DE1576923C - Parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine in Anwendung als Verdichter oder Expansionsmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem Schraubenrippenrotor und einem Schraubennutenrotor, wobei der Schraubennutenrotor in einer achsnormalen Ebene einen Nutenquerschnitt hat, dessen Kontur sich aus zwei Hälften zusammensetzt, die sich zwischen der achsnahen und der achsfernen Zone erstrecken, wobei die eine Nutkonturhälfte mindestens zum größten Teil durch einen Vektor erzeugt ist, der vom Schnittpunkt des Teilkreises des Schraubennutenrotors mit einer Radiallinie durch das achsnahe Ende dieser Nutkonturhälfte ausgeht und dessen Länge von der achsfernen Zone zur achsnahen Zone hin stetig abnimmt.

Eine derartige Rotationskolbenmaschine ist aus der britischen Patentschrift 1010 665 bekannt.

Die Form der Schraubennutkontur bestimmt bei solchen Maschinen nicht nur die Querschnittskontur der Schraubenrippen des anderen Rotors als Hüllkurve, sondern auch die Form der von jeweils einer Schraubennut und einem Rippenzwischenraum gebildeten V-förmigen Arbeitskammer an der Eingriffsstelle von Rippe und Nut, wodurch sich je nach der Grundform der Nutkontur sehr unterschiedliche Eigenschaften der Maschine ergeben. Dabei lassen sich drei Grundformen für die Nutkontur unterscheiden:

a) die festpunkterzeugte Kontur, bei der jede Nutkonturhälfte einer Epitrochoide folgt, die durch den radial äußersten Punkt der Rippenkontur des anderen Rotors erzeugt ist,

b) die keisbogenförmige Kontur, bei der jede Nutkontur einem Kreisbogen folgt, dessen Mittelpunkt auf dem Teilkreis des Schraubennutenrotors liegt, und

c) die wanderpunkterzeugte Kontur, bei der jede Nutkonturhälfte in einer Radialebene zu den Achsen der Rotoren einer Kurve folgt, die durch einen Radiusvektor erzeugt ist, der vom Schnitt-

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punkt des Teilkreises des Schraubennutenrotors der Verdichtung eine erhebliche Beschleunigung und mit einer Radiallinie durch das achsnahe Ende einen Druckzuwachs erfährt, falls die Nut in axialer der Nutkonturhälfte ausgeht und dessen Länge Richtung nicht vollständig entleert werden kann,
von der achsfernen Zone zur achsnahen Zone Im Vergleich zur Kreisbogenkontur ergibt bei glei-

hin stetig abnimmt. 5 chen Rotorabmessungen und gleicher Umfangsweite

der Schraubennuten in der achsfernen Zone die wan-

Die festpunkterzeugte Nutkontur ergibt bei groß- derpunkterzeugte Kontur ein kleineres Verdrängungstem Verdrängungsvolumen ohne das Auftreten eines volumen. Außerdem sind bei ihr die Blasspalte um Blasspaltes zugleich die längste Eingriffslinie zwischen ein Mehrfaches größer. Die Abdichtungslinie zwischen den Rotoren und dadurch die größten Leckverluste. io den Rotoren in deren Eingriffsbereich ist jedoch die Ferner kommen die radial äußersten Teile der Rip- kürzeste, so daß die Leckverluste von den V-förmipen des Schraubenrippenrotors und des Schrauben- gen Arbeitskammern direkt zur Niederdruckseite der nutenrotors beim Eingriff in eine derart nahe Dicht- Maschine einen Minimalwert erreichen. Ebenso findet lage zueinander, daß bei unzureichender Synchroni- keine unmittelbare Berührung zwischen den achssierung der Rotoren die Gefahr einer unmittelbaren 15 fernen Teilen der Schraubenrippen und der Schrau-Berührung besteht, die Beschädigungen der mit- bennuten statt, so daß keine Gefahr von Beschädiwirkenden Konturzonen und dadurch Leckspalte gungen besteht. Ein Nutenrotor mit wanderpunktlängs der gesamten Flanken zwischen den V-förmigen erzeugter Kontur nimmt ein positives Drehmoment Kammern und der Niederdruckseite hervorrufen kön- . auf, wodurch die Axialkräfte auf die zusammenwirnen, welche die Maschine praktisch unbrauchbar 20 kenden Rotoren gleichgerichtet sind und die Gefahr machen. Die Gefahr einer unzureichenden Syn- von Störungen in der Synchronisation vermindert ist, chronisierung entsteht, wenn der Rippenrotor ein so daß bei wanderpunkterzeugter Kontur mit sehr negatives Drehmoment aufnimmt, wodurch die Axial- geringem Spiel zwischen den Rotoren gearbeitet werkräfte auf die Rotoren gegengerichtet sind. Weiterhin den kann. Auch entstehen keine taschenförmigen entstehen taschenförmige Verlängerungen der V-för- 25 Verlängerungen der V-förmigen Arbeitskammern, migen Arbeitskammern, die beim Betrieb der Ma- und das Problem der Entleerung solcher Taschen schine als Verdichter nicht unmittelbar in die Hoch- entfällt. Der Eingriff zwischen den Rotoren erfolgt drucköffnung entleert werden können, was zu über- nicht innerhalb einer einzigen Radialebene, so daß mäßigen Biegebeanspruchungen der rippenförmigen das in der Schraubennut eingeschlossene Arbeits-Teile zwischen den Nuten des Schraubennutenrotors 30 medium in der letzten Phase der Verdichtung keiner- und letztlich deren Bruch führen kann. lei Beschleunigung und keinerlei Druckanstieg wie

Im Vergleich zur festpunkterzeugten Kontur ergibt bei den anderen Nutkonturen erfährt und die Entbei gleichen Rotorabmessungen und gleicher Um- leerung der Schraubennuten erheblich gleichmäßiger fangsweite der Schraubennuten in der achsfernen und ruhiger vor sich geht.

Zone die kreisbogenfönnige Nutkontur ein kleineres 35 Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die fest-Verdrängungsvolumen, jedoch ist die Abdichtungs- punkterzeugte Nutkontur mit der Kreisbogenkontur linie zwischen den Rotoren erheblich kürzer, so daß und die Kreisbogenkontur mit der wanderpunktdie Leckverluste von der Arbeitskammer zur Nieder- erzeugten Nutkontur zu kombinieren. Im ersteren druckseite der Maschine geringer sind. Ferner ent- Fall entsteht am Schraübennutenrotor ein erhebliches steht bei der Kreisbogenkontur zwischen den benach- 40 Drehmoment, und die rippenförmigen Teile zwischen barten V-förmigen Arbeitskammern ein Blasspalt. den Schraubennuten werden stark auf Biegung bean-Außerdem kommen die achsfernen Zonen des Schrau- sprucht. Die zweite Kombination, die aus der bereits benrippenrotors und des Schraubennutenrotors nie- obengenannten britischen Patentschrift 1 010 666 bemals in abdichtende Nähe zueinander, so daß die Ge- kannt ist, führt zu keinem ausreichenden Verdrängerfahr einer Beschädigung der Rotoren durch unmittel- 45 volumen, und der Gesamtwirkungsgrad ist unbefriebare gegenseitige Berührung erheblich geringer ist, digend. Beide Kombinationen sind schlechter als die so daß bei einer Beschädigung der Nutkanten des reine Kreisbogenkontur, weshalb sie ebenso wie die Nutenrotors Leckspalte nur längs des gesamten rein festpunkterzeugte und die rein wanderpunkt-Sohlenteiles der Rippen des Schraubenrippenrotors erzeugte Kontur keinen Eingang in die Praxis finden entstehen. Der Schraubennutenrotor mit Kreis- 50 konnten.

bogenkontur nimmt theoretisch keiu Drehmoment Alle bisher bekannten Konturformen mindern die

auf; es treten jedoch infolge der dynamischen Kräfte Betriebssicherheit und/oder den Wirkungsgrad der des Arbeitsmediums ständig Pulsationen um den Maschine beträchtlich.

O-Wert auf, was unerwünscht ist. Um eine gleich- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im

bleibende Richtung des Drehmoments und damit die 55 Hinblick auf den volumetrischen Wirkungsgrad und Richtung der Axialkraft auf den Schraubennuten- die Betriebssicherheit eine optimale Konturform für rotor sicherzustellen, wird dieser Rotor deshalb in der die Schraubennuten und -rippen der Rotoren einer Praxis mit über den Teilkreis hinausragenden An- Rotationskolbenmaschine der eingangs genannten Art ι Sätzen versehen, so daß er ein positives Drehmoment zu schaffen.

i aufnimmt. Taschenförmige Verlängerungen der 60 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- ^; V-förmigen Arbeitskammern sind nicht vorhanden. löst, daß die andere Nutkonturhälfte des Schrauben-Andererseits wird jedoch eine jede Schraubennut, nutenrotors mindestens zum größten Teil als Epiwenn die Eingriffsstelle zwischen den Rotoren im trochoide ausgebildet ist und diese Nutkonturhälfte Verdichterbetrieb die hochdruckseitige Gehäusestirn- bei Ausbildung der Rotationskolbenmaschine als Verwand erreicht, augenblicklich längs der ganzen trans- 65 dichter nachlaufend und bei Ausbildung der Roversalen Längen der Flanken der Schraubennut ge- tationskolbenmaschine als Expansionsmaschine vorschlossen, was zur Folge hat, daß das in einer Nut laufend ist.
eingeschlossene Arbeitsmedium in der letzten Phase Es werden also die beiden extremen Konturformen,

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nämlich die Epitrochoide (punkterzeugte Kontur) Teilkreises liegende Ansätze 20 gebildet. Jede Schrau-

und die . wanderpunkterzeugte Kontur miteinander bennut 16 hat, in einer zur Rotorachse normalen

kombiniert. Dabei folgen die Konturen der Schrau- Schnittebene betrachtet, eine Kontur, die sich aus

benrippen des anderen Rotors den' Hüllkurven, zwei zwischen der am Nutgrund liegenden achsnahen

welche von den Konturen der Schraubennuten er- 5 Zone und der am Kopf der Ansätze liegenden achs-

zeugt werden, wenn die Schraubenrippen und -nuten fernen Zone erstreckenden konkav verlaufenden Nut-

bei der Drehung der Rotoren in und wieder außer konturhälften 22 und 24 zusammensetzt.

Eingriff gelangen. Die Schraubenrippen 12 haben einen Umschlin-

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile er- gungswinkel von etwa 300° und liegen mit ihren

zielt: *° Hauptteilen außerhalb des zugehörigen Teilkreises 26.

Die Axialkräfte haben an beiden Rotoren gleiche Zwischen den Schraubenrippen 12 sind innerhalb des Richtung, was zu einer hohen mechanischen Be- Teilkreises Ausnehmungen 28 zur Aufnahme der Antriebssicherheit selbst dann führt, wenn aus Gründen · sätze 20 des Schraubennutenrotors 14 vorgesehen, eines hohen volumetrischen Wirkungsgrades ein sehr · Jede Schraubenrippe 12 hat, in einer zur Rotorachse kleines Spiel zwischen den Nuten bzw. Rippen- 15 normalen Schnittebene betrachtet, eine Kontur, die flanken der Rotoren vorhanden ist. Die Dichtlinie im sich aus zwei zwischen dem am Grund der Ausneh-Eingriffsbereich der Rotoren ist kurz, was ebenfalls mung 28 liegenden achsnahen Zone und der am den.volumetrischen Wirkungsgrad begünstigt. Durch Rippenkopf liegenden achsfernen Zone erstreckendas große Verdrängervolumen können die Abmessun- den konvex verlaufenden Rippenkonturhälften 30 und gen der Maschine entsprechend klein gehalten wer- ao 32 zusammensetzt.

den und nur geringe mechanische und dynamische Pfeile 34 und 36 geben die Drehrichtung der Ro-Verluste entstehen. Taschenförmige Verlängerungen toren bei Ausbildung der Rotationskolbenmaschine der V-förmigen Arbeitskammern haben eine so vor- als Verdichter an. Bei Ausbildung der Maschine als teilhafte Gestalt, daß ihr Gesamtvolumen verhältnis- Expansionsmaschine drehen die Rotoren in entgegenmäßig gering ist und sie so vorteilhaft entleert wer- 35 gesetzter Richtung.

den können, daß praktisch kein Biegemoment auf die Die Nutkonturhälfte 24 jeder Schraubennut 16

zwischen den Schraubennuten verbleibenden rippen- folgt im gesamten Bereich zwischen dem achsnahen

förmigen Teile des Nutenrotors und nur ein vernach- und dem achsfernen Ende einer Epitrochoide, die

lässigbar kleines Drehmoment auf die Rotoren aus- durch den achsfernen Scheitelpunkt 38 der Kontur

geübt wird. 30 der Schraubenrippe 12 erzeugt ist (s. auch F i g. 2 a

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in und 2 b). Die andere Nutkonturhälfte 22 der Schrau-

den Unteransprüchen beschrieben. bennuten 16 besteht aus einem inneren kreisbogen-

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes förmigen Abschnitt, dessen Mittelpunkt 40 außerhalb

werden nachstehend an Hand der Zeichnung -näher des Teilkreises 18 auf einer durch das achsnahe Ende

erläutert. Es zeigt 35 dieser Nutkonturhälfte verlaufenden Radiallinie 42

F i g. 1 in schematischer Darstellung einen Teil- liegt, und aus einem an den inneren Abschnitt tan-

querschnitt durch ein Rotorpaar einer Rotations- gential anschließenden äußeren Abschnitt, der sich

kolbenmaschine mit einer ersten Ausbildungsform über den Teilkreis 18 hinaus erstreckt, so daß die ge-

der Schraubenrippen- bzw. Schraubennutenkontur, samte Nutkonturhälfte 22 als durch einen Radius-

F i g. 2, 2 a bis 2 d in verkleinerter Darstellung den 4° vektor beschrieben angesehen werden kann, der

Teilquerschnitt nach F i g. 1, jedoch in anderen Ein- vom Schnittpunkt 44 des Teilkreises 18 mit der Ra-

griffsstellungen der Rotoren, diallinie 42 ausgeht und dessen Länge vom achs-

F i g. 3 die Ansicht eines mit einer Rippenkontur fernen zum achsnahen Ende hin stetig abnimmt,

nach F i g. 1 und 2 ausgebildeten Schraubenrippen- Die Rippenkonturhälfte 32 der Schraubenrippen

rotors in axialer Erstreckung mit strichpunktiert ein- 45 12 folgt vom achsfernen Scheitelpunkt 38 bis zum

gezeichneter Dichtlinie im Eingriffsbereich mit dem Teilkreis 26 einer Epitrochoide, die . durch den

Schraubennutenrotor, Schnittpunkt 46 (F i g. 2 a) der Nutkonturhälfte 24

F i g. 4 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des einer Schraubennut 16 mit dem Teilkreis 18 des Volumens der sich bildenden Tasche von der Winkel- Schraubennutenrotors 14 erzeugt ist. Die andere Konstellung des Schraubenrippenrotors wiedergibt und 5° turhälfte 30 der Schraubenrippe 12 folgt der Hüli-

F i g. 5 einen Teilquerschnitt ähnlich F i g. 1 mit kurve der Nutkonturhälfte 22 der Schraubennut 16.

einer abgeänderten Ausführungsform der Schrauben- Wie dem Fachmann bekannt ist, bilden die Schrau-

rippen- bzw. Schraubennutkontur. benrippen und -nuten der Rotoren einer solchen Ro-

Gemäß der Darstellung in den Fig. 1, 2a bis 2d tationskolbenmaschine zusammen mit der Gehäusesind ein Schraubenrippenrotor 10 mit vier in bekann- 55 wandung V-förmige Arbeitskammern, von denen ein ter Weise schraubenförmig um einen Kern verlaufen- Schenkel aus einer Nut des Schraubennutenrotors und den Schraubenrippen 12 und ein Schraubennutenrotor der andere Schenkel aus dem Zwischenraum zwi-14 mit sechs schraubenförmig in einem zylindrischen sehen zwei Rippen des Schraubenrippenrotors be-Grundkörper eingeschnittenen Schraubennuten 16 steht. Diese Schenkel werden auf der Außenseite von versehen. Die Rotoren 10,14 haben angenähert gleich 60 der der Nutkonturhälfte 24 entsprechenden Nutflanke großen Außendurchmesser und werden von einem des Schraubennutenrotors 14 und der der Rippen-(nicht dargestellten) Gehäuse mit achsparallelen, ein- konturhälfte 30 entsprechenden Rippenflanke des ander schneidenden Bohrungen entsprechender Schraubenrippenrotors 10 und auf der Innenseite von Durchmesser umschlossen. der der Nutkonturhälfte 22 entsprechenden Nutflanke

Die Schraubcnnuten 16 haben einen Umschlin- 65 des Schraubennutenrotors 14 und der der Rippen-

gungswinkcl von etwa 200° und liegen mit ihren konturhälfte 32 entsprechenden Rippenflanke, des

Haupttcilcn innerhalb des zugehörigen Teilkreises 18. Schraubenrippenrotors 10 begrenzt. Da die Nut- bzw.

Zwischen den Schraubennuten 16 sind außerhalb des Rippenkonturhälften 24 und 32 punkterzeugt sind,

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ergibt sich kein Blasspalt zwischen benachbarten ' Diagramm deutlich erkennen läßt, beträgt dieses ein-

V-förmigen Kammern, abgesehen von dem vernach- geschlossene Volumen bei der erfindungsgemäßen

lässigbar kleinen Blasspalt, der durch die Ansätze 20 Konturgestaltung nur etwa 8 % des eingeschlossenen

des Schraubennutenrotors 14 entsteht. Volumens bei einem Verdichter gleicher Abmes-

Wie aus Fig. 1 sowie den Fig. 2b bis 2d er- 5 sung mit symmetrischer punkterzeugter Kontur,

sichtlich ist, entsteht im Eingriffsbereich der Ro- F i g. 5 zeigt eine abgeänderte Ausbildungsform

toren zwischen der Nutkonturhälfte 24 und der Rip- der Rippen- bzw. Nutkonturen, wobei für mit der

penkonturhälfte 32 eine Saugtasche 48, die es erfor- Ausführungsform nach F i g. 1 übereinstimmende

derlich macht, den in der Hochdruckstirnwand des Teile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.

Gehäuses befindlichen Teil der Hochdrucköffnung 50 10 Im Unterschied zu F i g. 1 hat die Kontur der

mit einer in den Fig. 2a bis 2d strichpunktiert ange- Schraubennuten 16 nach Fig. 5 einen sich in der

deuteten Leitwand 52 zu versehen, welche die Saug- achsnahen Zone zwischen den Punkten erstreckenden

tasche 48 abdeckt. Die Leitwand 52 deckt jedoch in · Sohlenteil in der Form eines Kreisbogens mit dem

bestimmten Winkelstellungen der Rotoren auch eine Radius r, dessen Mittelpunkt im Schnittpunkt des

auf der anderen Seite des achsfernen Scheitelpunktes 15 Teilkreises 18 mit der durch den achsnahen Punkt

38 gebildete Drucktasche 54 ab, so daß diese nicht 64 der Schraubennutkontur verlaufenden Radiallinie

vollständig zur Hochdrucköffnung entleert werden 42 liegt. Der Kreisbogen erstreckt sich symmetrisch

kann. F i g. 2 a zeigt jene Winkelstellung der Rotoren, zur Radiallinie 42 mit einem Bogenwinkel β von 20

in welcher die Drucktasche 54 gerade gegen den in bis 30°. Auf die Radiallinie 42 projiziert, beträgt die

der Mantelwandung des Gehäuses befindlichen Teil 20 radiale Erstreckung jeder ,Bogenhälfte daher nur 2,5

der Hochdrucköffnung abgeschlossen wird und die bis 5 % der gesamten radialen Erstreckung der beiden

Ausbildung der Saugtasche 48 beginnt. In der Win- Nutkonturhälften vom achsnahen Punkt 64 bis zum

kelstellung nach Fig. 2b ist die Drucktasche 54 Teilkreis 18.

außer Verbindung mit dem in der Hochdruckstirn- Die Rippenkontur der entsprechenden Scheitelwand des Gehäuses gelegenen Teil der Hochdruck- 35 seite an den Schraubenrippen 12 zwischen den Punköffnung gelangt. In der Winkelstellung nach Fig. 2c ten 66 und 68 ist in gleicher Weise als Kreisbogen hat die Drucktasche 54 auf das Volumen Null abge- ausgebildet, dessen Mittelpunkt 70 am Teilkreis 26 nommen. In der Winkelstellung nach Fig. 2b ist des Schraubenrippenrotors 10 liegt und der sich über schließlich die Saugtasche 48 auch radial mit der den gleichen Winkel β erstreckt. Durch Ausspanin-Niederdruckseite der Maschine in Verbindung ge- 30 gen 72 und 74, die sich von den Endpunkten 66 bzw. langt.. 68 zur Bogenmitte hin erstrecken, sind jedoch Teile Die Fig. 2a bis 2c lassen erkennen, daß der Be- des Kreisbogens weggeschnitten, so daß nur eine rührungspunkt 56 zwischen der Nutkonturhälfte 22 schmale, flache Dichtleiste 76 im Scheitel der Rippen- und der Rippenkonturhälfte 30 bei der Drehung der kontur verbleibt.

Rotoren in Richtung der Pfeile 34,36 stetig in die 35 Der an den Sohlenteil anschließende Teil der

Schraubennut 16 hineinwandert, so daß das Volumen Nutkonturhälfte 24, der sich vom Punkt 62 bis zum

der Drucktasche 54 abnimmt und, was noch wich- Teilkreis 18 des Schraubennutenrotors 14 erstreckt,

tiger ist, auch der dem Druck des in der Drucktasche setzt sich aus einem im Punkt 78 vor dem Teilkreis

54 eingeschlossenen Arbeitsmediums ausgesetzte Be- . endenden Hauptabschnitt, welcher durch den Punkt

reich der Nutkonturhälfte 22 verkleinert wird. In- 40 66 der Rippenkontur des Schraubenrippenrotors 10

folge dieser Wanderung des Berührungspunktes 56 erzeugt ist, und einem dann bis zum Teilkreis 18 im

übt das in der Drucktasche 54 eingeschlossene Ar- Punkt 46 reichenden Abschnitt in Form einer Ge-

beitsmedium praktisch kein Biegemoment auf die raden zusammen, die durch die Rotorachse 80 ver-

zwischen den Schraubennuten stehengebliebenen läuft. Die radiale Erstreckung dieses Abschnitts be-

Teile des Schraubennutenrotors 14 aus, wie dies der 45 trägt ungefähr 15 % der radialen Erstreckung der ge-

FaIl wäre, wenn die Nutkonturhälfte 22 punkterzeugt samten Nutkonturhälfte 24.

oder kreisbogenförmig wäre, wobei sich dann die Der am anderen Ende des Sohlenteils anschlie-Drucktasche 54 bis zur Abnahme ihres Volumens auf ßende Teil der Nutkonturhälfte 22, der sich vom Null stets außen bis zum Teilkreis 18 erstrecken Punkt 60 bis zum Teilkreis 18 erstreckt, hat die Form würde. 50 eines Kreisbogens mit einem Radius R, dessen F i g. 3 zeigt den Verlauf der Dichtlinie 53 am Mittelpunkt 82 außerhalb des Teilkreises 18 auf einer Schraubenrippenrotor 10 im Eingriffsbereich der Ro- Geraden durch die Punkte 60 und 44 in einer soltoren. Diese Abdichtlinie ist im Vergleich mit sym- chen Entfernung liegt, daß die Tangente an diesem metrischen punkterzeugten Nutkonturhälften verhält- Kreisbogen im Schnittpunkt mit dem Teilkreis 18 nismäßig kurz und auch kürzer als bei symmetrischer 55 durch die Rotorachse 80 verläuft.
Kreisbogenkontur. Dadurch wird der volumetrische Der sich an den Punkt 66 radial nach einwärts anWirkungsgrad der Maschine begünstigt. schließende Abschnitt der Rippenkonturhälfte 32 ist Im Diagramm nach F i g. 4 ist die Änderung des zum Teil durch den Punkt 78 der Nutkonturhälfte 24 Volumens V der Drucktasche 54 in Abhängigkeit punkterzeugt und zum Teil durch den sich zum Teilvon der Winkelstellung « des Schraubenrippenrotors 60 kreis 18 hin an den Punkt 78 anschließenden Ab-10 durch die Kurve A dargestellt. Die Abszissen- schnitt der Nutkonturhälfte 24 wanderpunkterzeugt. werte a, b, c, d entsprechen Winkelstellungen der Demgegenüber ist der sich an den Punkt 68 radial Fig. 2a bis 2d. Die Kurve B zeigt im Vergleich die nach einwärts anschließende Abschnitt der Rippen-Volumenänderung einer entsprechenden Druck- konturhälfte 30 durch den außerhalb des Punktes 60 tasche bei symmetrischer punkterzeugter Nutkontur. 65 gelegenen Teil der Niitkonturhälfte 22 wanderpunkt-Die Winkelstellung b entspricht dem Volumen, das erzeugt.

tatsächlich eingeschlossen ist und niemals durch die Der Punkt 78 auf der Nutkonturhälfte 24 liegt

HochdriickülTnung entleert werden kann. Wie das dort, wo der sich radial nach einwärts anschließende

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geradlinige Abschnitt dieser Konturhälfte bei vollem spalt so klein wie möglich zu halten und das Ver-

Eingriff zwischen Rippe und Nut eine Tangente an dichtungsvermögen der Maschine nicht zu vermin-

den punkterzeugten Teil der Rippenkonturhälfte 32 dem.

im Berührungspunkt mit dem Punkt 78 bildet. Damit Die Ansätze 20 am Schraubennutenrotor 14 sind sich die Rotoren 10,14 ungehindert drehen können, 5 so geformt, daß ihre äußersten Umfangsteile mögdarf der außerhalb des Punktes 78 gelegene Abschnitt liehst rasch in den maximalen Durchmesser des der Nutkonturhälfte 24 nicht über diese Tangente Schraubennutenrotors übergehen, so daß die von den hinaus vorspringen. Ansätzen hervorgerufene Vergrößerung des Blas-

Um eine für die mechanische Betriebssicherheit un- Spaltes in geringstmöglichen Grenzen bleibt. Die

erwünschte Punkterzeugung der Rippenkonturhälfte io Ansätze 20 können mit Ausnehmungen versehen sein,

- 32 in der Nähe des Teilkreises 26 zu vermeiden, soll um eine Labyrinthdichtung zur Gehäusewandung zu

der Winkel y zwischen der Tangente an den Teilkreis schaffen.

18 des Schraubennutenrotors 14 und der Tangente an Um bei direkter Flankenberührung der Rotoren die Nutkonturhälfte 24 im Schnittpunkt des Teil- die mechanische Betriebssicherheit zu gewährleisten, kreises 18 mit dieser Flanke nicht größer als 90° 15 sind die Rippenkonturhälften 30, 32 so geformt, daß sein. Je kleiner dieser Winkel y ist, desto größer wird zwischen diesen Konturhälften und den von den Nutjeedoch der Querschnitt des Blasspaltes. Aus diesem konturhälften 22, 24 erzeugten Hüllkurven ein Spiel Grunde empfiehlt es sich, den Winkel γ möglichst verbleibt, das längs seiner Erstreckung rings um die nahe bei 90° zu wählen. Er wird genau 90°, wenn Achse des Schraubenrippenrotors 10 in der Nähe von der beim Teilkreis 18 liegende äußere Abschnitt der 20 dessen Teilkreis 26 wenigstens an der Rippenkontur-Nutkonturhälfte 24 längs einer Geraden durch die hälfte 30, die mit der Nutenkonturhälfte 22 zusam-Rotorachse 80 verläuft. ·> menwirkt, auf ein Minimum abnimmt. Hierdurch

Die von den Aussparungen 72, 74 am Rippen- werden die folgenden Vorteile erzielt:

scheitel gebildete Dichtleiste 76 hat in Verbindung Die Flankenteile der Schraubenrippen und -nuten

mit dem zwischen den Punkten 60 und 62 liegenden as haben in den Berührungspunkten die gleiche Um-

Sohlenteil der Nutenkontur 22, 24 den Vorteil, daß fangsgeschwindigkeit, so daß keine Stoßberührung

eine eventuelle Beschädigung durch leichte Beruh- und somit auch keine Schwingungen der Rotoren

rung zwischen dem Rippenscheitel und der Gehäuse- auftreten können. Weiterhin wird die Gefahr einer

wandung keine wesentliche Vergrößerung der Leck- Berührung zwischen den Rotorscheiteln, wie sie bei

strömung von der V-förmigen Arbeitskammer zur 30 punkterzeugten Konturen auftritt, vermieden, wo-

Niederdruckseite der Maschine zur Folge hat. Der ' durch dem Entstehen von spürbaren Blasspalten

Winkel β der kreisbogenförmigen Konturabschnitte zwischen der V-förmigen Arbeitskammer und der

soll jedoch so klein wie möglich sein, um den Blas- Niederdruckseite der Maschine vorgebeugt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine in Anwendung als Verdichter oder Expansionsmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem Schraubenrippenrotor und einem Schraubennutenrotor, wobei der Schraubennutenrotor in einer achsnormalen Ebene einen Nutenquerschnitt hat, dessen Kontur sich aus zwei Hälften zusammensetzt, die sich zwischen der achsnahen und der achsfernen Zone erstrecken, wobei die eine Nutkonturhälfte mindestens zum größten Teil durch einen Vektor erzeugt ist, der vom Schnittpunkt des Teilkreises des Schraubennutenrotors mit einer Radiallinie durch das achsnahe Ende dieser Nutkonturhälfte ausgeht und dessen Länge von der achsfernen Zone zur achsnahen Zone hin .stetig abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Nutkonturhälfte (24) des Schraubennutenrotors (14) mindestens zum größten Teil als Epitrochoide ausgebildet ist und diese Nutkonturhälfte (24) bei Ausbildung der Rotationskolbenmaschine als Verdichter nachlaufend und bei Ausbildung der Rotationskolbenmaschine als Expansionsmaschine vorlaufend ist.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Epitrochoide ausgebildete Nutkonturhälfte (24) des Schraubennutenrotors (14) einen vom Teilkreis radial nach innen mit weniger als 25%, vorzugsweise etwa 15 %, der Tiefe der Schraubennut (16) sich erstreckenden Abschnitt aufweist, der von einem Vektor beschrieben ist, welcher vom Schnittpunkt (44) des Teilkreises (18) mit einer Radiallinie (42) durch das achsnahe Ende dieser Nutkonturhälfte ausgeht und dessen Länge vom achsnahen bis zum achsfernen Punkt dieses Abschnittes, in welch letzterem der Vektor eine Normale an den kleineren Abschnitt bildet, stetig abnimmt.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Teilkreis radial nach innen sich erstreckende Abschnitt der als Epitrochoide ausgebildeten Nutkonturhälfte (24) des Schraubennutenrotors (14) im achsfernen Bereich die Neigung einer Tangente aufweist, welch letztere durch die Rotorachse (80) verläuft.

4. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die als Epitrochoide ausgebildete Nutkonturhälfte (24) des Schraubennutenrotors (14) einen sich vom achsnahen Punkt radial nach auswärts erstreckenden Abschnitt (64, 62) in Form eines Kreisbogens mit einem Zentrum im Schnittpunkt (44) zwischen dem Teilkreis (18) und der Radiallinie (42) aufweist.

5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Epitrochoide ausgebildete Nutkonturhälfte (24) des Schraubennutenrotors (14) eine zwischen 2,5 und 5% der Tiefe der Schraubennut betragende Radialerstrekkung besitzt.

6. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubennutenrotor (14) zwischen den Schraubennuten (16) mit außerhalb seines Teilkreises (18) liegenden Ansätzen (20) versehen ist und der Schraubenrippenrotor (10) zwischen den Schraubenrippen (12) entsprechende, innerhalb seines Teilkreises (26) liegende Ausnehmungen (28) aufweist.

7. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die bei Ausbildung der Rotationskolbenmaschine als Verdichter vorlaufende Rippenkonturhälfte (30) des Schraubenrippenrotors (10) so geformt ist, daß sie gegenüber der von der zusammenwirkenden Nutkonturhälfte (22) des Schraubennutenrotors (14) erzeugten Hüllkurve abweicht, wobei diese Abweichung entlang der Rippenkonturhälfte (30) variiert und in der Nähe des Teilkreises (18) des Schraubennutenrotors (14) ein Minimum erreicht.