DE19603669C2

DE19603669C2 - Rotationskolbenmaschine mit Dichtstangen

Info

Publication number: DE19603669C2
Application number: DE19603669A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Densch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-15
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2016-02-03
Also published as: DE59704045D1; DE19603669A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine mit Dichtstangen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Rotationskolbenmaschine ist durch die WO 88/05119 bekannt. Bei der ferner aus der US-A-3 809 026 vorbekannten Rotationskolbenmaschine mit Dichtungssätzen sind die Rotoren im Querschnitt elliptisch und die Dichtungssätze aus im Querschnitt teilweise runden Dichtstangen aufgebaut, die über ein Verbindungsteil starr miteinander verbunden sind. Aufgrund dieser Konstruktion liegt im allgemeinen nur eine der zwei Dichtstangen eines Dichtungssatzes an den Mantelflächen der Rotoren an, die andere Dichtstange steht frei und ohne Anlage vor, in Fig. 8 der genannten Patentschrift ist dies dargestellt. Die Dichtleisten sind somit nicht geführt, schlagen bei Betrieb hin und her und müssen durch zusätzliche Hilfsmittel, wie beispielsweise den Innendruck, in die Dichtposition gebracht werden. Ein weiterer Nachteil besteht in der außerordentlich hohen Reibung zwischen den starren Dichtstangen und den Drehkolbenumfangsflächen, wobei jeder Drehkolben von den Dichtstangen mindestens zweifach berührt ist. Ähnliche Nachteile hinsichtlich der Dichtungsreibung weisen auch die aus der französischen Patentschrift Nr. 657 191 und der EP 0 339 034 B1 vorbekannten Rotationskolbenmaschinen auf. Bei der Ausführung nach der französischen Patentschrift Nr. 657 191 sorgen Innendruck, Fliehkraft und in Reibrichtung starre Dichtstangen für erhöhte Reibung ebenso wie bei der Ausführung nach EP 0 339 034 B1, bei der durch das keilförmige Profil der starren Dichtstangen in Verbindung mit dem Innendruck erhöhte Reibung entsteht.

Hier setzt die Erfindung ein. Sie hat es sich zum Ziel gemacht, das Dichtungssystem einer speziellen Rotationskolbenmaschine, die einen inneren, radial durch mindestens vier Drehkolben begrenzten Arbeitsraum aufweist, zu verbessern.

Hiervon ausgehend schlägt die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor, bei der gattungsgemäßen Drehkolbenmaschine Dichtungssätze aus Positionierteilen und Dichtstangen zu verwenden, bei denen jedes Positionierteil aus zwei einander gegenüberliegend parallelen Führungswalzen besteht, die durch mindestens ein Verbindungsteil miteinander verbunden sind und die sich in drehkolbenseitigen Nuten und/oder Stufen bewegen und dabei durch führungswalzenseitige Bohrungen, Zapfen oder Nasen die um ihre Längsachse frei drehbaren Dichtstangen mit kreisförmigen Querschnitten in ihrer Lage zu den Spalt S bildenden Drehkolbenumfangsflächen halten und sich dabei selbst zentrieren, wobei die Führungswalzen im Bereich des drehkolbenseitigen Nutgrundes oder Stufengrundes durch Kreisbögen begrenzte Profilquerschnitte (46) haben und in diesem Bereich eng am Nutgrund (68) oder Stufengrund (70) entlang geführt werden. Man kann die Führungswalzen auch als durchmesservergrößerte, sich nicht mitdrehende Dichtstangenteilstücke verstehen, wobei die Führungswalzen als Lagerköpfe für die drehbaren Dichtstangenteilstücke oder Dichtstangenmittelstücke dienen, durch Verbindungsteile miteinander verbunden sind und in drehkolbenseitigen Nuten und/oder Stufen bewegt werden.

Derartige Dichtstangen sind einfach ausgebildete und sehr einfach herzustellende Teile, sie lassen sich axial im Spaltbereich zwischen zwei benachbarten Drehkolben einschieben und somit einfach montieren. Sie können dadurch auch einfach ausgetauscht werden, indem eine Stirnwand des Gehäuses entfernt wird. Die Dichtstangen sind mit den Drehkolben, die sie gegeneinander abdichten, nicht fest verbunden, vielmehr werden sie durch in die Spalten benachbarter Drehkolbennuten oder Stufen eingeschobene Positionierteile an ihrem Platz gehalten. Dabei befindet sich die eine der beiden Führungswalzen eines Positionierteils auf der einen Seite eines Spaltes und die andere Führungswalze auf der anderen Seite des gleichen Spaltes. Beide Führungswalzen haben so große Querschnittsabmessungen, daß sie nicht durch den Spalt zwischen zwei benachbarten Drehkolbennuten oder Drehkolbenstufen hindurch bewegt werden können und sind durch mindestens ein Verbindungsteil miteinander verbunden. Aufgrund des sie verbindenden durch den Spalt hindurchgreifenden Verbindungsteils können sich die beiden Führungswalzen eines Positionierteiles nicht voneinander entfernen. Sie werden daher im allge meinen axial zwischen zwei benachbarten Drehkolben eingeschoben oder entfernt. Die Führungswalzen können Bohrungen oder Zapfen oder Nasen aufweisen, mit denen sie die Dichtstangen in ihrer Lage zum Spalt zwischen zwei benachbarten Drehkolben halten ohne sie an einer Drehbewegung um die Dichtstangenlängsachse zu hindern.

Der Spalt zwischen zwei benachbarten Drehkolben wird durch die Kreisbögen mit zwei unterschiedlichen Radien begrenzt, die auch die Drehkolbenquerschnitte begrenzen. Je nach Relativposition zweier benachbarter Drehkolben zueinander, wobei die Hauptachsgeraden von deren in einer Ebene befindlichen Querschnitten immer senkrecht zueinander stehen, wird der Spalt begrenzt durch einen Kreisbogen mit großem Radius R auf der einen Seite und einem Kreisbogen mit kleinerem Radius r auf der anderen Seite, einer Mischform beider Kreisbögen im Bereich der Verbindungspunkte, oder einem Kreisbogen mit kleinerem Radius r auf der einen Seite und einem Kreisbogen mit dem großen Radius R auf der anderen Seite. Beim praktischen Betrieb verändert sich also die Form des Spaltes ständig. Um zu gewährleisten, daß die Dichtstangen eines Dichtungssatzes in allen Drehpositionen der Drehkolben zu deren Umfangsflächen mit genügender Enge geführt werden, muß sich die eigentliche Spaltbreite des Spaltes periodisch ändern, da ja die beiden Führungswalzen eines Positionierteils durch das Verbindungsteil immer gleichen Abstand voneinander haben. Die eigentliche Spaltbreite muß dann am größten sein, wenn die Drehkolbenhauptachsgerade mit der Achsverbindungslinie zweier benachbarter Drehkolbenwellen in einer Querschnittsebene einen Winkel Phi von 45° einschließt, die Drehkolben befinden sich dann in V- Stellung. Ist der Winkel Phi = 0°, muß die eigentliche Spaltbreite des Spaltes am kleinsten sein, die Drehkolben binden sich dann in T-Stellung. Bei Betrieb ist die in V-Stellung an den Dichtstangen angreifende Beschleunigung am größten und in T-Stellung am kleinsten bei größter Geschwindigkeit. In diesen beiden Extremstellungen der Drehkolben, also der V-Stellung und der T-Stellung, sollen die Dichtstangen eines Dichtungssatzes möglichst eng an den Drehkolbenumfangsflächen anliegen, d. h., der kleinstmögliche gegenseitige Abstand beider Dichtstangen eines Dichtungssatzes soll in der T-Stellung der Drehkolben genau so groß sein, wie in der V-Stellung.

Diese geometrische Bedingung kann erreicht werden, wenn die Mittelpunkte der den Querschnitt eines Drehkolbens begrenzenden Kreisbögen mit den Radien r und R auf den Eckpunkten einer Raute liegen und die Mittelpunkte der größeren Kreisbögen den Eckpunkten mit den größeren Rautenwinkeln zugeordnet sind, wobei die größeren Rautenwinkel Alpha um 5° bis 50° größer sind als die kleineren Rautenwinkel Beta. Wenn diese geometrische Bedingung erfüllt ist und ein entsprechender Drehkolben mit seinen Abmessungen R und r und Alpha vorliegt, kann man bei gewähltem Dichtstangendurchmesser d einen notwendigen Achsabstand A zwischen zwei benachbarten Drehkolben ermitteln, bei dem die beiden Dichtstangen eines Dichtungssatzes sowohl in V-Stellung als auch in T-Stellung der Drehkolben eng geführt werden. Das Ermitteln des notwendigen Achsabstandes A kann durch schrittweises vergrößern oder verkleinern desselben erfolgen. Würde man anstelle der Raute ein Quadrat wählen, dann wäre der kleinstmögliche Abstand der Dichtstangen in der T-Stellung immer kleiner als in der V-Stellung. Bei den in EP 0 339 034 B1 gezeigten Drehkolbenquerschnitten in Fig. 5 und Fig. 6 liegen die Mittelpunkte der die Drehkolbenquerschnitte begrenzenden Kreisbögen auf Quadraten.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die veränderte Form gebung der herkömmlichen Drehkolben und Dichtungssätze gut funktionierende, an den Drehkolbenumfangsflächen eng anliegende Dichtstangen aus Rundstangen möglich werden, die sich an den gleichsinnig rotierenden Drehkolben abrollen und deren Reibung an den Drehkolben durch Rollreibung herabgesetzt ist. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen, die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein Schnittbild durch eine Rotationskolbenmaschine nach der Erfindung mit eingelegten Dichtungssätzen und einer Distanzierstange,

Fig. 2 ein Schnitt durch ein Drehkolbenpaar mit Dichtungssatz gemäß Fig. 1,

Fig. 3a-Fig. 3b ein Positionierteil in Vorder- und Seitenansicht mit Zapfen,

Fig. 3c-Fig. 3d ein Positionierteil in Vorder- und Seitenansicht mit Bohrungen,

Fig. 3e-Fig. 3f ein Drehkolbenpaar mit Schnittbild eines Dichtungssatzes mit Nasen,

Fig. 4a-Fig. 4b ein Drehkolbenpaar mit jeweils einer umlaufenden Nut mit Rechteckprofil und Schnittbild eines Positionierteils mit einer Dichtstange,

Fig. 5a-Fig. 5b wie Fig. 4a-Fig. 4b, aber mit zusätzlichen Entlastungsrollen,

Fig. 6a-Fig. 6b wie Fig. 4a-Fig. 4b, aber mit Ausrundung im Nutgrund und zwei Dichtstangen,

Fig. 7a-Fig. 7b ein Drehkolbenpaar mit jeweils zwei ausgerundeten Stufen, zwei Positionierteilen und zwei Dichtstangen,

Fig. 8a-Fig. 8b wie Fig. 7a-Fig. 7b, aber mit zwei Führungswellen und zwei Dichtstangen mit Längsbohrungen,

Fig. 9a-Fig. 9b ein Drehkolbenpaar mit jeweils zwei rechteckigen Stufen, zwei Positionierteilen und zwei rollengelagerten Dichtstangen mit Dichtscheiben,

In Fig. 1 ist schnittbildlich eine Kolbenanordnung 8 einer Roationskolbenmaschine gezeigt, die sich in einem gasdichten Innenraum 4 eines Gehäuses 6 befindet. Sie ist aus vier untereinander gleich ausgebildete Drehkolben 10 aufgebaut, die als gerade Zylinder ausgeführt sind. In Fig. 1 sieht man ihre Querschnitte 20. Die Querschnitte 20 sind durch insgesamt vier Kreisbogenstücke 22, 24 begrenzt, die unterschiedliche Radien, nämlich einen größeren Radius R und einen kleineren Radius r, haben. Dabei liegen die Kreisbogenmittelpunkte der Kreisbogenstücke 22, 24 auf den Eckpunkten 38, 40 einer Raute und die Mittelpunkte der größeren Kreisbögen 24 sind den Eckpunkten 40 mit den größeren Rautenwinkeln zugeordnet, wobei die größeren Rautenwinkel Alpha bzw. α um 5° bis 50° größer sind als die kleineren Rautenwinkel Beta bzw. β. Die Kreisbogenstücke 22, 24 sind abwechselnd an Verbindungspunkten 26 aneinandergesetzt, in diesen gehen sie tangential ineinander über. Jeder Drehkolben 10 hat eine ihm zugeordnete, mit ihm drehfest verbundene im Gehäuse 6 drehgelagerte Welle 16, die durch seine geometrische Mittelachse 14 verläuft. Die einzelnen Wellen sind durch ein Getriebe miteinander drehsynchronisiert, so daß die relative Winkelstellung der einzelnen Drehkolben 10 zueinander erhalten bleibt. Die Drehkolben 10 sind im Sinne eines Pfeils 18 in gleichem Drehsinn drehbar. Die Stirnflächen der Drehkolben 10 sind miteinander fluchtend angeordnet, befinden sich also in jeweils gleichen Ebenen. Die vier Drehkolben 10 begrenzen seitlich durch ihre gekrümmten Umfangsflächen 30 einen inneren Arbeitsraum 28, der an seinen Endbereichen durch Flächen des Gehäuses 6 begrenzt ist, wobei die begrenzenden Flächen durch eine Distanzierstange 2 auf Abstand gehalten werden. Zwischen den benachbarten Drehkolben 10 befindet sich ein Spalt S, dessen eigentliche Spaltbreite S' sich periodisch mit der Verdrehung der Drehkolben 10 ändert. Die Spaltbreite S' ist am größten, wenn die Drehkolbenhauptachsgerade 84 mit der Achsverbindungslinie 86 einen Winkel Phi bzw. ϕ von 45° bildet und sie ist am kleinsten, wenn der Winkel Phi bzw. ϕ gleich 0° ist. Die Abdichtung zwischen benachbarten Drehkolben 10 wird durch Dichtungssätze 32 erreicht, wobei für jeden Spalt S ein Dichtungssatz 32 vorgesehen ist. Die Dichtungssätze 32 sind aus Positionierteilen 34 und Dichtstangen 36 aufgebaut, wobei jedes Positionierteil 34 zwei Führungswalzen 44 aufweist, mit denen es sich im Spaltbereich zwischen den Drehkolben 10 an den benachbarten Drehkolben umfangsflächen über die eingesetzten Dichtstangen (36) abstützt und somit zentriert. Im übrigen sind die beiden Führungswalzen 44 eines Positionierteiles 34 durch mindestens ein Verbindungsteil 50, das zwischen zwei benachbarten drehkolbenseitigen Nuten 64 oder Stufen 66 hindurchgreift, miteinander verbunden und können sich somit nicht voneinander entfernen. Auch weisen die beiden Führungswalzen 44 eines Positionierteils 34 so große Querschnittsabmessungen auf, daß sie nicht durch den Spalt zwischen zwei benachbarten drehkolbenseitigen Nuten oder Stufen hindurch bewegt werden können. Die eigentliche Abdichtung des Spaltes zwischen zwei benachbarten Drehkolben 10 wird mit einer runden Dichtstange 36 erreicht, deren Querschnitt 37 nach außen durch einen Kreis begrenzt ist und die durch Nasen 52 oder Bohrungen 54 und/oder Zapfen 56 der Führungswalzen 44 in ihrer Lage zum Spalt gehalten wird.

Der Achsabstand A zweier benachbarter Drehkolben 10 in Fig. 1 ergibt sich aus den gewählten Dreh kolbenabmessungen R und r und Rautenwinkel Alpha und dem gewählten Dichtstangendurchmesser d und muß so groß sein, daß der kleinstmögliche gegenseitige Abstand E zweier Dichtstangen 36 eines Dichtungssatzes bei der Drehkolbenstellung mit Phi = 45° zwischen der Drehkolbenhauptachsgeraden 84 und der Achsverbindungslinie 86 bzw. bei größter Spaltbreite S' genauso groß ist, wie der kleinstmögliche gegenseitige Abstand dieser Dichtstangen 36 bei der Drehkolbenstellung mit Phi = 0° bzw. bei kleinster Spaltbreite S'.

Das Ermitteln des zugehörigen Achsabstandes A kann durch zeichnerische oder rechnerische Iteration erfolgen. In einem praktischen Beispiel beträgt der große Radius R gleich 60 Millimeter, der kleine Radius r gleich 20 Millimeter, der große Rautenwinkel Alpha gleich 100° und der Dichtstangendurch messer d gleich 7,5 Millimeter. Der ermittelte Achsabstand beträgt 89,2 Millimeter. Eine Rautenseite ist dabei immer so groß, wie die Differenz R - r, im angeführten Beispiel gleich 40 Millimeter, was sich auch aus der geometrischen Bedingung für tangentiale Übergänge an den Verbindungspunkten 26 der Kreisbögen 22, 24 ergibt. Bei der Drehkolbenstellung mit Phi = 45° und bei der Drehkolbenstellung mit Phi = 0° liegen die Mittelpunkte der Kreisbögen 48, die die Profilquerschnitte 46 der Führungswalzen 44 im drehkolbenseitigen Bereich des Nutgrundes 68 oder Stufengrundes 70 begrenzen, auf den Mittelachsgeraden 42 der zugehörigen, an den Drehkolbenumfangsflächen 30 anliegenden Dichtstangen 36. Dieser geometrische Zusammenhang gilt immer, auch wenn die Radien der Kreisbögen 48 von den Führungswalzenprofilquerschnitten 46 nur geringfügig von den Radien der Dichtstangenquerschnitte 37 abweichen. Soll also der Drehkolben 10 im angeführten Beispiel mit den Radien R = 60 Millimeter und r = 20 Millimeter eine 4 Millimeter tiefe Nut 64 zur Aufnahme von größeren Führungswalzen 44 mit breiteren Verbindungsteilen 50 bekommen, so wird der Radius des den Führungswalzenprofilquerschnitt 46 begrenzenden Kreisbogens 48 im Bereich des drehkolbenseitigen Nutgrundes 68 von der Nuttiefe begrenzt und darf maximal 4 mm größer sein als der Radius des kreisförmigen Dichtstangenquerschnitts 37. In der Praxis wird man zwischen Führungswalze 44 und Nutgrund 68 bzw. Stufengrund 70 ein kleines Betriebsspiel berücksichtigen, das der abdichtenden Funktion der Führungswalze 44 nicht abträglich ist. Aus fertigungstechnischen Gründen wird es meist sinnvoll sein, den Führungswalzenprofilquerschnitt 46 in seinem Gesamtbereich durch einen Kreisbogen 48 zu begrenzen. Eine sehr praktische Methode, den optimalen Achsabstand zwischen zwei benachbarten Drehkolben zu ermitteln, besteht in folgendem:

Zu den vorher ausgesuchten Werten der Radien R und r und dem Rautenwinkel α dergestalt, daß sich eine gut ausgeprägte Drehkolbenkontur ergibt, wählt man einen Dichtstangendurchmesser im passenden Größenverhältnis.

Dann zeichnet man ein Drehkolbenpaar in T-Stellung (Phi = 0°), wobei die Spaltbreite S' zunächst gleich Null ist. Um die Drehkolbenstirnflächen zeichnet man jeweils eine umlaufende Linie in einem Abstand, der dem Dichtstangenradius entspricht, als geometrischen Ort für die Dichtstangenquerschnittsmittel punkte. Über die so gezeichnete T-Stellung wird anschließend eine V-Stellung (Phi = 45°) gezeichnet. In der T-Stellung als auch in der V-Stellung schneiden sich die im Dichtstangenradiusabstand umlaufenen Linien in jeweils zwei Punkten, wobei der Punkteabstand in der V-Stellung zunächst größer ist als in der T-Stellung. Nun zieht man einen Drehkolben mit seiner darüber gezeichneten Ansicht in Richtung der Achsverbindungslinie 86 schrittweise von seinem Gegenüber weg (Achsabstandsvergrößerung), bis der Punkteabstand in T-Stellung und V-Stellung gleich ist. Der dann vorhandene Achsabstand ist der optimale Achsabstand A. Dieses beschriebene Verfahren eignet sich besonders gut bei Verwendung computerunterstützter Zeichenanlagen (CAD-Geräte).

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 2b besteht jeder Dichtungssatz 32 aus zwei Positionierteilen 34 und zwei Dichtstangen 36. Dabei werden die Dichtstangen 36 durch Zapfen 56 gehalten, die sich an den beiden Führungswalzen 44 eines Positionierteils 34 befinden und die in die Bohrungen 60 der Dichtstange 36 eingreifen. Dabei haben die Kreisbögen 48 der Führungswalzenprofilquerschnitte 46 Außendurchmesser, die um die 2-fache drehkolbenseitige Stufentiefe größer sind als der Dichtstangendurchmesser d. In Fig. 2 ist der Verdrehwinkel ϕ = 22,5°.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a und Fig. 3b wird ein Positionierteil 34 mit Führungs walzen 44, Zapfen 56 und Verbindungsteil 50 gezeigt.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3c und Fig. 3d wird ein Positionierteil 34 gezeigt, wie es in Fig. 8a-Fig. 8b verwendet wird. Dabei haben die über ein Verbindungsteil 50 verbundenen Führungswalzen 44 Bohrungen 54 zwecks Aufnahme von Führungswellen 62 oder Zapfen 56.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3e und Fig. 3f wird ein Dichtungssatz 32 im Längsschnitt gezeigt, bei dessen Positionierteilen 34 Nasen 52 zum Halten der Dichtstange 36 angebracht sind.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4a und Fig. 4b wird ein Dichtungssatz 32 mit einer drehbar gelagerten Dichtstange 36 und einem Positionierteil 34 gezeigt, dessen Führungswalzen 44 in Nuten 64 geführt werden, die in die Drehkolbenumfangsflächen 30 mit überall gleicher Tiefe eingearbeitet sind. Fig. 4a und Fig. 4b sind mit den Werten des praktischen Ausführungsbeispiels im Maßstab 1 : 1 gezeichnet.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5a und Fig. 5b, das bis auf die drehbar gelagerten Entlastungsrollen 88 wie Fig. 4a und Fig. 4b aufgebaut ist, ergeben sich die Vorteile veringerter Reibung gegenüber Fig. 4a und Fig. 4b.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6a und Fig. 6b wird ein Dichtungssatz 32 gezeigt, der ähnlich aufgebaut ist wie in Fig. 4a und Fig. 4b, aber mit zwei Dichtstangen 36 und Ausrundungen 80 im Nutgrund 68. Auch die Führungswalzen 44 haben entsprechend passende Rundungen. In den Fig. 4a bis 6b haben die jeweiligen Nuten 64 in ihrem Verlauf überall gleiches Querschnittsprofil 76.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7a und Fig. 7b wird ein Dichtungssatz 32 mit zwei drehbar gelagerten Dichtstangen 36 und zwei Positionierteilen 34 gezeigt, deren Führungswalzen 44 in Stufen 66 geführt werden, die an den Drehkolbenstirnflächen 12 angebracht sind. Dabei weisen die Stufen 66 im Stufengrund 70 Ausrundungen 82 auf, was insbesondere die Herstellung im Fertigungsprozeß erleichtert. Entsprechend passende Rundungen haben auch die Führungswalzen 44.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 8a und Fig. 8b wird ein Dichtungssatz 32 gezeigt, der ähnlich wie in Fig. 7a und Fig. 7b aufgebaut ist, der aber drehbare Dichtstangen 36 mit Längsbohrungen 60 aufweist, in denen Führungswellen 62 gelagert sind, deren Enden in Bohrungen 54 der Führungs walzen 44 gehalten werden.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9a und Fig. 9b wird ein Dichtungssatz 32 gezeigt, der ähnlich wie in Fig. 7a und Fig. 7b aufgebaut ist, dessen Dichtstangen 36 aber in den Führungswalzen 44 rollengelagert sind, wobei die Rollenlagerung durch Dichtscheiben 58 abgedichtet ist und die Stufen 66 keine Ausrundungen 82 aufweisen.

In den Fig. 7a bis 9b haben die jeweiligen Stufen 66 in ihrem Verlauf überall gleiches Querschnittsprofil 78.

Claims

1. Rotationskolbenmaschine

- mit einer in einem gasdichten Innenraum (4) eines Gehäuses (6) untergebrachten Kolbenanordnung (8), die aus mindestens vier einzelnen Drehkolben (10) aufgebaut ist,
- welche untereinander im wesentlichen gleich gestaltet sind,
- die miteinander fluchtend angeordnete Stirnflächen (12) haben,
- die mit ihnen jeweils zugeordneten, im Gehäuse (6) drehgelagerten, durch ihre geometrische Mittelachsen (14) verlaufenden und über ein Getriebe miteinander drehsynchronisierten Wellen (16) drehfest verbunden sind, mit denen sie im gleichen Drehsinn (18) um ihre geometrische Mittelachsen (14), die senkrecht zu ihren Stirnflächen (12) und/oder Querschnitten (20) stehen, drehbar sind,
- die als gerade Zylinder ausgebildet sind, deren zu den Drehkolbenstirnflächen (12) parallele Querschnitte (20) jeweils von vier Kreisbögen (22, 24) mit zwei unterschiedlichen Radien r, R begrenzt sind, von denen die Kreisbogenstücke mit gleichem Radius r bzw. R untereinander jeweils gleiche Bogenlänge haben und abwechselnd an Verbindungspunkten (26) aneinandergesetzt sind, an denen sie tangential ineinander übergehen, und
- die einen inneren Arbeitsraum (28) seitlich durch ihre gekrümmten Umfangsflächen (30) begrenzen, wobei zwischen benachbarten Drehkolben (10) in jeder Position ein Spalt S mit einer sich periodisch ändernden Breite S' vorliegt, und
- mit Dichtungssätzen (32) aus Positionierteilen (34) und Dichtstangen (36), wobei jedem Spalt S ein Dichtungssatz (32) zugeordnet ist, der jeweils mindestens eine Dichtstange (36) aufweist,
- die eine Querschnittsbreite hat, die größer ist als die Breite S' des Spaltes S und
- die durch mindestens ein Positionierteil (34), das zwischen zwei benachbarten Drehkolben (10) hindurchgreift, in ihrer Lage zum Spalt S gehalten wird und
- die eine Länge aufweist, die maximal der Länge der Drehkolben (10) entspricht,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Positionierteil (34) aus zwei einander gegenüberliegend parallelen Führungswalzen (44) besteht, die durch mindestens ein Verbindungsteil (50) miteinander verbunden sind und die sich in drehkolbenseitigen Nuten (64) und/oder Stufen (66) bewegen und dabei durch führungs walzenseitige Bohrungen (54), Zapfen (56) oder Nasen (52) die um ihre Längsachse (42) frei drehbaren Dichtstangen (36) mit kreisförmigen Querschnitten (37) in ihrer Lage zu den Spalt S bildenden Dreh kolbenumfangsflächen (30) halten und sich dabei selbst zentrieren, wobei die Führungswalzen (44) im Bereich des drehkolbenseitigen Nutgrundes (68) oder Stufengrundes (70) durch Kreisbögen (48) begrenzte Profilquerschnitte (46) haben und in diesem Bereich eng am Nutgrund (68) oder Stufengrund (70) entlang geführt werden.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dichtungssatz (32) mindestens zwei zueinander parallele Dichtstangen (36) mit einander gleichen Außendurchmessern d aufweist.

3. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Drehkolben (10) befindlichen Nuten (64) und/oder Stufen (66) in ihrem Verlauf überall gleiches Querschnittsprofil (76, 78) haben.

4. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Drehkolben befindlichen Nuten (64) und/oder Stufen (66) im Nutgrund (68) und/oder Stufengrund (70) Ausrundungen (80, 82) haben.

5. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtstangen (36) in den Führungswalzen (44) der Positionierteile (34) rollengelagert sind.

6. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der den Querschnitt (20) eines Drehkolbens (10) begrenzenden Kreisbögen (22, 24) mit den Radien r und R auf den Eckpunkten (38, 40) einer Raute liegen und daß die Mittelpunkte der größeren Kreisbögen (24) den Eckpunkten (40) mit den größeren Rautenwinkeln zugeordnet sind, wobei die größeren Rautenwinkel Alpha (α) um 5° bis 50° größer sind als die kleineren Rautenwinkel Beta (β).

7. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtstangen (36) Längsbohrungen (60) aufweisen, in denen Führungswellen (62) oder Zapfen (56) gelagert sind, die von den Führungswalzen (44) gehalten werden.

8. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Führungswalzen (44) eines Positionierteiles (34) Entlastungsrollen (88) aufweist, mit denen sich das Positionierteil zusätzlich auf den Drehkolbenumfangsflächen (30) abstützt, wobei die Außendurchmesser der Entlastungsrollen gleichgroß mit den Außendurchmessern d der Dichtstangen sind.

9. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (72) des Verbindungsteils (50) das 0,2-fache bis 3-fache des Dichstangendurchmessers d beträgt.

10. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen des Gehäuses (6), die den inneren Arbeitsraum (28) an seinen Endbereichen begrenzen, durch eine Distanzierstange (2) auf Abstand gehalten werden.