DE19603669C2 - Rotationskolbenmaschine mit Dichtstangen - Google Patents
Rotationskolbenmaschine mit DichtstangenInfo
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- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
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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 (10)
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,
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.
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