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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine, die als Pumpe, Verdichter oder Motor arbeitet, mit einem Rotor, einem Zwischenrotor und einem Gegenrotor.
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Aus der
DE 42 41 320 A1 ist eine Drehkolbenmaschine bekannt, die als Pumpe, Verdichter oder Motor arbeitet. Bei dieser laufen Kämme von Zähnen eines rotierenden Antriebsteils zur Begrenzung von Arbeitsräumen auf einer zykloiden Fläche eines ebenfalls verzahnten Abtriebteils und treiben dabei dieses Abtriebsteil an. Zwischen den Zähnen von Antriebsteil und Abtriebsteil werden die genannten Arbeitsräume gebildet, die während des Rotierens der Teile für ihre Arbeit vergrößert bzw. verkleinert werden, um die Förderwirkung auf ein gasförmiges oder flüssiges Medium zu erzeugen.
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Derartige Antriebs- und Abtriebsteile laufen in einem gemeinsamen Gehäuse, dessen Innenraum kugelförmig ausgebildet ist. Zur Montage dieser Teile ist das Gehäuse derart geteilt, dass die Trennungsebene den Mittelpunkt des kugelförmigen Innenraums enthält, so dass ein erstes Gehäuseteil mit einem halbkugelförmigen Innenraum mit einem ersten Mittelpunkt und ein zweites Gehäuseteil mit einem halbkugelförmigen Innenraum und einem zweiten Mittelpunkt entsteht. Dadurch ist ein besonderes Augenmerk auf die Gestaltung der Trennflächen der beiden Gehäuseteile dergestalt zu richten, dass in montiertem Zustand sich der erste und der zweite Mittelpunkt der kugelförmigen Innenräume der Gehäuseteile decken. Auch ist besonderes Augenmerk auf die Gestaltung der Gehäusetrennflächen im Hinblick auf die zu verwendende Dichtungstechnologie zu richten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es kann daher ein Bedürfnis bestehen, ein Gehäuse mit einem einfach zu fertigenden Innenraum anzugeben.
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Dieses Bedürfnis kann durch einen Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine Drehkolbenmaschine, die als Pumpe, Verdichter oder Motor arbeitet, weist einen Rotor, einen Zwischenrotor und einen Gegenrotor auf, wobei der Zwischenrotor zwischen dem Rotor und dem Gegenrotor angeordnet ist. Der Gegenrotor weist eine erste Stirnfläche mit einer ersten Verzahnung auf. Der Zwischenrotor weist eine zweite Stirnfläche mit einer zweiten Verzahnung und eine dritte Stirnfläche mit einer dritten Verzahnung auf. Der Rotor weist eine vierte Stirnfläche mit einer vierten Verzahnung auf. Jede Verzahnung ist aus zumindest einem Zahn und einer Zahnlücke gebildet. Die Verzahnungen stehen miteinander derart in Eingriff, dass durch Kämmen der Zähne der ersten Verzahnung und der Zähne der zweiten Verzahnung erste Arbeitsräume ausgebildet werden und dass durch Kämmen der Zähne der dritten Verzahnung und der Zähne der vierten Verzahnung zweite Arbeitsräume ausgebildet werden, wobei durch die ersten und zweiten Arbeitsräume gebildete Volumina durch das Kämmen der Zähne verändert werden. Die Rotoren sind in einem die Rotoren aufnehmenden Gehäuse drehbar geführt. Eine Innenwandung des Gehäuses ist weitgehend einer Außenkontur der Rotoren nachgebildet. Der Gegenrotor weist eine erste Drehachse, der Zwischenrotor eine zweite Drehachse und der Rotor eine dritte Drehachse auf, wobei die erste Drehachse und die zweite Drehachse einen ersten Winkel und die zweite Drehachse und die dritte Drehachse einen zweiten Winkel einschließen. Hierbei ist der erste und der zweite Winkel ungleich 0°. Weiterhin bilden der Rotor, der Zwischenrotor und der Gegenrotor in im Gehäuse montierter Lage einen Halbkugelstumpf aus.
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Somit kann es als ein Vorteil der Erfindung angesehen werden, dass, da die Innenwandung des Gehäuses weitestgehend der Außenkontur des Rotors, des Zwischenrotors und des Gegenrotors in montiertem Zustand folgt, die Innenwandung des Gehäuses, die den Rotor, den Zwischenrotor und den Gegenrotor umgibt, als Halbkugel ausgeformt ist. Somit lässt sich das Gehäuse einstückig gestalten, wobei die Bearbeitung zur Erzeugung der Innenwandung aus einer Richtung erfolgen kann. Auch kann die Montage von Rotor, Zwischenrotor und Gegenrotor aus einer Richtung erfolgen. Durch diese Maßnahmen entfällt zum einen ein geteiltes Gehäuse mit sich der daran anschließenden Dichtungsproblematik bezüglich der Trennflächen. Andererseits kann durch die Bearbeitung des Innenraums aus nur einer Bearbeitungsrichtung präzise ein etwaiges Spaltmaß zwischen den Rotoren und der Innenwandung eingehalten werden. Insbesondere bei der Verwendung von schnell laufenden Rotoren in Verbindung mit einer Förderung von nicht schmierenden Medien ist ein solcher Spalt zwischen den einzelnen Rotoren und der Innenwandung umlaufend einzuhalten, damit sich Rotoren und Innenwandung nicht berühren. Eine solche Berührung könnte zu einer Beschädigung der Rotoren oder Innenwandung führen oder auch zu einem Überhitzen der Bauteile aufgrund der Reibung. Der Spalt sollte jedoch so gering als möglich sein, da er eine Leckage für das zu fördernde Medium bilden und damit den Wirkungsgrad der Drehkolbenmaschine negativ beeinflussen kann.
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Unter dem Begriff Halbkugelstumpf wird hierin verstanden, dass eine Kugel durch eine erste Ebene und eine zu der ersten Ebene parallele zweite Ebene geschnitten wird, wobei die erste Ebene den Mittelpunkt der Kugel enthält und die zweite Ebene eine Kugelkappe abschneidet. Unter dem Begriff Halbkugelstumpf soll auch ein Kugelabschnitt verstanden werden, bei dem die erste Ebene nicht den Mittelpunkt der Kugel enthält, sondern die Kugel an einer der zweiten Ebene angenäherten Stelle schneidet. Die die Kugel schneidenden Ebenen müssen nicht zwingend parallel sein, jedoch entsteht durch Abschneiden der Kugelkappe an der Halbkugel eine kreisrunde Fläche.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die zweite Verzahnung des Zwischenrotors einen Zahn weniger auf als die erste Verzahnung des Gegenrotors. Weiterhin weisen die zweite Verzahnung und die dritte Verzahnung des Zwischenrotors die gleiche Anzahl an Zähnen auf. Die vierte Verzahnung des Rotors weist einen Zahn weniger auf als die dritte Verzahnung des Zwischenrotors.
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Durch diese Wahl der Verzahnung kann sichergestellt werden, dass zum einen die Außenkontur von Rotor, Zwischenrotor und Gegenrotor in Form eines Halbkugelstumpfes gewahrt ist und zum anderen, dass die ersten und zweiten Arbeitsräume möglichst groß sind. Durch die möglichst große Ausgestaltung der Arbeitsräume kann mit der Drehkolbenmaschine ein hoher Durchsatz des zu transportierenden Mediums erreicht werden. Es soll noch darauf hingewiesen werden, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Teilung der einzelnen Verzahnungen gleich ist. Durch die unterschiedliche Anzahl an Zähnen der jeweiligen Verzahnungen drehen sich der Gegenrotor langsamer und der Rotor schneller als der Zwischenrotor. Daher kann diese Ausgestaltung der Drehkolbenmaschine auch als ein Getriebe genutzt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Zwischenrotor wellscheibenartig ausgebildet.
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Diese wellscheibenartige Ausbildung wird dadurch erzeugt, dass in einem Zahnfuß der zweiten Verzahnung eine Zahnlücke der dritten Verzahnung hineinragt und umgekehrt. Durch diese Ausgestaltung werden zum einen innerhalb des Zwischenrotors Materialanhäufungen vermieden und zum anderen die Größe der Arbeitsräume maximiert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die zwischen der ersten und zweiten Verzahnung gebildeten ersten Arbeitsräume keine Verbindung zu den zwischen der dritten und vierten Verzahnung gebildeten zweiten Arbeitsräumen auf, so dass die Drehkolbenmaschine mehrstufig und/oder mehrflutig betreibbar ist.
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Ein mehrflutiger Betrieb bedeutet, dass ein zu transportierendes Medium in einen ersten Volumenstrom und einen zweiten Volumenstrom aufgespalten wird, wobei der erste Volumenstrom den ersten Arbeitsräumen und der zweite Volumenstrom den zweiten Arbeitsräumen zugeführt wird. In der Regel werden diese beiden Volumenströme nach Erreichung der maximalen Druckerhöhung durch die Drehkolbenmaschine am Auslass wieder zusammengeführt.
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Ein mehrstufiger Betrieb bedeutet, dass ein Volumenstrom den ersten Arbeitsräumen zugeführt wird, die den Druck des zu transportierenden Mediums erhöhen und anschließend dieses vorverdichtete zu transportierende Medium den zweiten Arbeitsräumen zugeführt wird, die den Druck des zu transportierenden Mediums nochmals erhöhen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse eine Überströmkammer auf, die derart eingerichtet ist, beim mehrstufigen Betrieb das durch eine erste Stufe verdichtete Medium aufzunehmen und einer zweiten Stufe zuzuführen.
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Hierbei wird das durch die ersten Arbeitsräume verdichtete zu transportierende Medium in einer Überströmkammer abgelegt. Diese Überströmkammer kann als separate Kammer an dem Gehäuse angebracht sein. Die Verdichtung des Mediums durch die ersten Arbeitsräume kann auch als erste Stufe bezeichnet werden. Aus der Überströmkammer entnehmen die zweiten Arbeitsräume das zu transportierende, bereits vorverdichtete Medium und verdichten dieses nochmals. Diese weitere Verdichtung kann sozusagen als zweite Stufe bezeichnet werden. Durch ein Hinzufügen von weiteren Zwischenrotoren ist es möglich, das zu transportierende Medium weiter zu verdichten.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Überströmkammer als eine Vertiefung an der Innenwandung des Gehäuses ausgebildet.
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Hierdurch kann auf eine separate Kammer, die an der Außenseite des Gehäuses angebracht sein kann, verzichtet werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Antriebsvorrichtung mit einer Komponente aus der Gruppe Rotor, Zwischenrotor und Gegenrotor und/oder eine Abtriebsvorrichtung mit einer anderen Komponente aus der Gruppe Rotor, Zwischenrotor und Gegenrotor drehfest verbunden.
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In einer solchen Konstellation kann die Drehkolbenmaschine als Getriebe genutzt werden, so dass die Antriebsvorrichtung und die Abtriebsvorrichtung unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. Weiterhin ist es möglich, bei einer Kopplung einer Antriebsvorrichtung, beispielsweise eines Motors, die Gruppe Rotor, Zwischenrotor und Gegenrotor als Pumpe oder Verdichter zu nutzen. Auch kann die Gruppe Rotor, Zwischenrotor und Gegenrotor, wenn diese mit einem Medium angetrieben wird, eine Abtriebsvorrichtung betreiben und selbst als Motor fungieren. Weiterhin ist es möglich, durch Verbinden der Antriebsvorrichtung mit dem Rotor, dem Zwischenrotor oder dem Gegenrotor die Drehzahl der Drehkolbenmaschine bei konstanter Drehzahl der Antriebsvorrichtung entsprechend zu beeinflussen. In dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Antriebsvorrichtung mit dem Gegenrotor drehfest verbunden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der erste Winkel und der zweite Winkel in entgegengesetzter Richtung orientiert.
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Durch eine derartige Anordnung der beiden Winkel werden die einzelnen Rotoren zueinander so eingestellt, dass, wenn der erste Arbeitsraum minimal ist, die beiden diesem ersten Arbeitsraum direkt benachbarten zweiten Arbeitsräume maximal sind. Dies bietet den Vorteil, insbesondere bei mehrstufiger Ausführung, dass der Einström- und Ausströmkanal auf der gleichen Seite des Gehäuses anordenbar sind.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der erste Winkel und der zweite Winkel in gleicher Richtung orientiert.
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Diese Ausführungsform erscheint für mehrflutige Ausführungen geeigneter zu sein. Bei einer derartigen Winkelkonstellation sind an einer ersten Gehäuseseite die ersten und zweiten Arbeitsräume maximal. An dieser ersten Gehäuseseite sind die Eintrittskanäle für das zu transportierende Medium angeordnet. Diametral den Eintrittskanälen gegenüber liegen an einer zweiten Gehäuseseite die Auslasskanäle, da an dieser Stelle die ersten und zweiten Arbeitsräume minimal sind und damit das zu transportierende Medium mit dem maximalen Druck beaufschlagt worden ist.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist wenigstens eine Komponente aus der Gruppe Gehäuse, Rotor, Zwischenrotor (6) und Gegenrotor einstückig ausgebildet.
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Durch die einstückige Ausbildung sind diese Teile prädestiniert dafür, als Spritzgussteile gefertigt zu werden. Hierbei kann die Abspritzung sowohl in Kunststoff als auch Metall erfolgen. Damit lassen sich diese Komponenten mit komplexen Oberflächengestaltungen kostengünstig herstellen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwischen dem Gegenrotor und dem Rotor wenigstens zwei Zwischenrotoren anordenbar.
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Hierdurch können zusätzliche Arbeitsräume geschaffen werden, so dass eine derartig gestaltete Drehkolbenmaschine entweder ein zu verdichtendes Medium noch höher verdichten kann als dies bei einer zweistufigen Verdichtung möglich ist. Auch können beim mehrflutiger Betrieb ein höherer Volumenstrom durchgesetzt werden als dies mit nur einem Zwischenrotor möglich wäre. Zusätzlich kann eine derartig gestaltete Drehkolbenmaschine sowohl mehrflutig als auch mehrstufig betrieben werden,
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist wenigstens eine der Verzahnungen (14, 18, 22, 26) als trochoide Verzahnung ausgestaltet.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung schließen die erste Drehachse und die dritte Drehachse einen dritten Winkel ein, der ungleich 0° ist.
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Es wird angemerkt, dass Gedanken zu der Erfindung hierin im Zusammenhang mit einer Drehkolbenmaschine mit einem Rotor, einem Zwischenrotor und einem Gegenrotor beschrieben sind. Einem Fachmann ist hierbei klar, dass die einzelnen beschriebenen Merkmale auf verschiedene Weise miteinander kombiniert werden können, um so auch zu anderen Ausgestaltungen der Erfindung zu gelangen.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine im Querschnitt mit einer ersten Winkelanordnung der Rotorendrehachsen,
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2 zeigt eine 3D-Ansicht von Rotorseite aus im Röntgenblick,
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3 zeigt eine 3D-Ansciht der Rotoren im Arbeitsmodus für insbesondere mehrstufige Anwendung,
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4 zeigt eine Explosionszeichnung der Rotoren aus Rotoransicht,
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5 zeigt eine Explosionszeichnung der Rotoren aus Gegenrotorsicht,
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6 zeigt eine Innenwandung eines Gehäuses für insbesondere mehrflutigen Betrieb und
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7 zeigt eine erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine im Querschnitt mit einer zweiten Winkelanordnung der Rotorendrehachsen.
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Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
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An dieser Stelle soll vorausgeschickt werden, dass gleiche Teile in den einzelnen Figuren gleiche Bezugszeichen aufweisen.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine 2 im Querschnitt insbesondere für eine mehrstufige Anwendung. Hierbei ist ein Rotor 8, ein Zwischenrotor 6 und ein Gegenrotor 4 in Arbeitsstellung dargestellt. Hierbei weist der Gegenrotor 4 an seiner ersten Stirnfläche 12 eine erste Verzahnung 14 auf, die aus einem ersten Zahn 15 gebildet ist. Weiterhin weist der Zwischenrotor 6 eine dem Gegenrotor 4 zugewandte zweite Stirnfläche 16 auf, an der eine zweite Verzahnung 18, bestehend aus mindestens einem zweiten Zahn 19, ausgebildet ist. Weiterhin besitzt der Zwischenrotor 6 an einer der zweiten Stirnfläche 16 gegenüber liegenden dritten Stirnfläche 20 eine dritte Verzahnung 22, die aus einem dritten Zahn 23 gebildet ist. Ferner weist der Rotor 8 eine der dritten Stirnfläche 20 zugewandte vierte Stirnfläche 24 auf, an der eine vierte Verzahnung 26, bestehend aus mindestens einem vierten Zahn 27, ausgebildet ist. Weiterhin ist sichtbar, dass die Zähne 15, 19, 23 und 27 der jeweiligen Verzahnungen 14, 18, 22 und 26 miteinander derart in Eingriff stehen, dass durch ein Kämmen der Zähne 15 der ersten Verzahnung 14 und der Zähne 19 der zweiten Verzahnung 18 erste Arbeitsräume 28 ausgebildet werden. Weiterhin werden durch Kämmen der Zähne 23 der dritten Verzahnung 22 und der Zähne 27 der vierten Verzahnung 26 zweite Arbeitsräume 30 ausgebildet. Die durch die ersten 28 und zweiten Arbeitsräume 30 gebildeten Volumina werden durch das Kämmen der Zähne 15, 19, 23 und 27 verändert. Deutlich ist dies in den 2 und 8 ersichtlich. Angeordnet sind die Rotoren 4, 6 und 8 in einem Gehäuse 32. Eine Innenwandung 34 des Gehäuses 32 folgt hierbei einer Außenkontur 36 der Rotoren 4, 6, 8. Deutlich sichtbar ist, dass die Rotoren 4, 6, 8 in im Gehäuse 32 montierter Lage einen Halbkegelstumpf ausbilden. An einer der ersten Stirnfläche 12 des Gegenrotors 4 gegenüberliegenden fünften Stirnfläche 38 ist konzentrisch ein zylinderförmiger Gegenrotorschaft 40 angeformt. Dieser Gegenrotorschaft 40 ist in einem ersten Lager 42, welches mit dem Gehäuse 32 fest verbunden ist, gelagert. Dieses erste Lager 42 ist ein kombiniertes Radial-Axial-Lager, an dem sich axial die fünfte Stirnfläche 38 und radial der Gegenrotorschaft 40 abstützt. Der Gegenrotorschaft 40 weist eine Aufnahme 44 auf, mittels derer eine hier nicht dargestellte Antriebs- und/oder Abtriebsvorrichtung drehfest mit dem Gegenrotor 4 verbunden werden kann. Weiterhin ist an der ersten Stirnfläche 12 des Gegenrotors 4 konzentrisch eine Halbkugel 46 angeordnet Diese Halbkugel 46 steht in Eingriff mit einer am Zwischenrotor 6 angeordneten kugelförmig ausgeformten Stützfläche 48. Weiterhin ist die Halbkugel 46 mit einer kugelförmig ausgeformten Stützfläche 50 des Rotors 8 in Eingriff. Somit können der Zwischenrotor 6 und der Rotor 8 gegenüber dem Gegenrotor 4 bezogen auf einen Mittelpunkt M der Halbkugel 46 ausgelenkt werden.
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Gegenüber der vierten Stirnfläche 24 befindet sich am Rotor 8 eine kreisförmige sechste Stirnfläche 52, die in Verbindung mit der ersten Stirnfläche 12 die den Halbkugelstumpf begrenzenden ebenen Flächen darstellen. An der sechsten Stirnfläche 52 ist konzentrisch ein ebenfalls zylinderförmiger Rotorschaft 54 angeformt. Dieser Rotorschaft 54 in Verbindung mit der sechsten Stirnfläche 52 stützen sich an einem kombinierten Axial-Radial-Lager 56 ab. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel rotiert der Gegenrotor 4 um eine erste Drehachse I, der Zwischenrotor 6 um eine zweite Drehachse II und der Rotor 8 um eine dritte Drehachse III. Die dritte Drehachse III und die zweite Drehachse II schneiden sich in dem Mittelpunkt M der Halbkugel 46. Zwischen der ersten Drehachse I wird ein erster Winkel φ1 eingeschlossen. Zwischen der zweiten Drehachse II und der dritten Drehachse III wird ein Winkel φ2 eingeschlossen. Deutlich zu sehen ist, dass der erste Winkel φ1 und der zweite Winkel φ2 in entgegengesetzter Richtung orientiert sind. Dies ist sichtlich gemacht durch die beiden Pfeilspitzen 57. Ferner schließen die erste Drehachse I und die dritte Drehachse III einen dritten Winkel φ3 ein, der ungleich 0° ist. Wie in 2 ersichtlich, ergibt sich durch diese Winkelanordnung eine Rotoranordnung, bei der einem ersten Arbeitsraum 28 mit einem maximalen Volumen direkt benachbart zwei zweite Arbeitsräume 30 mit einem minimalen Volumen gegenüberstehen. Gut sichtbar ist dies in 2.
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Wie weiterhin in 2 ersichtlich ist, ist an dem Gehäuse 32 ein Einlassstutzen 58 mit einer in der Innenwandung 34 des Gehäuses 32 als Vertiefung ausgebildeten Einlasssteueröffnung 64 dargestellt. Mittels des Einlassstutzens 58 werden die Arbeitsräume 28 mit dem zu transportierenden und/oder zu verdichtenden gasförmigen oder flüssigen Medium versorgt. Die Gesamtheit der ersten Arbeitsräume 28 wird auch als erste Stufe bezeichnet. Auf der gleichen Seite des Gehäuses 32 ist ein Auslassstutzen 60 angebracht, der mit einer als Vertiefung in der Innenwandung 34 des Gehäuses 32 als Vertiefung ausgebildeten Auslasssteueröffnung 66 verbunden ist. Die durch die dritte Verzahnung 22 und vierte Verzahnung 26 gebildeten zweiten Arbeitsräume 30 können auch als zweite Stufe bezeichnet werden. Weiterhin ist dem Einlass- 58 und Auslassstutzen 60 diametral gegenüberliegend in der Innenwandung 34 des Gehäuses 32 eine als Vertiefung ausgebildete Überströmkammer 62 ersichtlich (siehe hierzu auch 6). Zu bemerken ist noch, dass die Einlasssteueröffnung 64, die Auslasssteueröffnung 66 sowie die Überströmkammer 62 keine fluidkommunizierende Verbindungen aufweisen.
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Durch ein Rotieren des Gegenrotors 4, des Zwischenrotors 6 und des Rotors 8 wird das zu verdichtende Medium, welches flüssig oder gasförmig sein kann, über den Einlassstutzen 58 sowie die Einlasssteueröffnung 64 mittels der sich öffnenden ersten Arbeitsräume 28 angesaugt. Anschießend wird das Medium durch die sich schließenden Arbeitsräume 28 verdichtet und in diesem verdichteten Zustand in der Überströmkammer 62 abgelegt. Das Medium in der Überströmkammer hat somit einen höheren Druck als am Einlassstutzen 58 und ist somit in einer ersten Stufe verdichtet worden. Das verdichtete Medium aus der Überströmkammer 62 wird durch sich öffnende zweite Arbeitsräume 30 aufgenommen und anschließend durch sich schließende zweite Arbeitsräume 30 weiter verdichtet und über die Auslasssteueröffnung 66 dem Auslassstutzen 60 zugeführt. Hierbei ist der am Auslassstutzen 60 anliegende Druck des zu verdichtenden Mediums höher als in der Überströmkammer 62. Somit ist das zu verdichtende Medium zwischen Einlassstutzen 58 und Auslassstutzen 60 zweistufig verdichtet worden.
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3 zeigt den oben beschriebenen zweistufigen Verdichter in Arbeitsstellung, wobei lediglich der Gegenrotor 4, der Zwischenrotor 6 und der Rotor 8 dargestellt sind. Deutlich zu sehen ist, dass einem maximal geöffnetem ersten Arbeitsraum 28 ein maximal geschlossener zweiter Arbeitsraum 30 gegenübersteht.
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4 zeigt eine Explosionszeichnung der Rotoren 4, 6, 8 aus Rotorsicht. Deutlich sichtbar ist die in dem Gegenrotor 4 angebrachte Halbkugel 46 ersichtlich, an der sich der Gegenrotor 4 und der Zwischenrotor 8 abstützen. Weiterhin ist ersichtlich, dass die erste Verzahnung 14 des Gegenrotors 4 aus acht ersten Zähnen 15 besteht. Die zweite Verzahnung 18 und die dritte Verzahnung 22 des Zwischenrotors 6 werden jeweils aus sieben Zähnen 19 und 23 gebildet. Die vierte Verzahnung 26 des Rotors 8 besteht aus sechs vierten Zähnen 27. Somit besitzt der Zwischenrotor 6 einen Zahn 19, 23 weniger als der Gegenrotor 4 und der Rotor 8 einen Zahn 27 weniger als der Zwischenrotor 6. Der Zwischenrotor 6 ist wellscheibenartig ausgebildet, dergestalt, als dass einem zweiten Zahn 19 der zweiten Verzahnung 18 eine Zahnlücke 10 der dritten Verzahnung 22 gegenübersteht. Somit entstehen keine Materialanhäufungen, wie dies passieren würde, wenn sich die zweiten Zähne 19 der zweiten Verzahnung 18 den dritten Zähnen 23 der dritten Verzahnung 22 gegenüberstehen würden.
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5 zeigt die Darstellung der 4, jedoch gesehen aus Gegenrotorsicht. Deutlich zu sehen sind hier die Stützfläche 48 des Zwischenrotors 6 sowie die Stützfläche 50 des Rotors 8.
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6 zeigt die Innenwandung 34 des Gehäuses 32. Deutlich sind in der Innenwandung 34 die Vertiefungen der Überströmkammer 62, der Einlasssteueröffnung 64 sowie der Auslasssteueröffnung 66 zu erkennen.
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7 unterscheidet sich von der Darstellung der 1 lediglich dadurch, dass der erste Winkel φ1 und der zweite Winkel φ2 in gleicher Richtung orientiert sind. Dies ist durch die Position der Pfeilspitzen 57 angedeutet. Auch hier ist der zwischen der ersten Drehachse I und der dritten Drehachse III eingeschlossene dritte Winkel 93 ungleich 0°. Damit ist die Drehachse III gegenüber der Drehachse I stärker und in entgegengesetzter Richtung ausgelenkt als in 1 dargestellt. Dies hat zur Folge, dass dem ersten Arbeitsraum 28 mit dem größten Volumen zwei zweite Arbeitsräume 30 direkt benachbart sind, die ebenfalls das größte Volumen besitzen. Eine derartige Ausgestaltung der Erfindung eignet sich insbesondere für eine mehrflutige Anwendung.
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Wie in 8 sichtbar, wird mittels der durch die ersten Arbeitsräume 28 gebildeten ersten Stufe durch die Einlassstutzen 58 das zu transportierende flüssige oder gasförmige Medium angesaugt und unter Druckerhöhung dem dem Einlassstutzen 58 gegenüberliegenden Auslassstutzen 60 zugeführt. Auf der gleichen Seite des Gehäuses 32, benachbart zu den Einlassstutzen 58, befindet sich ein weiterer Einlassstutzen 68, durch welchen das zu transportierende Medium in die zweiten Arbeitsräume 30 gelangt. Auch hier wird das zu transportierende Medium unter Druckerhöhung einem an derselben Gehäuseseite wie der Auslassstutzen 60 sitzende weitere Auslassstutzen 70 übergeben. Somit wird ein erster Volumenstrom eines zu transportierenden Mediums zwischen dem Einlassstutzen 58 und dem Auslassstutzen 60 verdichtet und ein zweiter Volumenstrom zwischen dem weiteren Einlassstutzen 68 und dem weiteren Auslassstutzen 70.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht dann, dass wenigstens eine Komponente aus der Gruppe Gehäuse 32, Rotor 8, Zwischenrotor 6 und Gegenrotor 4 einstückig ausgebildet ist, so dass diese prädestiniert ist, als Spritzgussteil entweder aus Metall oder aus Kunststoff ausgeführt zu werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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