vermittels eines Zahnradgetriebes (117; 118; 119; 121; 122) gekoppelt sind.

7. Innenachsige Maschine nach Punkt 5» gekennzeichnet dadurch, daß der Rotor und der Stator in der Weise ausgeführt sind, daß sie eine linksgängige Steigung, aus-

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gehend von einem Ende.und eine rechtsgängige Steigung, ausgehend vom anderen Ende, aufweisen, wobei im Stator im Bereich des Angrenzens der beiden gegenläufigen Steigungen ein Anschluß für abströmendes Medium vorgesehen ist und daß weitere Anschlüsse für einströmende Medien an jedem der stirnseitigen Enden des Stators angeordnet sind.

8. Innenachsige Maschine nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das schraubenförmige Profil vom Rotor (10; 112) und Stator (9; 110) einen zusammenwirkenden konischen Querschnitt aufweist.

Hierzu 3 Bl. Zeichnung