DE102012022356B3 - Rotary machine, has housing end face forming cone or truncated cone shape with opening and edge angles, where tip of opening angle faces from center such that surfaces adapts between wings and face by adjusting shape in radial direction - Google Patents

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Abstract

The machine has a housing plate (2) arranged at an end of a hollow-cylindrical housing (1). Inlet and outlet openings are formed at the housing and/or the plate. A housing wall and the plate contact with sealing lines or surfaces (8). A housing inner-side of the plate is provided with a housing end face (9) that forms a cone or truncated cone shape with an opening angle (beta) and an edge angle (alpha). A tip of the opening angle outwardly faces from a housing center (7) such that the surfaces adapts between sliders or wings and the face by axially adjusting the shape in a radial direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationsmaschine mit einem hohlzylinderförmigen Gehäuse, mindestens einer axial am Ende des Gehäuses angeordneten Gehäuseplatte und am Gehäuse und/oder an der Gehäuseplatte vorgesehenen Ein- und Auslassöffnungen, einem im Gehäuse rotierenden Rotor und wenigstens einem in einem Rotorschlitz axial oder radial und axial beweglichen, die Gehäusewand und die Gehäuseplatten an Dichtlinien oder Dichtflächen berührenden, den Raum zwischen Gehäuse und Rotor in Arbeitsräume aufteilenden Schieber oder Flügel.The invention relates to a rotary machine having a hollow cylindrical housing, at least one axially disposed at the end of the housing housing plate and provided on the housing and / or on the housing plate inlet and outlet openings, a rotor rotating in the housing and at least one in a rotor slot axially or radially and axially movable, the housing wall and the housing plates on sealing lines or sealing surfaces touching, dividing the space between the housing and rotor in working spaces slide or wing.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2009 041 880 A1 ist ein Flügelzellenpumpenflügel mit axialen Dichtflächen bekannt, bei der mindestens eine der axialen Dichtflächen mindestens eine Erhebung aufweist, die zwischen zwei radialen Endbereichen des Flügelzellenpumpenflügels so angeordnet ist, dass eine im Betrieb einer mit dem Flügelzellenpumpe ausgestatteten Flügelzellenpumpe auftretende Leckage minimiert wird.From the DE 10 2009 041 880 A1 a vane pump with axial sealing surfaces is known in which at least one of the axial sealing surfaces has at least one elevation, which is arranged between two radial end portions of the vane pump wing so that a occurring during operation of a vane pump equipped with the vane pump leakage is minimized.

Neben erhöhtem Fertigungsaufwand entstehen hier aber zusätzliche radiale Leckagen und Toträume zwischen Flügel, Rotor und Gehäuse.In addition to increased production costs but here additional radial leakage and dead space between the wing, rotor and housing arise.

Eine axiale Verschleißnachführung ist mit diesem bekannten Stand der Technik nicht oder nur begrenzt unter Schaffung zusätzlicher Leckageherde möglich, da die Gehäuseendplatten im Wesentlichen parallel zueinander stehen.An axial wear tracking is not possible or limited with the creation of additional leakages with this known prior art, since the housing end plates are substantially parallel to each other.

Aus der DE 77482 A ist ein Kapselwerk mit exzentrisch gelagerter Trommel bekannt, die durch kegelmantelförmige Flächen an den Flanschen der Kapsel abgedichtet wird. Des Weiteren beschreibt die DE 661 618 A eine Drehkolbenmaschine mit in Nuten einer umlaufenden Kolbentrommel quer zur Drehebene verschiebbaren Kolbenflügeln.From the DE 77482 A is a capsule work with eccentrically mounted drum is known, which is sealed by cone-shaped surfaces on the flanges of the capsule. Furthermore, the describes DE 661 618 A a rotary piston machine with slidable in grooves of a revolving piston drum transverse to the plane of rotation piston wings.

Aufgabenstellungtask

Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rotationsmaschine zu entwickeln, bei der eine Minimierung der axialen Leckagen, eine Reduzierung der Toträume und eine selbsttätige Verschleißnachführung in axialer Richtung unter gleichzeitiger Standzeiterhöhung und der Senkung der Betriebskosten ermöglicht wird.In this prior art, the present invention seeks to develop a rotary machine, in which a minimization of axial leakage, a reduction of dead space and an automatic wear tracking in the axial direction while increasing the service life and reducing the operating costs is made possible.

Diese Aufgabe wird durch eine Rotationsmaschine der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by a rotary machine of the type mentioned with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Rotationsmaschine sind den Unteransprüchen entnehmbar.Advantageous embodiments of the rotary machine according to the invention are the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird das Problem durch Formgebung der axialen Gehäuseendflächen der Gehäuseplatten in Verbindung mit den jeweils entsprechenden Flügel/Schieber- und Rotorgeometrien gelöst.According to the invention, the problem is solved by shaping the axial housing end faces of the housing plates in conjunction with the respectively corresponding wing / slide and rotor geometries.

Die Gehäuseplatte ist demgemäß gehäuseinnenseitig mit mindestens einer Gehäuseendfläche versehen, die im Wesentlichen als mit einem stumpfem Öffnungswinkel und kleinem Böschungswinkel zwischen Kegelgrundfläche und Kegelmantelfläche aufweisenden Kegel oder Kegelstumpf ausgebildet ist. Die Spitze des Öffnungswinkels des Kegels oder Kegelstumpfes weist dabei vom Gehäusezentrum gesehen nach außen. Die im Wesentlichen parallele Anpassung der axialen Dichtlinien oder -flächen der Flügel/Schieber an diese Gehäuseendflächenform ermöglicht eine Nachführung des Verschleißes in axialer Richtung. Gleichzeitig erfolgt eine Verteilung der Zentripedalkräfte auf die Flügel/Schieber in Richtung Rotationszentrum entlang des Kontaktes der Flügel/Schieber mit den axialen Gehäuseendflächen. Damit verbunden erfolgt eine Verschiebung der für den Verschleiß relevanten Umfangsgeschwindigkeiten in Richtung Drehachse. Keilselbsthaftungseffekte verringern radiale Belastungen bei Lastwechseln.The housing plate is accordingly provided on the housing side with at least one housing end face, which is designed substantially as having a blunt opening angle and small slope angle between the cone base surface and conical surface having cone or truncated cone. The apex of the opening angle of the cone or truncated cone points outward from the housing center. The substantially parallel adaptation of the axial sealing lines or surfaces of the wing / slide to this housing end face allows tracking of the wear in the axial direction. At the same time, the centripetal forces are distributed to the vanes / vanes in the direction of the center of rotation along the contact of the vanes / vanes with the axial housing end faces. Associated with this, there is a displacement of the circumferential speeds which are relevant for the wear in the direction of the axis of rotation. Wedge self-adhesive effects reduce radial loads during load changes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Gehäusemantelform hierbei beliebig, beispielhaft zylinderförmig mit kreisförmiger, eiförmiger oder elliptischer Grundfläche sein. Die im Wesentlichen kegelförmigen Gehäuseendflächen können Kurvenflächen aufweisen und als gerade oder schiefe Kegel ausgebildet sein, um im Zusammenwirken vor allem mit den Flügelformen eine dem Funktionszweck der Maschine entsprechende optimale Dichtung, Anlage und Nachführung des Verschleißes zu erreichen.In a further embodiment of the invention, the housing shell shape can here be arbitrary, for example cylindrical with a circular, egg-shaped or elliptical base. The substantially conical housing end faces may have cam surfaces and be designed as straight or oblique cones in order to achieve, in cooperation with the wing shapes, in particular, an optimum seal, installation and tracking of the wear for the purpose of the machine.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rotationsmaschine sind die Kontaktzonen entlang der Dichtlinien oder Dichtflächen an den Schiebern oder Flügeln zum Gehäuse und den Gehäuseendflächen ganz oder teilweise aus schnell verschleißendem Material und/oder zusätzlichen Konstruktionselementen ausgeführt, um die Ausbildung der Dichtung mittels Nachführung zu beschleunigen. Das Gehäuse und die Gehäuseendflächen können zumindest teilweise aus gegenüber den Schiebern oder Flügeln schneller verschleißendem Material ausgeführt sein.According to a further preferred embodiment of the rotary machine according to the invention, the contact zones along the sealing lines or sealing surfaces on the slides or wings to the housing and the housing end surfaces are wholly or partly made of rapidly-wearing material and / or additional structural elements to accelerate the formation of the seal by means of tracking. The housing and the housing end surfaces may be at least partially made of faster material relative to the slides or vanes.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.Further advantages and details will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Es zeigenShow it

1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Rotationsmaschine in Schnittdarstellung und 1 a side view of the rotary machine according to the invention in sectional view and

2 eine Explosivdarstellung der erfindungsgemäßen Rotationsmaschine. 2 an exploded view of the rotary machine according to the invention.

Die 1 zeigt die erfindungsgemäße Rotationsmaschine mit einem Gehäuse 1, einem Rotor 3 und zwei mit einem Böschungswinkel α als mit ihren jeweiligen Spitzen vom Gehäusezentrum 7 nach außen weisenden, in Kegelformen ausgebildeten Gehäuseendflächen 9 an der Gehäuseplatte 2. Zwischen dem Schieber oder Flügel 4 (siehe 2) und den Gehäuseendflächen 9 befinden sich die axialen Dichtlinien oder Dichtflächen 8, die sich bei Verschleiß durch Nachführung in radialer Richtung axial an die Kegelform anpassen und somit automatisch nachstellen.The 1 shows the rotary machine according to the invention with a housing 1 a rotor 3 and two with a slope angle α as with their respective peaks from the housing center 7 outwardly facing, formed in conical housing end surfaces 9 on the housing plate 2 , Between the slider or wing 4 (please refer 2 ) and the housing end surfaces 9 are the axial sealing lines or sealing surfaces 8th , which, when worn by tracking in the radial direction, axially adapt to the conical shape and thus adjust automatically.

Entlang der Dichtlinien oder Dichtflächen 8 zwischen Schieber oder Flügeln 4, Gehäuse 1 und Gehäuseendflächen 9 bilden sich Kontaktzonen aus, die ganz oder teilweise aus schnell verschleißendem Material ausgeführt sein können und/oder mit zusätzlichen Konstruktionselementen versehen sind, um die Ausbildung der Dichtung mittels der Nachführung zu beschleunigen.Along the sealing lines or sealing surfaces 8th between slide or wings 4 , Casing 1 and housing end surfaces 9 form contact zones, which may be wholly or partly made of rapidly-wearing material and / or provided with additional structural elements in order to accelerate the formation of the seal by means of the tracking.

Die Böschungswinkel α sind im vorliegenden Beispiel an beiden Gehäuseendflächen 9 gleich groß, können erfindungsgemäß jedoch entweder nur an einer der Gehäuseendflächen 9 angebracht sein, innerhalb einer der Gehäuseendflächen 9 unterschiedliche Werte aufweisen und/oder sich an beiden Gehäuseendflächen 9 in ihren Größen unterscheiden. Die dabei gebildeten Kegelformen schließen mit ihren Mantellinien den Öffnungswinkel β ein, der in diesem Beispiel 179° beträgt und zur Verdeutlichung der Funktion jedoch größer dargestellt ist.The slope angle α are in the present example at both housing end faces 9 the same size, but according to the invention, either only one of the housing end surfaces 9 be mounted within one of the housing end surfaces 9 have different values and / or on both housing end faces 9 differ in their sizes. The conical shapes formed thereby include with their generatrices the opening angle β, which in this example is 179 ° and, however, is shown larger in order to clarify the function.

In 2 ist dargestellt, dass eine der Gehäuseendflächen 9 der Rotationsmaschine mit einer Einlassöffnung 5 und einer Auslassöffnung 6 versehen und der Schieber oder Flügel 4 in einem Rotorschlitz 3.1 geführt ist. Der Böschungswinkel α der Kegelform der Gehäuseendflächen 9 sowie der korrespondierenden Rotorstirn- und Schieber- oder Flügelflächen ist hierbei vorzugsweise kleiner als 20°, im speziellen Fall kleiner als 1°.In 2 It is shown that one of the housing end surfaces 9 the rotary machine with an inlet opening 5 and an outlet opening 6 provided and the slider or wing 4 in a rotor slot 3.1 is guided. The slope angle α of the conical shape of the housing end faces 9 and the corresponding Rotorstirn- and slider or wing surfaces is in this case preferably less than 20 °, in the special case less than 1 °.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Gehäusecasing
22
Gehäuseplattehousing plate
33
Rotorrotor
3.13.1
Rotorschlitzrotor slot
44
Schieber/FlügelSnap / wing
55
Einlassöffnung in 2 Inlet opening in 2
66
Auslassöffnung in 2 Outlet opening in 2
77
Gehäusezentrumhousing center
88th
Dichtlinien oder DichtflächenSealing lines or sealing surfaces
99
Gehäuseendflächenhousing end
αα
Böschungswinkel der Kegelform der GehäuseendflächeSlope angle of the cone shape of the housing end face
ββ
Öffnungswinkel der Kegelform der GehäuseendflächeOpening angle of the cone shape of the housing end face

Claims (6)

Rotationsmaschine mit einem hohlzylinderförmigen Gehäuse (1), mindestens einer axial am Ende des Gehäuses (1) angeordneten Gehäuseplatte (2) und am Gehäuse (1) und/oder an der Gehäuseplatte (2) vorgesehenen Ein- und Auslassöffnungen (5, 6), einem im Gehäuse (1) rotierenden Rotor (3) und wenigstens einem in einem Rotorschlitz (3.1) axial oder radial und axial beweglichen, die Gehäusewand und die Gehäuseplatten (2) mit Dichtlinien oder Dichtflächen (8) berührenden, den Raum zwischen Gehäuse (1) und Rotor (3) in Arbeitsräume aufteilenden Schieber oder Flügel (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseplatte (2) gehäuseinnenseitig mit mindestens einer Gehäuseendfläche (9) versehen ist, die im Wesentlichen die Form eines Kegels oder Kegelstumpfes mit einem Öffnungswinkel (β) und einem Böschungswinkel (α) bildet, wobei die Spitze des Öffnungswinkels (β) vom Gehäusezentrum (7) gesehen nach außen weist, so dass sich die axialen Dichtlinien oder Dichtflächen (8) zwischen Schieber oder Flügel (4) und Gehäuseendflächen (9) im Wesentlichen bei Verschleiß durch Nachführung in radialer Richtung axial an diese Kegelform anpassen und axial selbsttätig nachstellen.Rotary machine with a hollow cylindrical housing ( 1 ), at least one axially at the end of the housing ( 1 ) arranged housing plate ( 2 ) and on the housing ( 1 ) and / or on the housing plate ( 2 ) inlet and outlet openings ( 5 . 6 ), one in the housing ( 1 ) rotating rotor ( 3 ) and at least one in a rotor slot ( 3.1 ) axially or radially and axially movable, the housing wall and the housing plates ( 2 ) with sealing lines or sealing surfaces ( 8th ) touching, the space between housing ( 1 ) and rotor ( 3 ) in work spaces dividing slide or wing ( 4 ), characterized in that the housing plate ( 2 ) housing inside with at least one housing end face ( 9 ) substantially in the form of a cone or truncated cone with an opening angle (β) and an angle of repose (α), wherein the peak of the opening angle (β) of the housing center ( 7 ), so that the axial sealing lines or sealing surfaces ( 8th ) between slide or wing ( 4 ) and housing end surfaces ( 9 ) substantially in wear by tracking in the radial direction axially adapt to this conical shape and axially adjust automatically. Rotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (β) ein stumpfer Winkel ist, der im Bereich von 140° bis 180°, vorzugsweise 156° bis 180°, im speziellen 179° bis 180° liegt.Rotary machine according to claim 1, characterized in that the opening angle (β) is an obtuse angle which is in the range of 140 ° to 180 °, preferably 156 ° to 180 °, in particular 179 ° to 180 °. Rotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Böschungswinkel (α) kleiner 20°, vorzugsweise kleiner 12°, insbesondere kleiner 1° ist.Rotary machine according to claim 1, characterized in that the slope angle (α) is less than 20 °, preferably less than 12 °, in particular less than 1 °. Rotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseendflächen (9) Kurvenflächen aufweisen, die mit Kurvenflächen und Linien an Schiebern oder Flügeln (4) und Rotor (3) korrespondieren, um eine optimale Dichtung und Nachführung verschlissenen Materials durch Anlage oder Beabstandung von Schieber oder Flügel (4), Rotor (3), Gehäuseendflächen (9) und Gehäuse (1) je nach funktionellen Erfordernissen zu erreichen.Rotary machine according to claim 1, characterized in that the housing end surfaces ( 9 ) Have cam surfaces that are connected to cam surfaces and lines on sliders or wings ( 4 ) and rotor ( 3 ) to ensure optimum sealing and tracking of worn material by abutment or spacing of slides or vanes (FIG. 4 ), Rotor ( 3 ), Housing end surfaces ( 9 ) and housing ( 1 ) depending on functional requirements. Rotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schiebern oder Flügeln (4) zum Gehäuse (1) und den Gehäuseendflächen (9) Kontaktzonen entlang Dichtlinien oder Dichtflächen (8) vorgesehen sind, die ganz oder teilweise aus schnell verschleißendem Material und/oder zusätzlichen Konstruktionselementen ausgeführt sind, um die Ausbildung der Dichtung mittels Nachführung zu beschleunigen.Rotary machine according to claim 1, characterized in that on the sliders or wings ( 4 ) to the housing ( 1 ) and the Housing end surfaces ( 9 ) Contact zones along sealing lines or sealing surfaces ( 8th ) are provided, which are made wholly or partly of rapidly-wearing material and / or additional structural elements in order to accelerate the formation of the seal by means of tracking. Rotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) und die Gehäuseendflächen (9) zumindest teilweise aus gegenüber den Schiebern oder Flügeln (4) schneller verschleißendem Material ausgeführt sind.Rotary machine according to claim 1, characterized in that the housing ( 1 ) and the housing end surfaces ( 9 ) at least partially opposite to the sliders or wings ( 4 ) are carried out faster wear material.
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