DE2046541B2 - Parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine und Verfahren zur Herstellung von deren Rotoren - Google Patents

Description

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schneiden nachschleifbar sein solltn, ohne daß da- F i g. 3 das Profil der Fräserschneide eines Fräsers

durch das Profil im Zuge der Bearbeitung verändert zur Herstellung eines Rippenrotors und

wird. F i g. 4 eine schematische Draufsicht auf einen Nu-

Die Erfindung besteht darin, daß jeder Steg des tenrotor und den zu seiner Herstellung vorgesehenen

Nutenrotors an der zur ersten Stegflanke gelegenen 5 Fräser.

Seite der achsfernen Querschnittskontur eine einzige, Die Rotationskolbenmaschine nach F i g. 1 besitzt aus dieser Stegflanke als radiale Verlängerung her- ein Gehäuse 1 mit einer Einlaßöffnung 2 und einer vorgehende Dichtrippe aufweist und daß der Über- Auslaßöffnung 3 sowie einer Bohrung 4, in welcher gang von der konkav gekrümmten zweiten Stegflanke der Rippenrotor 5 drehbar gelagert ist, während in in die achsferne Querschnittskontur des Steges abge- io der darunterliegenden Bohrung 6 ein Nutenrotor 7 rundet ist. drehbar gelagert ist. Der Rippenrotor 5 besitzt Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rah- schraubenförmig verlaufende Rippen 8, welche im raen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten. So wesentlichen außerhalb des Teilkreises 9 liegen und geht nach bevorzugter Ausführungsfcrm der Erfin- konvex geformte Rippenflanken 10, 11 besitzen, die dung ein konkaver Abschnitt der ersten Stegflanke 15 bei der dargestellten, als Verdichter arbeitenden Rounter Bildung eines stumpfen Winkels in einen gera- tationskolbenmaschine die Vorder- und Hinterflanke den Abschnitt über, der nach radial außen in die bilden, die zwischen sich schraubenförmige Nuten 12 Dichtrippe ausläuft und dessen Verlängerung nach begrenzen, deren Boden durch ein kreisbogenförmiradial innen durch die Rotorachse verlaufen würde. ges Teil begrenzt ist, welches im wesentlichen auf Aus fertigungstechnischen Gründen empfiehlt es 20 dem Teilkreis der Verzahnung liegt. Der mit dem sich, die konkaven Stegflanken des Nutenrotors in Rippenrotor 5 zusammenwirkende Nutenrotor 7 beihren achsnahen Zonen kontinuierlich ineinander sitzt schraubenförmig verlaufende Stege 14, welche übergehen zu lassen. Bei der Ausführungsform als im wesentlichen innerhalb des Teilkreises 15 liegen Verdichter soll die in die Dichtrippe übergehende er- und im wesentlichen konkav gekrümmte Stegflanken ste Stegflanke die vordere Stegflanke und die aus- 25 16, 17 besitzen, welche bei dem dargestellten Ausschließlich konkav gekrümmte zweite Stegflanke die führungsbeispiel die Vorder- und Hinterflanke bilhintere Stegflanke in bezug auf die Drehrichtung des den, während die achsfernen Zonen der Stege 14 Nutenrotors darstellen, um die unvermeidbaren kreisbogenförmige Querschnittskonturen 18 aufwei-Leckverluste möglichst klein zu halten. Die spanab- sen. Beide Rotoren wirken mit ihren Rippen 8 und hebende Arbeit insgesamt wird besonders einfach, 30 Nuten 19 derart zusammen, daß sie miteinander und wenn die im wesentlichen konvex geformten Rippen mit den Wandungen der Bohrungen 4,6 im Gedes Rippenrotors im wesentlichen außerhalb ihres häuse 1 wandernde Zellen bilden, deren Rauminhalte Teilkreises liegen und in der Schnittlinie der einen abnehmen, während die Zellen zur Auslaßöffnung 3 Rippenflanke mit dem Teilkreis eine der Dichtrippe hinwandern, wie dies bei Rotationskolbenmaschinen des Nutenrotors entsprechende Abdichtnut vorgese- 35 allgemein üblich ist. Im Schnittpunkt zwischen den hen ist; das ist bezüglich der Dichtwirkung ebenfalls kreisbogenförmigen Querschnittskonturen 18 der vorteilhaft. achsfernen Zonen der Stege 14 und der konkav geGegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren formten ersten Stegflanke 16 der Stege 14 sind zur Herstellung von Rotoren einer erfindungsgemä- schraubenförmig verlaufende Dichtrippen 20 ausgeßen Rotationskolbenmaschine, welches dadurch ge- 40 bildet, welche mit schraubenförmig verlaufenden Abkennzeichnet ist, daß die Stege bzw. Rippen eines je- dichtnuten 21 im Boden 13 der schraubenförmigen den Rotors mit Hilfe eines Fräsers ausgefräst wer- Nut 12 des Rippenrotors 5 zusammenwirken. Diese den, dessen Fräserschneiden derart profiliert sind, Abdichtnuten 21 sind jeweils an der Schnittlinie zwidaß das Steg- bzw. Rippenflankenprofil von der sehen der Rippenflanke 11 einer jeden Rippe 8 und Spitze des einen Steges bzw. der einen Rippe bis zur 45 dem Boden 13 der schraubenförmigen Nut 12 ausge-Spitze des nächsten Steges bzw. der nächsten Rippe bildet. Das Teil zwischen der schraubenförmig verin einem Arbeitsgang vollkommen ausfräsbar ist. laufenden Dichtrippe 20 und der zweiten Stegflanke Vorzugsweise wird dabei der Fräser so eingestellt, 17 des Stegs 14 ist eine glatte zylindrische Fläche, daß seine Fräserachse mit der Rotorachse einen vom welche in die zweite Stegflanke 17 über eine abge-Verschiebungswinkel der schraubenförmig verlaufen- 50 rundete Kante 22 übergeht. Die zweite Stegflanke 17 den Rippe bzw. des Steges an der Spitze dieser Rippe besitzt ein kreisbogenförmiges Profil, welches durch bzw. dieses Steges abweichenden Winkel bildet. einen Radiusvektor 23 erzeugt wird, dessen Aus-Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind gangspunkt im Schnittpunkt 24 zwischen einem Radarin zu sehen, daß die Stege der Rotationskolben- dius 25 durch den tiefsten Punkt 31 der schraubenmaschine ein Profil aufweisen, welches in einem Ar- 55 förmigen Nut 19 des Nutenrotors 7 und dem Teilbeitsgang mit einem einzigen Fräser herstellbar ist. kreis 15 des Nutenrotors 7 liegt. Der Teil der Rip-Zudem sind die Fräserschneiden nachschleifbar, wo- penflanke 10 des Rippenrotors 5, welcher mit der bei sich das Stegprofil durch das Nachschleifen nicht zweiten Stegflanke 17 zusammenwirkt, besitzt ebenverändert, falls ein kreisbogenförmiges Profil, dessen Mittel-Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand an 60 punkt im Punkt 24 liegt. Das kreisbogenförmige Teil Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstel- 26 der zweiten Stegflanke 17 des Nutenrotors 7 ist lenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt aus diesem Grunde praktisch kongruent dem kreis-F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Rotationskol- bogenförmigen Teil 27 der Rippenflanke 10 der Ripbenmaschine, bei welcher die Schraffur der Rotoren pen des Rippenrotors 5.

aus Gründen der Klarheit der Zeichnung fortgelassen 65 Das Fußteil 28 der Rippenflanke 10 des Rippenro-

wurde, tors 5 wird durch die abgerundete Kante 22 an der

F i g. 2 das Profil der Fräserschneide eines Fräsers zweiten Stegflanke 17 des Steges 14 erzeugt. Das den

zur Herstellung eines Nutenrotors, Boden der schraubenförmigen Nut 12 bildende Teil

13 ist ein Kreisbogen, welcher mit der achsfernen Querschnittskontur 18 an der Spitze des Steges 14 zusammenwirkt. Die Dichtrippe 20 des Nutenrotors 7 erzeugt die Abdichtnut 21 im Rippenrotor 5. Die Rippenflanke 11 des Rippenrotors 5 wird durch einen praktisch geraden Abschnitt 29 am oberen Ende der ersten Stegflanke 16 des Stegs 14 erzeugt. Der Hauptteil der ersten Siegflanke 16 zwischen diesem geraden Abschnitt 29 und dem tiefsten Punkt 31 des Nutenrotors 7 besteht aus einem konkav gekrümmten Profilabschnitt 30, welcher durch die Spitze 51 der Rippe 8 erzeugt wird.

Die schraubenförmigen Stege 14 des Nutenrotors 7 gemäß Fig. 1, welche in Fig.4 in Draufsicht dargestellt sind, werden in einem einzigen Arbeitsgang mittels eines Fräsers 32 (F i g. 4) gefräst, dessen Fräserschneiden 33 derart geformt sind, daß sie die Stegflanken 16 und 17 sowie die kreisförmigen Quer-Schnittskonturen 18 des Nutengewindes direkt fräsen können. Die in F i g. 2 im einzelnen dargestellte Fräserschneide 33 ist dabei derart geformt, daß sie ohne Veränderung des Profils nachgeschliffen werden kann. Aus diesem Grunde wird das Teil 34 des Profils durch einen Vektor 35 erzeugt, welcher paral-IeI zur Fräserachse 45 verläuft und von einer Linie 37, welche die Fräserachse 45 schneidet, ausgeht und langer wird, während er sich von der Spitze 36 zur Fräserachse 45 bewegt. Die Linie 37 gibt hierbei eine die Fräserachse 45 schneidende Ebene an. In gleicher Weise wird das Schneidenteil 38 durch einen mit der Fräserachse 45 parallelen Vektor 39 erzeugt, welcher langer wird, während er sich parallel zu sich selbst von der Spitze 36 zur Fräserachse 45 über den wirksamen Teil der Fräserschneide 33 bewegt. Die gestrichelte Linie innerhalb des vorbeschriebenen Profils gibt das Profil an, welches nach erfolgtem Nachschleifen der Fräserschneide 33 entsteht.
Der zur Herstellung des Rippenrotors 5 verwendete Fräser (F i g. 3) besitzt Fräserschneiden 40, bei denen das Teil 41 ein Profil besitzt, welches durch einen Vektor 42 erzeugt wird, der langer wird, während er sich parallel zu sich selbst von der Spitze 43 zur Fräserachse 45 längs einer Linie 44 bewegt, welche die Fräserachse 45 schneidet. In gleicher Weise wird das Profil 46 der Fräserschneide 40 durch einen Vektor 47 erzeugt, welcher parallel zur Fräserachse 45 verläuft, und langer wird, während dieser sich parallel zu sich selbst längs der Linie 44 von der Spitze 421 zur Fräserachse 45 über das gesamte wirksame Teil der Fräserschneide 40 bewegt. In F i g. 3 ist das neue Profil nach dem Nachschleifen der Fräserschneide 40 in gestrichelter Linie dargestellt, welches zeigt, daß die Fräserschneiden 33, 40 mehrmals nachgeschliffen werden können, ohne daß dabei das Profil verändert wird.

Die Fräserschiieiden 33 und 40 sind derart geformt, daß mit einem Fräser 32 gefräst werden kann, dessen Fräserachse 45 einen Winkelet mit der entsprechenden Rotorachse 48 bildet, welcher kleiner ist als der Winkel/! zwischen einer die den Verschiebungswinkel der schraubenförmig verlaufenden Rotorzahnspitze bildenden Ebene rechtwinklig schneidenden Linie 49 und der Rotorachse 48. Ein kleinerer Winkel α ergibt eine schmale Fräserschneide 33 bzw. 40 sowie eine bessere Form der Profilschnitte und der Oberflächenbeschaffenheit der Rotoren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 der schraubenförmig verlaufenden Rippe (8) Patentansprüche: bzw. des Steges (14) an der Spitze dieser Rippe (8) bzw. dieses Steges (14) abweichenden Winkel

1. Parallel- und außenachsige Rotationskol- bildet,
benmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem 5
schraubenverzahnten Rippenrotor und einem

schraubenverzahnten Nutenrotor, dessen Nuten

im wesentlichen innerhalb des Teilkreises des
Nutenrohres liegen und zwischen sich Stege bilden, deren Stegflanken konkav gekrümmt sind io
und deren achsfeme Querschnittskontaren parallel zum Teilkreis verlaufen so>vie mit über die Die Erfindung betrifft eine parallel- und außenachsfernen Querschnittskonturen radial hinaus- achsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff reichenden Dichtrippen versehen sind, da- zwischen einem schraubenverzahnten Rippenrotor durch gekennzeichnet, daß jeder Steg 15 und einem schraubenverzahnten Nutenrotor, dessen (14) des Nutenrotors (7) an der zur ersten Steg- Nuten im wesentlichen innerhalb des Teilkreises des flanke (16) gelegenen Seite der achsfemen Quer- Nutenrotors liegen und zwischen sich Stege bilden, Schnittskontur (18) eine einzige, aus dieser Steg- deren Stegflanken konkav gekrümmt sind und deren flanke (16) als radiale Verlängerung hervorge- achsfeme Querschnittskonturen parallel zum Teilhende Dichtrippe (20) aufweist und daß der ao kreis verlaufen sowie mit über die achsfemen Quer-Obergang von der konkav gekrümmten zweiten schnittskonturen radial hinausreichenden Dichtrip-Stegflanke (17) in die achsfeme Querschnittskon- pen versehen sind,
tür (18) des Steges (14) abgerundet ist. Eine derartige Rotationskolbenmaschine ist Ge-

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, genstand der deutschen Patentschrift 1 576 923.
dadurch gekennzeichnet, daß ein konkaver Ab- 25 Gemäß dem älteren Recht ist für eine Rotationsschnitt (30) der ersten Stegflanke (16) unter BiI- kolbenmaschine der genannten Gattung, bei der die dung eines stumpfen Winkels in einen geraden achsfeme Querschnittskontur eines jeden Steges des Abschnitt (29) übergeht, der nach radial außen in Nutenrotors mehrere Dichtrippen aufweist und die die Dichtrippe (20) ausläuft und dessen Verlän- eine Nut bildenden benachbarten Stegflanken in ihgerung nach radial innen durch die Rotorachse 30 ren achsnahen Zonen kontinuierlich ineinander überverlaufen würde. gehen, zum Zwecke der Schaffung einer im Hinblick

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 auf den volumetrischen Wirkungsgrad sowie die Beoder2, dadurch gekennzeichnet, daß die konka- triebssicherheit optimalen Stegflankenform bereits ven Stegflanken (16, 17) des Nutenrotors (7) in vorgeschlagen worden, die erste, in der Ausführungsihren achsnahen Zonen kontinuierlich ineinander 35 form als Verdichter vordere Stegflanke durch einen übergehen. Vektor zu erzeugen, der vom Schnittpunkt des Teil-

4. Rotationskolbenmaschine nach einem der kreises des Nutenrotors mit einer Radiallinie durch Ansprüche 1 bis 3, in Verwendung als Verdichter, das achsnahe Ende dieser Stegflanke ausgeht und dadurch gekennzeichnet, daß die in die Dicht- dessen Länge von der achsfemen Zone zur achsnarippe (20) übergehende erste Stegflanke (16) die 40 hen Zone hin stetig abnimmt, und die zweite Stegvordere Stegflanke und die ausschließlich konkav flanke mindestens zum größten Teil als Epitrochoide gekrümmte zweite Stegflanke (17) die hintere auszubilden. Die beschriebene Ausbildung ist ferti-Stegflanke in bezug auf die Drehrichtung des Nu- gungstechnisch sehr aufwendig, da die schraubenförtenrotors (7) darstellt. mig verlaufenden Stege, Nuten bzw. zugeordneten

5. Rotationskolbenmaschine nach einem der 45 Rippen in mehreren aufeinanderfolgenden Arbeits-Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß gangen hergestellt werden müssen.

die im wesentlichen konvex geformten Rippen (8) Zwar ist auch eine Rotationskolbenmaschine der

des Rippenrotors (5) im wesentlichen außerhalb eingangs genannten Gattung — allerdings ohne

ihres Teilkreises (9) liegen und daß in der Dichtrippen — bekannt (vgl. USA.-Patentschrift

Schnittlinie der einen Rippenflanke (11) mit dem 50 2 922 377), bei der beide Stegflanken eines Steges an

Teilkreis (9) eine der Dichtrippe (20) des Nuten- ihrem achsfemen Ende gerade radiale Abschnitte

rotors (7) entsprechende Abdichtnut (21) vorge- aufweisen. Ferner ist eine als Gebläse verwendbare

sehen ist. Rotationskolbenmaschine der eingangs genannten

6. Verfahren zur Herstellung von Rotoren Gattung — allerdings nicht mit schraubenlinienföreiner Rotationskolbenmaschine nach einem der 55 migen, sondern parallel zu den Rotorachsen verlau-Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß fenden Rippen, Nuten und Stegen — bekannt (vgl. die Stege (14) bzw. Rippen (8) eines jeden Rotors britische Patentschrift 992 226), bei der an dem in (7 bzw. S) mit Hilfe eines Fräsers (32) ausgefräst Umlaufrichtung vorderen Ende der achsfernen, parwerden, dessen Fräserschneiden (33 bzw. 40) allel zum Teilkreis verlaufenden Querschnittskontur derart profiliert sind, daß das Steg- bzw. Rippen- 60 eines jeden Steges jeweils nur eine einzige Dichtrippe flankenprofil von der Spitze des einen Steges (14) angeordnet ist. Diese bekannten Maßnahmen haben bzw. der einen Rippe (8) bis zur Spitze des nach- jedoch den Aufwand in fertigungstechnischer Hinsten Steges (14) bzw. der nächsten Rippe (8) in sieht bisher nicht zu verringern vermocht.

einem Arbeitsgang vollkommen ausfräsbar ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge- 65 Rotationskolbenmaschine der eingangs genannten kennzeichnet, daß der Fräser (32) derart einge- Gattung zu finden, deren Stege, Nuten bzw. Rippen stellt wird, daß seine Fräserachse (45) mit der in einem einzigen Arbeitsgang mit einem einzigen Rotorachse (48) einen vom Verschiebungswinkel Fräser gefräst werden können, wobei die Fräser-