DE2050956A1

DE2050956A1 - Displacement machine with rotating displacers, for example a compressor, vacuum pump or expansion machine

Info

Publication number: DE2050956A1
Application number: DE19702050956
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-10-16
Filing date: 1970-10-16
Publication date: 1972-06-15

Description

Verdrängungsmaschine mit rotierenden Verdrängern, beispielsweise Kompressor, Vakuumpumpe oder Expansionsmaschine Die Erfindung betrifft eine Verdrängungsmaschine mit rotierenden Verdrängern, beispielsweise Kompressor, Vakuumpumpe oder Expansionsmaschine, bei der in zwei sich überschneidenden Bohrungen eines mit einem Mediumeinlaß und einem Mediumaulaß versehenen Gehäuses zwei sich dichtend aufeinander abwälzende und durch Zahnräder miteinander gekuppelte Verdränger (Rotoren) umlaufen, durch die im Zusammenwirken mit dem Gehäuse bei jeder Rotorumdrehung (Zyklus) in ihrem Volumen periodisch veränderbare und mit dem Mediumeinlaß bzw. aus paß in Verbindung setzbare Hauptarbeitskammern begrenzt werden.Displacement machine with rotating displacers, for example a compressor, Vacuum pump or expansion machine The invention relates to a positive displacement machine with rotating displacers, e.g. compressor, vacuum pump or expansion machine, in the case of two intersecting bores one with a medium inlet and a housing provided with a medium outlet, two rolling against each other in a sealing manner and displacers (rotors) coupled to one another by gears rotate through which interacts with the housing with each rotor revolution (cycle) in their Volume periodically changeable and with the medium inlet or from pass in connection settable main working chambers are limited.

Bei allen Kompressorbauarten und insbesondere bei bestimmten Schrauben- oder Schneckenverdichtern tritt die Schwierigkeit auf, daß beispielsweise am Ausgangsende der Schraubengänge Gastaschen ausgebildet werden, die dann abgeschlossen werden und eine hohe Verdichtung erfahren, wenn nicht Vorkehrungen getroffen werden, um dieses hochverdichtete Gas abströmen zu lassen. Das Abströmenlassen des in solchen Taschen enthaltenen Gases führt jedoch zu einem Verlust an Wirkungsgrad.With all compressor types and especially with certain screw or screw compressors, the problem arises that, for example, at the output end of the screw threads gas pockets are formed, which are then completed and will experience high densification if precautions are not taken to to let this highly compressed gas flow off. The drainage of the in such However, the gas contained in pockets leads to a loss of efficiency.

Die US-Patentschriften 2 058 817, 2 287 716, 2 580 006 und 3 472 445 sowie die britische Patentschrift 661 749 beschreiben Maschinen. der Art, auf die sich die Erfindung bezieht.U.S. Patents 2,058,817, 2,287,716, 2,580,006, and 3,472,445 and British Patent 661,749 describe machines. the way in which the invention relates.

In einigen dieser Patentschriften sind den Rotoren stirnseitig zugeordnete Scheiben erläutert, die in den Gehäusewänden ausgebildete Steuerschlitze steuern, wodurch eine Ventilwirkung erzielt wird. Die Rotoren und die Steuerschlltze sind so ausgebildet, daß während jedes Betriebszyklus ein beträchtliches Gasvolumen komprimiert, aber nicht durch den Auslaßschlitz gefördert wird. Das nichtgeförderte Gas wird vielmehr auf den Einlaßdruck zurückgedrosselt, was einen Verlust an F6rderleStung und Wirkungsgrad bedeutet.In some of these patents, the rotors are assigned to the front Discs explained that control the control slots formed in the housing walls, whereby a valve effect is achieved. The rotors and the control keys are designed to compress a substantial volume of gas during each cycle of operation, but is not conveyed through the outlet slot. The non-produced gas will rather, it is throttled back to the inlet pressure, resulting in a loss of delivery power and efficiency means.

Ziel der Erfindung ist es deshalb, eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die verbesserte Durchströmverhältnisse für das Medium durch die gesteuerten Kanäle oder Schlitze aufweist., womit höhere Drehzahlen und längere Rotoren im Vergleich zu den bekannten Maschinen erzielbar sind. Die Gestalt der Rotoren kann hingegen komplizierter sein.The aim of the invention is therefore to provide a machine of the type mentioned at the beginning Art to create the improved flow conditions for the medium through the controlled channels or slots., with which higher speeds and longer Rotors compared to the known machines can be achieved. The shape of the Rotors, on the other hand, can be more complicated.

Der Totraum eines rotierenden Kompressors wird als der volumetrische Raum definiert, in dem Gas zwar verdichtet, jedoch nicht in die Förderleitung gefördert wird. Es ist erwünscht, den Totraum minimal, vorzugsweise Null zu machen, weil das in dem Totraum enthaltene Gas auf den Einlaßdruck zurückgedrosselt wird, anstatt daß es wieder expandieren lassen wird. Diese Drosselung führt zu einem Verlust sowohl an Förderleitung als auch an Wirkungsgrad. Ein kleiner oder überhaupt fehlender Totraum ist insbesondere bei Hochdruckmaschinen anzustreben, bei denen das Gewicht des in einem vorgegebenen Totraumvolumen enthaltenen verdichteten Gases einen größeren prozentualen Anteil des geförderten Gasgewichtes ausmacht. Die Maschinen selbst müssen so konstruiert sein, daß die Rotoren wirtschaftlich und genau hergestellt werden können und zu ihrer Herstellung keine besonderen Herstellungsverfahren oder -werkzeuge erforderlich sind. Außerdem müssen die Rotoren derart gestaltet sein, daß sie zur Vermeidung des Auftretens unzulässiger Vibrationen, insbesondere bei hohen Drehzahlen, ausgewuchtet werden können. Ein von dem Gasdruck herrührender Axialschub auf die Rotoren, wie er bei den meisten Schraubenroder Schneckenkompressoren auftritt, sollte tunlichst vermieden werden, um damit zusätzlichen Kosten- und Platzbedarf zu verhüten und den Kraftverbrauch der Drucklager zu vermeiden.The dead space of a rotating compressor is called the volumetric Defined space in which gas is compressed, but not conveyed into the delivery line will. It is desirable to make the dead space minimal, preferably zero, because that Gas contained in the dead space is throttled back to the inlet pressure instead that it will expand again. This throttling results in a loss of both in terms of delivery line as well as efficiency. A small one, or a missing one at all Dead space is particularly desirable in high-pressure machines where the weight of the compressed gas contained in a given dead space volume is greater percentage of the weight of the gas delivered. The machines themselves must be designed so that the rotors can be manufactured economically and accurately can be and for their production no special manufacturing processes or tools are required. In addition, the rotors must be designed in such a way that that they to avoid the occurrence of impermissible vibrations, especially with high Speeds, can be balanced. An axial thrust resulting from the gas pressure on the rotors, as occurs in most screw or screw compressors, should be avoided as far as possible to avoid additional costs and space requirements to prevent and to avoid the power consumption of the thrust bearings.

Schließlich soll die Rotordrehzahl so nieder gehalten werden, daß die Rotoren ohne Ubersetzungsgetriebe unmittelbar durch netzspannungsgespeiste Elektromotoren angetrieben werden können.Finally, the rotor speed should be kept so low that the rotors without transmission gears directly by mains voltage-fed electric motors can be driven.

Um diesen Bedingungen gerecht zu werden und die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, ist die Verdrängungsmaschine gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rotoren zwei während eines wesentlichen Teiles jedes Rotorzyklus sich dichtend aufeinander abwälzende Nabenteile mit jeweils einer rinnenförmigen Ausnehmung und einem radial vorstehenden Zahn aufweisen, der jeweils in die rinnenartige Ausnehmung des anderen Rotors ein-und aus dieser austreten kann, und der erste Rotor endseitig zumindest einen durch eine Ausnehmung unterbrochenen profilierten Flächenteil trägt, dessen Außenradius größer als der Außenradius des zugeordneten Nabenteiles ist und der sich, bezogen auf die Rotordrehachse, über einen wesentlich größeren Winkelbereich als der zugeordnete Zahn erstreckt, und daß in der die den ersten Rotor enthaltende Bohrung stirnseitig begrenzenden Gehäusewand zumindest ein in diese Bohrung führender Mediumkanal mit einem radial außenliegenden Teil in einem größeren Abstand zur Drehachse des ersten Rotors als dem Radius des Nabenteiles entspricht, mündend ausgebildet ist, dessen Mündung durch den den Mediumsdurchtritt durch diesen Kanal steuernden Flächenteil während eines Teiles des Rotorzyklus abdeckbar und während eines anderen Teiles des Rotorzyklus durch die Ausnehmung des Flächenteiles freigebbar ist.In order to meet these conditions and the above To solve the problem, the displacement machine according to the invention is characterized in that the two rotors two during a substantial portion of each rotor cycle Hub parts that roll over one another in a sealing manner, each with a channel-shaped one Have recess and a radially protruding tooth, each in the groove-like Recess of the other rotor can enter and exit from this, and the first rotor at the end at least one profiled surface part interrupted by a recess carries, the outer radius of which is greater than the outer radius of the associated hub part and which, based on the rotor axis of rotation, is much larger Angular range than the associated tooth extends, and that in which the first Rotor-containing bore at the end of the housing wall delimiting at least one in this bore leading medium channel with a radially outer part in one greater distance to the axis of rotation of the first rotor than the radius of the hub part corresponds, is designed to open, the mouth of which through the medium passage Through this Channel-controlling surface part during part of the Rotor cycle can be covered and during another part of the rotor cycle by the Recess of the surface part can be released.

In der Zeichnung sind AusfUhrungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Verdrängungsmaschine gemäß der Erfindung geschnitten längs der Linie I-I der Fig. III in einer Seitenansicht im Ausschnitt; Fig. II die Maschine nach Fig. III geschnitten längs der Linie II-II der Fig. III in einer Seitenansicht, wobei eine Rotorscheibe 9 und deren Befestigungsschrauben 10 sowie Paßstifte 11 weggelassen sind und die Rotoren bezüglich der in Fig. I dargetellten Stellung um 420 gedreht veranschaulicht sind, Fig. III die Maschine nach Fig. 1 geschnitten längs der Linie 111-111 der Fig. 1, Fig. IV Maschine nach Fig. I, geschnitten längs der Linie IV-IV der Fig. I, Fig. V und VI die Rotoren der Maschine nach Fig. I mit weggelassenen Wellen in perspektivischer Darstellung Fig.' VII und VIII die Rotoren der Maschine nach Fig. I, Jeweils in einer Seitenansicht in einem anderen Maßstab zur Veranschaulichung von Einzelheiten Fig. IX die Gehäuseendplatte einer Maschine gemäß der Erfindung bei der keine Ausnehmungen 32 verwendet sind in der Draufsicht, Fig. X eine Gehäuseendplatte entsprechend Fig. IX,bei der Ausnehmungen 32 vorhanden sind in der Draufsicht Fig. Xl und XII Rotoren zur Verwendung in einer Maschine gemäß der Erfindung dieftir höhere Drücke ausgelegt ist, wobei diese Rotoren in einem Gehäuse entsprechend Fig.The drawing shows exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown. 1 shows a section through a displacement machine according to the invention along the line I-I of FIG. III in a side view in a detail; Fig. II the Machine according to Fig. III cut along the line II-II of Fig. III in a side view, a rotor disk 9 and its fastening screws 10 as well as dowel pins 11 are omitted and the rotors with respect to the position shown in FIG 420 are illustrated rotated, FIG. III the machine according to FIG. 1 in section along the line 111-111 of Fig. 1, Fig. IV machine of Fig. I, sectioned lengthways the line IV-IV of FIGS. I, V and VI the rotors of the machine according to FIG omitted waves in perspective illustration Fig. ' VII and VIII the rotors the machine according to Fig. I, each in a side view on a different scale for illustration of details Fig. IX shows the housing end plate of a machine according to the invention in which no recesses 32 are used in plan view, FIG. X shows a housing end plate corresponding to FIG. IX, in which recesses 32 are present are in plan view Fig. Xl and XII rotors for use in a machine according to the invention designed for higher pressures, these rotors in a housing according to Fig.

I verwendbar sind in einem anderen Maßstab und in einer Seitenansicht Fig. XIII eine abgewandelte Scheibe zur Verwendung in der Maschine nach Fig. 1 in einer Draufsicht Fig. XIV eine abgewandelte Ausführungsforn eines zweiten Rotors zur Verwendung mit der Scheibe nach Fig. XIII in einer Seitenansicht Fig. XV bis XVIII abgewandelte Ausfiltirungsformen von Rotoren tUr das Gehäuse der Maschine nach Fig. I Jeweils im axialen Schnitt oder in einer Seitenansicht und Fig. XIX eine Maschine gemäß der Erfindung in einer anderen Ausfülirungsrorm im axialen Schnitt in einer Seitenansicht In einem Gehäuse 5 sind bei den in den Figuren I bis VIII dargestellten Ausfuhrungsformen ein erster Rotor 1 und ein zweiter Rotor 2 mittels Wellen und Lagern in sich überschneidenden Bohrungen 3 und 4 drehbar gelagert. Eine aufgeschraubte Endplatte 6 bildet einen Teil des Gehäuses. Der erste Rotor 1 weist eine Nabe 7, einen Zahn 8 und zwei Vorsprünge oder Anlaufflächen in Gestalt zweier Scheiben 9 auf, die auf beiden Seiten bei 10 stirnseitig mit der Nabe 7 verschraubt und bei 11 mit dieser verstiftet sind. Durch die Nabe 7 und die beiden Scheiben 9 verläuft in der Axialrichtung eine rinnenartige Ausnehmung 12 . In den Figuren VI und VIII ist der zweite Rotor dargestellt, der senkrecht zur Rotorachse und etwa in der Mitte (oder einem Teil) der axialen Erstreckung geschnitten ein größeres Querschnittsprofil aufweist, während er an oder in der Nähe der beiden Rotorstirnseiten senkrecht zur Rotorachse geschnitten Uber ein kleineres Querschnittsprofil verftigt. Das Bezugszeichen 14 bezieht sich auf den Rotorzahn wie er in dem größeren Querschnittsprofil auftritt, während mit 16 der Rotorzahn bezogen auf, daß kleinere Querschnittsprofil bezeichnet ist. Die Zähne 14, 16 weisen außerhalb des Walzkreises H das gleiche Profil auf. Innerhalb des Wälzkreises H ist das Profil jedes der kleineren Zähne 16 mit der konkaven Fläche J-I versehen. Die kleineren Naben .15 verfügen über einen kleineren Durchmesser als die größere Nabe 13. Durch die größere Nabe 13 erstreckt sich eine rinnen. I are usable on a different scale and in one Side view FIG. XIII shows a modified disk for use in the machine according to Fig. 1 in a plan view Fig. XIV a modified embodiment of a second rotor for use with the disk according to FIG. XIII in a side view Fig. XV to XVIII modified forms of filtration of rotors for the housing of the Machine according to Fig. I each in an axial section or in a side view and Fig. XIX a machine according to the invention in a different Ausfülirungsrorm in axial section in a side view In a housing 5 are in the figures I to VIII illustrated embodiments a first rotor 1 and a second rotor 2 rotatably supported by shafts and bearings in intersecting bores 3 and 4. A screwed-on end plate 6 forms part of the housing. The first rotor 1 has a hub 7, a tooth 8 and two projections or stop surfaces in the form two disks 9, which are screwed to the hub 7 on both sides at 10 on the end face and are pinned to this at 11. Through the hub 7 and the two disks 9, a channel-like recess 12 runs in the axial direction. In the figures VI and VIII the second rotor is shown, which is perpendicular to the rotor axis and approximately cut a larger one in the middle (or part of) the axial extension Has cross-sectional profile while he is on or in the vicinity of the two rotor front sides cut perpendicular to the rotor axis over a smaller cross-sectional profile. The reference numeral 14 relates to the rotor tooth as it is in the larger cross-sectional profile occurs while at 16 the rotor tooth is based on that smaller cross-sectional profile is designated. The teeth 14, 16 have the same outside of the rolling circle H. Profile on. Within the Pitch circle H is the profile of each of the smaller teeth 16 provided with the concave surface J-I. The smaller hubs .15 have a smaller diameter than the larger hub 13. The larger Hub 13 extends a groove.

artige Ausnehmung 17.like recess 17.

Arbeitet die Maschine als Kompressor, so wird eine Antriebsquelle mit der bei 18 dargestellten Antriebswelle gekuppelt, so daß der Rotor 2 in der in Fig. I angedeuteten Drehrichtung 5 läuft. Aus Fig. III ersichtliche Zahnräder 19, 20 treiben den Rotor 1 in fester Zuordnung zu dem Rotor 2 an. Das Gas (oder das Arbeitsmedium) tritt durch Einläße 21 (Fig. I) ein und füllt die Hauptarbeitskammern 22, 23. Die innere Verdichtung beginnt, wenn die Kante E die Bohrungsüberschneidung 24 erreicht. Zwei in den beiden stirnseitigen Seitenwänden des Gehäuses angeordnete Kanäle 25 werden von den Scheiben 9 während der Verdichtungs- und Totzeit des Rotorzyklus abgedeckt um eine Rückströmung zu verhindern. Nachdem das Gas in den Kammern 22, 23 teilweise verdichtet wurde, beginnen die Scheiben 9 die Kanäle 25 freizugeben. Das verdichtete Gas strömt durch die Kanäle 25 und gelangt über Durchlässe 26 (Fig. IV) zu einer Sammelleitung 27, die einen gemeinsamen Auslaß mündet. Die Sammelleitung 27 ist in den Fig. I und II weggelassen.When the machine works as a compressor, it becomes a drive source coupled to the drive shaft shown at 18, so that the rotor 2 in the in Fig. I indicated direction of rotation 5 runs. From Fig. III visible gears 19, 20 drive the rotor 1 in a fixed assignment to the rotor 2. The gas (or the working medium) enters through inlets 21 (Fig. I) and fills the main working chambers 22, 23. The inner compaction begins when the edge E crosses the hole 24 reached. Two arranged in the two front side walls of the housing Channels 25 are made by disks 9 during the compression and dead time of the rotor cycle covered to prevent backflow. After the gas in chambers 22, 23 has been partially compressed, the disks 9 begin to expose the channels 25. The compressed gas flows through the channels 25 and passes through passages 26 (Fig. IV) to a collecting line 27 which opens into a common outlet. The manifold 27 is omitted from FIGS. I and II.

Die beiden Scheiben 9 wirken somit als rotierende Ventile oder Schieber, welche die Gasströmung durch die Auslaßkanäle 25 steuern. Die Kanäle 25 erstrecken sich von der Gehäusebohrung radial nach außen und weisen deshalb eine größere Durchtrittsfl&' he auf, was höhere Umdrehungszahlen und/oder längere Rotoren gestattet (vergl. Fig. XIX). Die in den Fig.The two disks 9 thus act as rotating valves or slides, which control the gas flow through the outlet channels 25. The channels 25 extend radially outwards from the housing bore and therefore have a larger passage fl & ' he on, which allows higher speeds and / or longer rotors (see Fig. XIX). The in Fig.

I, II und IV sichtbaren Kanäle 28 dienen zur Aufnahme einer Kühlflüssigkeit.I, II and IV channels 28 visible are used to receive a cooling liquid.

Arbeitet die Maschine als Expansionsmotor, so wird der Zyklus umgedreht, so daß Gas mit höherem Druck bei 27 eintritt und nach der Expansion in der Maschine bei 21 mit geringerem Druck austritt.If the machine works as an expansion motor, the cycle is reversed, so that higher pressure gas enters at 27 and after expansion into the engine at 21 exits with lower pressure.

Der Totraum wird auf Null (oder praktisch auf Null) reduziert; außerdem treten keine gebrochenen oder unterbrochenen Dich-.The dead space is reduced to zero (or practically zero); aside from that There are no broken or interrupted you-.

tungslinien auS! Bei den in Fig. II dargestellten Rotorstellungen ist die Kammer 29 teilweise von der konkaven Fläche 30 des Zahnes 8, einer Seitenwand 31 der rinnenartigen Ausnehmung 12 und dem anderen Zahn l4>getrennt, Das in der Kammer 29 enthaltene Gas soll beim Betrieb als Kompressor in die Auslaßleitung gefördert werden. Wäre dies nicht der Fall, so würde die Kammer 29 einen Totraum bilden und das in dieser Kammer enthaltene verdichtete Gas würde wieder auf den Einlaßdruck zurückgedrosselt werden, womit sowohl ein Verlust an Wirkungsgrad als auch an Förderleistung verbunden wäre. Die konkave Fläche 30 des Zahnes 8 und die Seitenwand 31 der rinnenartigen Vertiefung 12 weisen eine solche Profilgestaltung auf, daß die äußere Kante E der Zähne 14, 16 bei sich drehenden Rotoren im Dichtabstand über die konkave Fläche 30 und die Wandung 31 hinwegstreichen. Die konkave Fläche J-CD der Zähne'14, i6 und der verbleibende Flächenteil 0-P-K der rinnenartigen Ausnehmung 12 sind ebenfalls derart profiliert, daß sich diese Teile im Dichtabstand gegeneinander bewegen, so daß ein Verlust des in der Kammer 29 verdichteten Gases vermieden wird.lines out! In the rotor positions shown in Fig. II the chamber 29 is partially from the concave surface 30 of the tooth 8, a side wall 31 of the groove-like recess 12 and the other tooth l4> separated, that in the Chamber 29 contained gas is to be promoted into the outlet line when operating as a compressor will. If this were not the case, the chamber 29 would form a dead space and the compressed gas contained in this chamber would return to the inlet pressure be throttled back, which means a loss of both efficiency and delivery rate would be connected. The concave surface 30 of the tooth 8 and the side wall 31 of the channel-like Recess 12 have such a profile design that the outer edge E of the Teeth 14, 16 with rotating rotors at a sealing distance over the concave surface 30 and wipe away the wall 31. The concave surface J-CD of teeth'14, i6 and the remaining surface part 0-P-K of the channel-like recess 12 are also profiled in such a way that these parts move against each other at a sealing distance, so that a loss of the compressed gas in the chamber 29 is avoided.

Die Scheiben 9 und die kleineren Querschnittsprofile des Rotors 2 sind derart gestaltet, daß das Auftreten von Totraum oder eine Unterbrechung der Dichtungslinie verhindert werden.The disks 9 and the smaller cross-sectional profiles of the rotor 2 are designed so that the occurrence of dead space or an interruption of the Sealing line can be prevented.

Die speziellen Rotorprofile, die zur Erreichung dieser Ziele, nämlich kein Totraum, keine Bildung von abgesperrten Taschen und keine unterbrochenen Dichtlinien verwendet werden, werden im einzelnen noch erläutert werden.The special rotor profiles that are used to achieve these goals, viz no dead space, no formation of locked pockets and no interrupted sealing lines are used, will be explained in detail later.

Die Kanäle 25 in den bB den stirnseitigen Seitenwänden der ersten Rotorbohrung sind derart gestaltet und angeordnet, daß das gesamte verdichtete Gas (einschließlich Jenes in der Kammer 29,ohne die Leckverluste) durch diese Auslaßkanäle 25 gefördert wird. Die spezielle Gestalt und Anordnung der Kanäle 25 werden ebenfalls noch im einzelnen erläutert werden Die äußere Kante E des zweiten Rotors bewegt sich im Dichtabstand über die kontave Fläche 30 des Zahnes des ersten Rotors; dieser Teil des Rotorzyklus wird als die Phase P bezeichnet. Der größeren Klarheit wegen, wird diese Phase P wie folgt definiert: Beim Betrieb als Kompressor beginnt die Phase P bei den in Fig. II veranschaulichten Rotorstellungen; sie endet, wenn die Kante E nächstfolgend den Nabenradius (oder Teilkreis) des ersten Rotors 1 schneidet. Bei den in Fig. II veranschaulichten Abmessungen umfaßt die Phase P etwa 200 einer Rotorumdrehung. Die Kanäle 25 in den stirnseitigen Wandungen stehen während der gesamten durch die so definierte Phase P bestimmten Zeit des Rotorzyklus mit der Kammer 29 in offener Verbindung. Das verdichtete Gas kann deshalb aus der Kammer 29 durch die Kanäle 25 während der ganzen Phase P frei abströmen (bzw. im Fall einer Expansionsmaschine in umgekehrter Richtung strömen).The channels 25 in the bB the front side walls of the first Rotor bores are designed and arranged so that all of the compressed gas (including that in chamber 29 without the leakage losses) through these outlet channels 25 is funded. The special shape and arrangement of the channels 25th will also be explained in detail later. The outer edge E of the second The rotor moves in the sealing distance over the contave surface 30 of the tooth of the first Rotor; this part of the rotor cycle is referred to as the P phase. The bigger one For the sake of clarity, this phase P is defined as follows: When operating as a compressor phase P begins with the rotor positions illustrated in FIG. II; it ends if the edge E next is the hub radius (or pitch circle) of the first rotor 1 cuts. In the dimensions illustrated in FIG. II, the phase P comprises about 200 of a rotor revolution. The channels 25 are in the end walls during the entire time of the rotor cycle determined by the phase P defined in this way with the chamber 29 in open communication. The compressed gas can therefore from the Chamber 29 can flow freely through the channels 25 during the entire phase P (or in the Flow in the reverse direction in the case of an expansion machine).

In dieser Beschreibung wird ebenso wie in den Patentansprüchen eine 3600 Umdrehung eines Rotors als ein vollständiger Rotorzyklus bezeichnet.In this description as well as in the claims 3600 revolutions of a rotor are referred to as one complete rotor cycle.

Die in Fig. I dargestellte Maschine kann so konstruiert werden, daß sie praktisch den Totraum Null aufweist. Werden wahlweise vorsehbare Ausnehmungen 32 angeordnet, so ergibt sich ein kleiner Totraum (in den Ausnehmungen), was im einzelnen noch erläutert werden wird.The machine shown in Fig. I can be constructed so that it has practically zero dead space. Are optionally foreseeable recesses 32 arranged, there is a small dead space (in the recesses), which in the individual will be explained later.

Die Einzelheiten der Rotoren 1, 2 sind aus den Fig. V bis VIII zu ersehen: Zur Unterscheidung werden in der vorliegenden Beschreibung und in den Patentansprüchen die Roteren 1, 2 als erster und zweiter Rotor bezeichnet. Die Bogenstücke T-N, 0-P, P-K, R-A, J-I, C-D und D-E weisen Jeweils einen konstanten Radius auf.The details of the rotors 1, 2 are shown in FIGS. V to VIII see: To differentiate in the present description and in the claims the roteren 1, 2 referred to as the first and second rotors. The elbows T-N, 0-P, P-K, R-A, J-I, C-D and D-E each have a constant radius.

Die Rotoren 1, 2 laufen mit gleicher Drehzahl um; der Durchmesser der Wälzkreise S, H entspricht deshalb dem Abstand zwischen den Rotorachsen. Die Durchmesser der Naben 13 sind in diesem Falle gleich den Durchmessern der Walzkreise S, H (verringert um das für den Lauf erforderliche Spiel). Das Profil N-O wird durch die Kante E erzeugt. Die Profile C-j und K-R werden Jeweils von den Kanten K-J erzeugt. Die Profilflächen T-U und E-L-M sind Flächen mit großem Spiel, die keine Dichtfunktion ausüben und deshalb keiner genauen Formgebung bedürfen. Die Kante E muß Jedoch genau ausgebildet sein.The rotors 1, 2 rotate at the same speed; the diameter the pitch circles S, H therefore corresponds to the distance between the rotor axes. the Diameter of the hubs 13 are in this case equal to the diameters of the rolling circles S, H (reduced by the play required for the run). The profile N-O is generated by the edge E. The profiles C-j and K-R are each used by the Edges K-J generated. The profile surfaces T-U and E-L-M are surfaces with a large clearance, which do not have a sealing function and therefore do not require any precise shaping. However, the edge E must be precisely formed.

Um die Entstehung abgeschlossener Taschen, eines nicht an der Förderung teilnehmenden Totraumes und/oder einer gebrochenen Dichtllnie zu vermeiden, muß der Abstand zwischen dem Punkt J und dem Punkt G (Fig. VIII) im wesentlichen gleich oder größer als der Abstand zwischen dem Punkt G und dem Punkt D sein. Die Punkte J, G und D liegen in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht zur Rotorachse verläuft. Der Punkt G ist der Schnittpunkt der Radiallinie B-D mit dem Wälzkreis H. Der Bogen C-D ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, bei D tangential zu dem Bogen D-E verlaurend ausgebildet. Bei dem dargestellten speziellen Zahnprofil liegt der Mittelpunkt des Kreisbogens C-D bei G.About the creation of closed pockets, one not in the promotion Participating dead space and / or a broken sealing line must be avoided the distance between point J and point G (Fig. VIII) is essentially the same or greater than the distance between point G and point D. The points J, G and D lie in a common plane that is perpendicular to the rotor axis. The point G is the intersection of the radial line B-D with the pitch circle H. The arc As can be seen from the drawing, C-D is tangential to the arc D-E at D educated. In the special tooth profile shown, the center of the Arc C-D at G.

Zur Vermeidung der. Entstehung abgeschlossener Taschen, eines nicht an der Förderung teilnehmenden Totraumes und/oder gebrochener Dichtlinien, muß der Abstand zwischen dem Punkt K und dem Punkt 34 im wesentlichen gleich oder größer als der Abstand zwischen dem Punkt 34 und dem Punkt A sein. Die Punkte K, 34 und A liegen in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht zur Rotorachse verläuft. Der Punkt 34 ist der Schnittpunkt eines zum Punkt A führenden Radius mit dem Wälzkreis S. Der Bogen R-A verläuft, wie aus der Zeichnung ersichtlich, bei A tangential zum Außenumfang der Scheibe 9. Bei dem dargestellten speziellen Scheibenprofil liegt der Mittelpunkt des Kreisbogens R-A im Punkt 34.To avoid the. Creation of locked pockets, one not dead space participating in the promotion and / or broken sealing lines must be the Distance between point K and point 34 is substantially equal to or greater than the distance between point 34 and point A. The points K, 34 and A lie in a common plane that is perpendicular to the rotor axis. Of the Point 34 is the intersection of a radius leading to point A with the pitch circle S. The arc R-A runs, as can be seen from the drawing, at A tangential to Outer circumference of the disc 9. The special disc profile shown is located the center of the circular arc R-A at point 34.

Die Scheiben 9 weisen Profilflächen N-0-P-K auf, welche mit der Nabe 7 und dem Zahn 8 zusammenstimmen: diese Flächen können deshalb bei lagerichtig befestigten Scheiben fertigbearbeitet werden, was zu einer Erhöhunft der Genauigkeit und einer Verringerung der Kosten führt. Die Scheiben 9 weisen außerdem den gleichen Außenradius wie der Zahn 8 auf; sie passen deshalb unmittelbar in die Bohrung 3, so daß keine weitere Bearbeitung (oder Ansenkung) der Bohrung 3 notwendig ist.The disks 9 have profile surfaces N-0-P-K, which with the hub 7 and tooth 8 coincide: these surfaces can therefore be fastened in the correct position Slices finished will result in an increase in accuracy and a reduction in cost. The disks 9 also have the same Outer radius like tooth 8; they therefore fit directly into hole 3, so that no further processing (or countersinking) of the bore 3 is necessary.

Die Scheiben 9 müssen eine solche Wandstärke aufweisen, daß eine unerwünschte Verbiegung unter der Wirkung des Gasdruckes vermieden wird. Typische Abmessungen sind beispielsweise: Rotordurchmesser 30 cm Nabenlänge 28 cm Wandstärke Jeder Scheibe 1 cm In gewissen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Scheiben 9 mit größerer Wandstärke auszuführen, um damit das Schwungmoment des ersten Rotors zu vergrößern. Um größere Laufruhe zu erzielen, sollte das Schwungmoment (GD2) Jedes Rotorsystems (einschließlich Antriebsmotor) gleich groß sein, wie dies an sich bekannt und etwa in der US-Patentschrift 3 472 445 erläutert ist.The discs 9 must have such a wall thickness that an undesirable Bending under the effect of the gas pressure is avoided. Typical dimensions are for example: rotor diameter 30 cm hub length 28 cm wall thickness of each disc 1 cm In certain cases it can be useful to use the panes 9 with a greater wall thickness execute in order to increase the moment of inertia of the first rotor. To bigger ones To achieve smoothness, the moment of inertia (GD2) of every rotor system (including Drive motor) be of the same size, as is known per se and, for example, in the US patent 3,472,445.

Der zweite Rotor 2 kann aus einem Materialstück in der Weise herausgearbeitet werden, daß zunächst der größere Profilquerschnitt des Rotors über die ganze Rotorlänge erzeugt wird, worauf die beiden kleineren Profilquerschnitte durch stirnseitige Ausfräsung des Bogens J-I und der Nabe 15 hergestellt werden.The second rotor 2 can be machined from a piece of material in the manner be that initially the larger profile cross-section of the rotor over the entire length of the rotor is generated, whereupon the two smaller profile cross-sections through frontal Milling of the arc J-I and the hub 15 are made.

Der Winkel(Fig. VIII) bezeichnet den gesamten von dem Zahn 14 oder dem Zahn 16 eingenommenen Winkelbereich. Der Grund warum der Winkel so groß gemacht wird, wird im folgenden erläutert: In Fig. II ist die bevorzugte voreilende Kante des Zahnes 14 (oder 16) durch die ausgezogene Linie D-J veranschaulicht. Eine alternative vorlaufende Kante ist durch die gestrichelte Linie D-J angedeutet. Bei Verwendung des bevorzugten Profiles D-J ist das in der Kammer 29 verbleibende Gasvolumen beträchlich kleiner als bei Verwendullg des alternativen Profiles D-J. Damit ergeben sich geringere Drosselverluste des während des kritischen Endteiles des Förderhubes (bei Einsatz als Kompessor) durch die Auslaßkanäle 25 strömenden Gases. Der WinkeliSerstreckt sich in der Darstellung nach den Fig. II und VIII über einen Winkelbereich von 65°. Der optimale Wert des Winkel A hängt von dem Abstand zwischen den Rotorachsen, der Umdrehungszahl und der Rotorbreite ab. Würde der Winkel beispielsweise auf 55° verkleinert, so würde sich immer noch eine beträchliche Verbesserung gegenüber den Verhältnissen entsprechend der Linie i-J (Fig. II) ergeben.The angle (Fig. VIII) denotes the entire of the tooth 14 or the tooth 16 occupied angular range. The reason why the angle made so big is explained below: In Figure II, the preferred leading edge is of tooth 14 (or 16) illustrated by the solid line D-J. An alternative leading edge is indicated by the dashed line D-J. Using of the preferred profile D-J, the volume of gas remaining in chamber 29 is substantial smaller than when used of the alternative profile D-J. In order to result in lower throttling losses during the critical end part of the Delivery stroke (when used as a compressor) through the outlet channels 25 of flowing gas. The WinkeliS extends in the representation according to FIGS. II and VIII over a Angle range of 65 °. The optimal value of the angle A depends on the distance between the rotor axes, the number of revolutions and the rotor width. Would the angle for example scaled down to 55 °, it would still be a considerable improvement over this the ratios according to the line i-J (Fig. II) result.

Der große Winkel A bringt verschiedene zusätzliche Vorteile, die im einzelnen im Folgenden gesehen werden: a) Der Bogen D-E ist länger, so daß der Strömungswiderstand des Dichtweges größer ist b) Der zusammenwirkende Bogen 0-P erstreckt sich über einen größeren Winkel, so daß während des gesamten Förderhubes mehr nicht-abgedeckter Strömungsquerschnitt durch die Auslaßkanäle 25 zur Verfügung steht.The large angle A brings various additional advantages that are in the individual can be seen in the following: a) The arc D-E is longer, so that the flow resistance of the sealing path is greater b) The cooperating arc 0-P extends over a larger angle, so that more uncovered during the entire conveying stroke Flow cross section through the outlet channels 25 is available.

c) Der Einlaß 21 kann (in Umfangsrichtung) bei geringem Verlust an Gesamtverdrängung weiter gemacht werden. Ein großer Einlaßkanal verringert die in ihm auftretenden Strömungsverluste. Auf die Scheiben 9 kann ein Wabendichtungsmaterial oder ein nachgiebiger Überzug aufgebracht werden, um damit das für den Lauf erforderliche Spiel zu verringern und dennoch ein Festfressen bei Berührung zu verhüten.c) The inlet 21 can (in the circumferential direction) with little loss Total displacement can be continued. A large inlet port reduces the in occurring flow losses. A honeycomb sealing material can be applied to the panes 9 or a pliable coating can be applied to provide that required by the barrel Reduce play and still prevent seizure on contact.

Labyrinth-Dichtungsrillen sind bei 35 in Fig. VIII veranschaulicht. Labyrinth seal grooves are illustrated at 35 in Figure VIII.

Ein abnehmbarer,einstellbarer VerschE ßstreifen 36 dient einigen besonderen Zwecken, die im einzelnen sind: a) Re Kante E bewegt sich mit verhältnismäßig großer Relativgeschwindigkeit (nichtrollend) über die erzeugte Fläche N-0; im Falle der Berührung zwischen festen harten Rotorstoffen wäre die Gefahr des Festfressens gegeben. Der Verschleißstreifen 36, der aus einem weichen Material, wie Messing, besteht, verhütet ein solches Festfressen.A removable, adjustable slide strip 36 serves some special purposes Purposes that are in detail: a) Re edge E moves with a relatively large Relative speed (non-rolling) over the generated area N-0; in the event of contact between solid, hard rotor materials, there would be a risk of seizure given. The wear strip 36, which is made of a soft material, like brass, prevents such seizure.

der Verschleißstreifen 36 kann mittels Beilagen und Schrauben 37 für sich bezüglich eines Rotors Justiert werden. Dies gestattet eine.unabhangige Justierung zwischen dem Profil N-0 und der Kante E in dem Sinne, daß zwischen den Rotoren auftretende Leckverluste verringert werden. Der wahlweise vorsehbare Verschleißstreifen 36 ist in Fig. 6 nicht dargestellt.the wear strip 36 can by means of shims and screws 37 for be adjusted with respect to a rotor. This allows an independent adjustment between the profile N-0 and the edge E in the sense that occurring between the rotors Leakage losses can be reduced. The optional wear strip 36 is not shown in FIG. 6.

Die Anordnung und Geometrie der Kanäle in den stirnseitigen Wandungen (vgl. Fig. IX) gestattet (zusammen mit der entsprechenden Ausbildung der verwendeten Rotoren) die Maschine derart zu konstruieren, daß sie keine abgeschlossenen Taschen, keinen Totraum und keinen eingebauten geometrischen Leckweg oder unterbrochene Dichtlinien aufweist. In Fig. IX ist die Gestalt des Kanal es in der stirnseitigen Wandung für den Fall dargestellt, daß keine Ausnehmungen 32 verwendet werden.The arrangement and geometry of the channels in the end walls (see. Fig. IX) permitted (together with the appropriate training of the used Rotors) to construct the machine in such a way that it does not have closed pockets, no dead space and no built-in geometric leakage path or interrupted sealing lines having. In Fig. IX the shape of the channel is for it in the front wall illustrated the case that no recesses 32 are used.

Ein entsprechender Kanal ist in der gegenüberliegenden stirnseitigen Abschlußwandung der Bohrung 3 vorgesehen. Die Linien V-W-X-Y-Z-V definieren den Umriß eines Kanales 25. Der Bogen V-W ist die äußere Berandung des Kanales; sein Radius 38 ist gleich dem Außenradius der Gehäusebohrung 3. Der Kreisbogen W-X wird als die nachlaufende Kante bzw. Umrißlinie des Kanals bezeichnet; sein zugeordneter Mittelpunkt liegt bei B, d. h. auf der Achse des zweiten Rotors. Der Radius 39 des Bogens W-X ist gleich dem Außenradius des zweiten Rotors.A corresponding channel is in the opposite end face End wall of the bore 3 is provided. The lines V-W-X-Y-Z-V define the Outline of a channel 25. The arc V-W is the outer border of the channel; be Radius 38 is equal to the outer radius of the housing bore 3. The circular arc W-X becomes referred to as the trailing edge of the channel; its associated The center is at B, i.e. H. on the axis of the second rotor. The radius 39 of the Arc W-X is equal to the outer radius of the second rotor.

Der Bogen W-X stellt in der dargestellten Form die optimale Gestaltung der nacheilenden Umrißlinie des Kanales dar. Dies bedeutet, daß er eine maximale freie Kanalfläche ergibt und keine Leckwege außer dem durch den Lauf bedingten Spiel zwischen den sich bewegenden Teilen auftreten. Eine alternativ verwendbare ungünstigere nacheilende Umrißlinie ist durch die gestrichelte Linie W-X angedeutet, welche etwas schlechtere Ergebnisse liefert. Beide Umrißlinien W-X und W-X entsprechen im wesentlichen dem von dem äußeren Radius O4es zweiten Rotors beschriebenen kreisbogenförmigen Weg. Diese Abänderungen liegen im Rahmen der Erfindung.The arch W-X represents the optimal design in the form shown the trailing outline of the channel. This means that it has a maximum results in free channel surface and no leakage paths other than the play caused by the barrel occur between moving parts. A less favorable alternative that can be used trailing outline is indicated by the dashed line W-X, which something gives worse results. Both outlines W-X and W-X are essentially the same that of the outer radius O4es of the second rotor described circular arc-shaped Path. These changes are within the scope of the invention.

Der Radius des Kreisbogens-X-Y ist gleich dem Radius des Bogens O-P. Die Gestalt der voreilenden Umrißlinie Y-ZV ist nicht kritisch. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse soll sich der Auslaßkanal so schnell als möglich öffnen.The radius of the circular arc-X-Y is equal to the radius of the arc O-P. The shape of the leading outline Y-ZV is not critical. To achieve optimal Results should open the outlet channel as quickly as possible.

Die voreilende Umrißlinie v-ZV weist deshalb, wie dargestellt, zwei Kreisbögen auf, die mit dem Profil P-K-R-A des ersten Rotors zusammenstimmen (Fig. VII).The leading outline v-ZV therefore has two, as shown Arcs that coincide with the profile P-K-R-A of the first rotor (Fig. VII).

Die voreilende Umrißlinie Y-ZV des Kanales 25 sollte derart angeordnet sein, daß sich die Kanäle vor Erreichen des gewünschten Förderdruckes in der Maschine zu öffnen beginnen.The leading outline Y-ZV of the channel 25 should be arranged in this way be that the channels before reaching the desired delivery pressure in the machine begin to open.

Dadurch ist zwar eine gewisse Rückströmung bedingt, der größere Auslaßkanalquerschnitt ergibt aber eine Verringerung der Strömungsverluste während des Hauptteiles der Förderphase Jedes Rotorzyklus.This causes a certain backflow, the larger outlet channel cross-section but results in a reduction in flow losses during the main part of the Funding phase Each rotor cycle.

Die Stirnplatte 6 ist bei 21 in Fig. IX vertieft, um damit zusätzlich zu dem radialen Einlaßkanal, wie er in Fig. I bei 21 angedeutet ist, einen weiteren Einlaßkanalteil in axialer Richtung herzustellen.The face plate 6 is recessed at 21 in FIG. IX in order to additionally to the radial inlet channel, as indicated in Fig. I at 21, another Manufacture inlet duct part in the axial direction.

Der erste Rotor 1 kann mittels dreier Bohrungen 40 vollständig ausgewuchtet werden, welche in der dargestellten Weise bemessen und angeordnet sind und durch den Nabenteil 7 hindurchgehen. Die Bohrungen 40 sind endseitig durch die Scheiben 9 abgedeckt. Eine der Scheiben ist in Fig. VII bei 41 abgebrochen dargestellt, um eine Auswuchtbohrung zu veranschaulichen. In gewissen Fällen können auch in den Scheiben .9 Auswuchtbohrungen vorgesehen werden, doch sind die Scheiben im allgemeinen dünn im Verhältnis zur Nabenlänge, so daß es in der Regel vorzuziehen ist, zumindest den größeren Teil der Auswuchtung mit Hilfe von Bohrungen 40 in der Nabe 7 vorzunehmen, wie dies veranschaulicht ist, Der zweite Rotor 2 wird mittels dreier Bohrungen 42 vollständig ausgewuchtet, welche durch den Nabenteil 13 verlaufen und endseitig durch eigene Endkappen 43 verschlossen sind; Das äußere Ende des Zahnes 14 ist aus Gründen der Auswuchtung innen hohl gegossen, wie dies bei 44 in den Fig. VI und VIII dargestellt ist. Die Höhlung mündet direkt in die nacheilende Fläche des Zahnes 14,um damit die Leerung und Entfernung der Gußkerne zu ermöglichen. Es ist nicht notwendig, diese Öffnungen zu verschließen.The first rotor 1 can be completely balanced by means of three bores 40 which are sized and arranged in the manner shown and by go through the hub part 7. The bores 40 are at the end through the disks 9 covered. One of the disks is shown broken off in Fig. VII at 41 to to illustrate a balancing hole. In certain cases, the Washers .9 balancing bores can be provided, but the washers are generally thin in relation to the hub length so it is usually preferable, at least to carry out the greater part of the balancing with the help of bores 40 in the hub 7, As illustrated, the second rotor 2 is driven by means of three bores 42 Completely balanced, which run through the hub part 13 and are closed at the end by their own end caps 43; The outer end of the tooth 14 is cast hollow on the inside for reasons of balance, as shown at 44 in FIGS. VI and VIII is shown. The cavity opens directly into the trailing surface of the tooth 14 in order to enable emptying and removal of the cast cores. It it is not necessary to close these openings.

Wenn sich die Rotoren dem Ende ihres Förderhubes nähern (Fig. II), verringert sich die nicht abgedeckte Querschnittsfläche der Kanäle 25. Unter gewissen Betriebsbedingungen (hohe Drehzahl und/oder breite Rotoren) würde der Druckabfall über die Auslaßkanäle 25 in der Nähe des Endes des Förderhubes zu groß werden. Um dieser Schwierigkeit abzuhelfen, ergeben die Ausnehmungen 32 eine vergrößerte Durchtrittsfläche durch die Kanäle 25. Die Ausnehmungen 32 überlappen den zusätzlichen Flächenbereich 45 - 46 - 47 -Y (Fig. X).When the rotors approach the end of their delivery stroke (Fig. II), the uncovered cross-sectional area of the channels 25 decreases Operating conditions (high speed and / or wide rotors) would reduce the pressure drop become too large via the outlet channels 25 in the vicinity of the end of the delivery stroke. Around To remedy this difficulty, the recesses 32 result in an enlarged passage area through the channels 25. The recesses 32 overlap the additional surface area 45-46-47 -Y (Fig. X).

In den Fig. XI und XII sind abgewandelte Rotorformen (die für höhere Drücke geeignet sind) in kleinerem Maßstab im Querschnitt dargestellt. Diese Rotoren könnten in dem Gehäuse nach Fig. I verwendet werden. Es ist jeweils ein Querschnitt dargestellt, wie er sich ergibt, wenn der Rotor in der halben axialen Länge durchgeschnitten wird. An jeder Stirnseite der Nabe 7 und des Zahnes 8 ist eine Scheibe 48 befestigt. Der Rotor nach Fig. XI entspricht jenem nach Fig.In FIGS. XI and XII, modified rotor shapes (those for higher Pressures are suitable) shown on a smaller scale in cross section. These rotors could be used in the housing of FIG. There is always a cross section shown how it results when the rotor is cut through in half its axial length will. A disk 48 is attached to each end face of the hub 7 and the tooth 8. The rotor according to FIG. XI corresponds to that according to FIG.

VII mit dem Unterschied, daß die voreilende Kante 49 (der rinnenförmigen Ausnehmung in der Scheibe 48) nicht mit der rinnenförmigen Ausnehmung in der Nabe 7 zusammenfällt, sondern gegenüber dieser um etwa 140 nacheilt. Ähnlich entspricht der Rotor nach Fig. XII jenem nach Fig. VIII mit dem Unterschied, daß die voreilende Kante 50 des Zahnes mit kleinerem Profilquerschnitt der voreilenden Kante D-J des Zahnes mit größerem Profilquerschnitt um etwa 140 nacheilt. Der Zweck dieser Abwandlungen besteht darin, eine spätere oeffnung der Kanäle 25 in den Stirnwänden (bei Betrieb als Kompressor) zu erreichen und damit ein höheres inneres Druckverhältnis zu erzielen.VII with the difference that the leading edge 49 (the channel-shaped The recess in the disk 48) does not match the groove-shaped recess in the hub 7 coincides, but lags behind it by about 140. Similarly corresponds the rotor according to FIG. XII that according to FIG. VIII with the difference that the leading Edge 50 of the tooth with a smaller profile cross-section of the leading edge D-J des The tooth with a larger profile cross-section lags by about 140. The purpose of these modifications is a later opening of the channels 25 in the end walls (when operated as a compressor) and thus a higher internal pressure ratio to achieve.

Bezogen auf Fig. II sollte die voreilende Umrißlinie Y-Z-V des in der Stirnwand vorgesehenen Kanals 25 (bei einer Maschine mit höherem innerem Druckverhältnis)im Uhrzeigersinn verschoben sein. Um eine optimale Abstimmung der Durchtrittsfläche des Kanales zu erzielen, soll der von dem Kanal 25 bezüglich der Achse des ersten Rotors eingenommene Winkelbereich etwa gleich dem Winkelbereich sein, welcher von der rinnenartigen Ausnehmung in der Scheibe 9 oder der Scheibe 48 eingenommen wird.Referring to Fig. II, the leading outline Y-Z-V of the in the end wall provided channel 25 (in a machine with a higher internal pressure ratio) in Be shifted clockwise. To ensure that the passage area is optimally coordinated of the channel should be that of the channel 25 with respect to the axis of the first Rotors occupied angular range approximately equal to the angular range, which of the groove-like recess in the disc 9 or the disc 48 is occupied.

Der gesamte von dem Zahn mit größerem Profilquerschnitt eingenommene Winkelbereich bleibt der gleiche wie in Fig.The total occupied by the tooth with the larger profile cross-section Angular range remains the same as in Fig.

VIII (etwa 650), was ein erwünschtes Merkmal darstellt, weil dadurch der Durchfluß (und der Druckabfall) durch die Kanäle 25 gegen Ende des Förderhubes verringert wird, wie dies bereits erläutert wurde. Zusammengefaßt gestatten die in den Fig. XI, XII dargestellten abgewandelten Rotoren folgendes zu erreichen: 1. Der erwünschte große Winkeldes zu des größeren Zahnes wird beibehalten und 2. optimale Auslaßverhältnisse bei einer Hochdruckmaschine werden erreicht.VIII (about 650), which is a desirable feature because of it the flow (and the pressure drop) through the channels 25 towards the end of the delivery stroke is reduced, as has already been explained. In summary, they allow In the Fig. XI, XII shown modified rotors to achieve the following: 1. The desired large angle to the larger tooth is maintained and 2. optimal outlet conditions in a high pressure machine are achieved.

In den Fig. XI II, XIV sind abgewandelte Ausführungsformen insoweit dargestellt, als die Scheibe 51 eine Abwandlung der Scheibe 9 bildet. Sie ist an der gleichen Rotornabe 7 befestigt, Der Radius 52 ist kleiner als der Außenradius des Zahnes 8.In FIGS. XI, II, XIV there are modified embodiments in this respect shown when the disk 51 forms a modification of the disk 9. She is on attached to the same rotor hub 7, the radius 52 is smaller than the outer radius of the tooth 8.

An der Scheibe 51 ist unmittelbar ein kleiner Zahn 53 befestigt, der die gleiche Wandstärke wie die Scheibe aufweist.A small tooth 53 is attached directly to the disk 51, which has the same wall thickness as the disc.

Die zugeordnete kleinere Nabe 54 weist einen größeren Radius 55 als ihr Gegenstück 15 auf. Der Außenradius 38 (Fig. IX) muß entsprechend verringer t werden.The associated smaller hub 54 has a larger radius 55 than its counterpart 15 on. The outer radius 38 (Fig. IX) must accordingly be reduced.

In den Fig. XV bis XVIII sind in kleinerem Maßstab abgewande;lte Ausführungsformen zusammengehöriger Rotoren dargestellt, die in das Gehäuse nach Fig. I eingesetzt werden können. Diese Rotoren sind in den Fig. XVII und XVIII Jeweils in einer stirnseitigen Ansicht dargestellt, während sie in den Fig. XV und XVI im Querschnitt veranschaulicht sind. Die Profile der Rotoren nach Fig. XV und XVI (senkrecht zur Rotorachse) entsprechen Jenen der Rotoren nach Fig. I. Im Querschnitt sind diese Rotoren wie aus den Figuren zu ersehen teilweise torroidförmig und fast sphärisch.XV to XVIII show modified embodiments on a smaller scale associated rotors are shown, which are inserted into the housing according to FIG can be. These rotors are in FIGS. XVII and XVIII each in an end face View shown while it is illustrated in cross-section in FIGS. XV and XVI are. The profiles of the rotors according to FIGS. XV and XVI (perpendicular to the rotor axis) correspond Those of the rotors according to FIG. I. In cross section, these rotors are as shown in the figures to be seen partly torroid-shaped and almost spherical.

In Fig. XIX ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Rotoren verfügen über Naben 7, 13, Zähne 8, 14 und rinnenförmige Ausnehmungen 12, 17, welche im Querschnitt den gleich numerierten Teilen nach Fig. I entsprechen. Stirnseitig sind an der Nabe 7 auf Jeder Seite eine Scheibe 56 befestigt. Die Scheiben 56 laufen in den stirnseitigen Gehäusewänden eingearbeiteten Bohrungen um.A second embodiment of the invention is shown in FIG. XIX. The rotors have hubs 7, 13, teeth 8, 14 and channel-shaped recesses 12, 17, which in cross section correspond to the parts numbered identically according to FIG. A disk 56 is attached to the end of the hub 7 on each side. The disks 56 holes machined into the front housing walls run around.

Jede der Scheiben 56 weist bei 58 einen ausgeschnittenen Teil auf. Dieser ausgeschnittene Teil ist teilweise mit dünnen zylindrischen Metallröhrchen gefüllt, welche sowohl miteinander als auch mit der Scheibe hart verlötet sind. Die Länge der einzelnen Röhrchen 59 entspricht der Wandstärke des Hauptscheibenkörpers 56. Die gesamte Scheibenanordnung einschließlich der Röhren kann nach der ortsfesten Verlötung der Röhrchen fertigbearbeitet werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Scheibe überall einschließlich dem Röhrchenbereich eine gleichmäßige Wandstärke aufweist.Each of the disks 56 has a cutout portion at 58. This cut out part is partially covered with thin cylindrical metal tubes filled, which are brazed to each other as well as to the disk. The length of the individual tubes 59 corresponds to the wall thickness of the main disk body 56. The entire disk assembly including the tubes can be fixed according to the Soldering of the tubes are finished. This ensures that that the disc has a uniform wall thickness everywhere, including the tube area having.

Die axiale Länge des zweiten Rotors 60 ist so bemessen, daß er mit geringem Spiel zwischen den ebenen Flächen der beiden Scheiben 56 umlaufen kann. Die Auslaßkanäle 61 sind identisch mit den Kanälen 25 bis auf eine gerade voreilende Umrißlinie 62. Die beiden Scheiben 56 dienen als rotierende Ventile oder Schieber zur Steuerung des Gasdurchsatzes durch die Kanäle 61.The axial length of the second rotor 60 is dimensioned so that it with little play between the flat surfaces of the two disks 56 can rotate. The outlet channels 61 are identical to the channels 25 except for a straight leading one Outline 62. The two disks 56 serve as rotating valves or Slider for controlling the gas throughput through the channels 61.

Die Scheiben enthalten einen kleinen Totraum (etwa 2 %): Die Aufgabe der Röhrchen 59 soll im folgenden erläutert werden: Zum Zwecke der Erläuterung sei zunächst angenommen, daß die Röhrchen 59 herausgenommen wären, so daß in der Scheibe eine einzige große oeffnung verbleibt. Wenn dann die Rotoren nach Fig. XIX die Stellung erreichen, in der die Kante E die konkave Fläche des Zahnes 8 zu überstreichen beginnt, könnte verdichtetes Gas in der Querrichtung um die stirnseitigen Enden des Zahnes 14 herumströmen. Die Aufgabe der Röhrchen 59 liegt somit darin, wohl eine Gasströmung in axialer Richtung (durch die Röhrchen und zwischen den Röhrchen) zu ermöglichen, aber eine Gasströmung in der Querrichtung zu verhindern.The discs contain a small dead space (about 2%): the task the tube 59 will be explained below: For the purpose of explanation, let initially assumed that the tubes 59 would have been removed so that in the disc a single large opening remains. If then the rotors according to Fig. XIX the position reach, in which the edge E begins to sweep the concave surface of the tooth 8, could be compressed gas in the transverse direction around the face ends of the tooth 14 flock around. The task of the tube 59 is thus to create a gas flow in the axial direction (through the tubes and between the tubes) to enable but to prevent gas flow in the transverse direction.

Es ist nicht notwendig, Röhrchen 59 über den Bereich der gesamten ffnung 58 vorzusehen, weil Röhrchen lediglich im letzten Teil des Förderhubes benötigt werden. Die neuartige Konstruktion mit den hartgelöteten Röhrchen (anstelle von in eine Metallplatte eingebohrten Löchern) ergibt eine größere freie Durchtrittsfläche. Die kreiszylindrischen Röhrchen können naturgemäß durch Röhrchen mit hexagonalen oder anderem Querschnitt ersetzt werden. In gewissen Fällen ist es zweckmäßig, Röhrchen mit kleinem Durchmesser in der Nähe der konkaven Fläcne des Zahnes 8 vorzusehen und an Stellen, die von dieser konkaven Fläche weiter entfernt sind, Röhrchen mit größerem Durchmesser zu verwenden. Die kleineren Röhrchen werden in der Nähe der Fläche benötigt, um eine übermäßige Überbrückung der schmalen Kante E zu vermeiden.It is not necessary to cover the entire area of the tube 59 Opening 58 should be provided because tubes are only required in the last part of the delivery stroke will. The new construction with the brazed tubes (instead of holes drilled into a metal plate) results in a larger free passage area. The circular cylindrical tubes can naturally be replaced by tubes with hexagonal or another cross-section. In certain cases it is useful to use tubes with a small diameter in the vicinity of the concave surface of the tooth 8 and in places further away from this concave surface, tubes with to use larger diameter. The smaller tubes will be near the Area required to avoid excessive bridging of the narrow edge E.

Bei Maschinen für höhere Drücke kann die voreilende Umrißlinie der Ausnehmung 58 in der Scheibe derart versetzt werden, daß sie der voreilenden Umrißlinie der rinnenförmigen Ausnehmung 12 nacheilt wodurch sich eine spätere ordnung des Auslaßkanales erzielen läßt.On machines for higher pressures, the leading outline of the Recess 58 are offset in the disc so that they are the leading contour the groove-shaped recess 12 lags behind, which results in a later order of the Can achieve outlet channel.

Nicht dargestellte abgewandelte Arl5fUhrunffsrormen: Eine mögliche Abwandlung besteht darin, den Mittelpunkt des Bogens C-D längs der Linie D-B radial nach innen zu verschieben und den Radius F größer zu machen. Das Profil P-K muß dann so abgewandelt werden, daß es mit dem abgewandelten Bogen D-C-J in abgedichteter Zuordnung steht. Die Bögen K-R-A und J-I können in der gleichen Weise abgewandelt werden, wie es bezüglich der Bögen J-C-D und P-K erläutert wurde.Modified working clocks (not shown): One possible Modification consists in making the center point of the arc C-D along the line D-B radially to move inwards and make the radius F larger. The profile P-K must then modified so that it is sealed with the modified arc D-C-J Assignment is available. The arcs K-R-A and J-I can be modified in the same way as explained with respect to arcs J-C-D and P-K.

Ein abgewandeltes Herstellungsverfahren besteht darin, die Scheibe 7 und die Scheibe 9 aus einem einzigen Materialstück herzustellen, während der Zahn 8 ein getrenntes abnehmbares Teil ist.A modified manufacturing process is the disk 7 and the washer 9 from a single piece of material, while the tooth 8 is a separate detachable part.

Der Durchmesser der Nabe 7 kann größer sein als Jener der Nabe 13 (oder umgekeh. Ist die Nabe 7 größer, so weist das Profil der Nabe 13 am Teilkreis eine umgekehrte Krümmung auf, ebenso wie der Zahn 16 in Fig. VIII bei J über eine umgekehrte Krümmung verfügt.The diameter of the hub 7 can be larger than that of the hub 13 (Or vice versa. If the hub 7 is larger, the profile of the hub 13 is at the pitch circle a reverse curvature, just like the tooth 16 in Fig. VIII at J over a reverse curvature features.

Es ist nicht zweckmäßig (bei einem Drehzahlverhältnis 1:1) den Außenradius des Rotors 1 wesentlich größer als den Außenradius des Rotors 2 zu machen, weil sich sonst die Zähne gegenseitig stLIron. Der Außenradius des Zahnes 8 kann kleiner als der Außcnradius des Zahnes 14 gemacht werden, ohne daß eine solche Störung eintritt. Es wäre möglich, eine Maschine zum Laufen zu bringen, wenn der Außenradius des Zahnes 8 lediglich geringfügig größer als der Außenradius des Zahnes 14 ist; in diesem Falle wäre es aber notwendig, entweder eine oder beide Kanten E,N abzurunden (um einen geringen Betrag), um eine gegenseitige Störung der Zähne zu vermeiden.It is not practical (with a speed ratio of 1: 1) the outer radius of the rotor 1 to make much larger than the outer radius of the rotor 2 because otherwise the teeth will be mutually stLIron. The outer radius of the tooth 8 can be smaller than the outer radius of the tooth 14 can be made without such disturbance occurring. It would be possible to get a machine to work if the outside radius of the tooth 8 is only slightly larger than the outer radius of the tooth 14; in this In the case of this, however, it would be necessary to round either one or both edges E, N (to a small amount) to avoid mutual interference between teeth.

Die Scheiben und Naben könnten eine von der exakten Kreisbogengestalt abweichende Gestaltung aufweisen.The discs and hubs could be one of the exact circular arc shape have a different design.

Es ist möglich, die Rotornaben über ihre axiale Länge im Durchmesser zu variieren, wie in den Fig. V und YI angedeutet.It is possible to change the diameter of the rotor hubs over their axial length to vary, as indicated in Figs. V and YI.

Es ist möglich, bei Jedem Rotor zwei diametral gegenüberliegende Zähne vorzusehen. Diese Anordnung ergibt eine gegenüber einem Rotor mit lediglich einem Zahn um 20 % erhöhte Verdrängung, doch steht dem der Nachteil gegenüber, daß die Rotoren teurer sind und sich eine geringere freie Durchströmfläche der Auslaßkanäle ergibt.It is possible to have two diametrically opposed teeth on each rotor to be provided. This arrangement gives one versus a rotor with only one Tooth displacement increased by 20%, but this is offset by the disadvantage that the Rotors are more expensive and have a smaller free flow area of the outlet channels results.

Eine andere Abwandlung besteht darin, einen ersten Rotor mit zwei Zähnen (und einer Ventilscheibe an Jeder Rotorseite) zu verwenden und diesen mit der halben Umdrehungszahl eines mit ihm zusammenwirkenden einzähnigen Rotors umlaufen zu lassen. In diesem Falle wäre der Teilkreisdurchmesser des ersten Rotors doppelt so groß wie Jener des zweiten Rotors.Another variation is to have a first rotor with two Teeth (and a valve disc on each rotor side) and these with rotate at half the speed of a single-tooth rotor that interacts with it allow. In this case, the pitch circle diameter of the first rotor would be twice as big as that of the second rotor.

Die in der Zeichnung dargestellten Rotoren weisen keine Schneckengestalt auf. Im Gegensatz zu den Verhältnissen bei Schneckenverdichtern ist es nicht notwendig, die Rotoren schraubenförmig auszubilden,um eine innere Verdichtung zu gewährleisten. Die Rotoren sind normalerweise einfacher herzustellen, wenn sie mit geraden (nicht schraubenförmigen) Zähnen und rinnenförmigen Ausnehmungen hergestellt werden.The rotors shown in the drawing do not have a screw shape on. In contrast to the situation with screw compressors, it is not necessary to to make the rotors helical to ensure internal compression. The rotors are usually easier to manufacture when they come with straight (not helical) teeth and groove-shaped recesses are produced.

Es gibt Jedoch bestimmte Betriebsverhältnisse unter denen es zweckmäßig ist, die Rotoren schraubenförmig auszubilden.However, there are certain operating conditions under which it is appropriate is to make the rotors helical.

Claims

Displacement machine with rotating displacers, for example compressor Vacuum pump or expansion machine in which two intersecting bores a housing provided with a medium inlet and a medium outlet Displacers which roll over one another in a sealing manner and are coupled to one another by gears (Rotors) revolve through which, in cooperation with the housing, with each rotor revolution (Cycle) periodically changeable in their volume and with the medium inlet resp. Main working chambers that can be connected to one another are limited, characterized in that that the two rotors (1, 2) two during a substantial part of each rotor cycle Hub parts (7, 15) which roll over one another in a sealing manner, each with a channel-shaped one Recess (12, 17) and a radially protruding tooth (8, 14, 16) on-way, each in and out of the channel-like recess of the other rotor can emerge, and the first rotor (1) at the end at least one through a recess (12) carries interrupted profiled surface part (9), the outer radius of which is larger than the outer radius of the assigned hub part (7) and which is based on the rotor axis of rotation, over a much larger angular range than the assigned one Tooth (8) extends, and that in the bore containing the first rotor (1) (3) housing wall (6) delimiting the end face at least one into this bore (3) leading medium channel (25) with a radially outer part in a larger one Distance to the axis of rotation of the first rotor as the radius of the hub part (7) corresponds, is designed to open out, the mouth of which through the medium passage through this The surface part (9) controlling the channel (25) can be covered during part of the rotor cycle and during another part of the rotor cycle through the recess of the face portion (9) is releasable.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the tooth (8) of the first rotor (1) has a concave surface extending in the axial direction (30), the profile of which is defined by the part mentioned during a phase P of the rotor cycle, the outer end edge (E) of the second one sweeps over this surface in a sealing manner Rotor (2) is generated and during this phase P together with the trough-like Recess (12) in the hub part (7) and the tooth (14, 16) a small chamber (29) of much smaller maximum volume than the main working chambers (22, 23) limited, the volume of which is variable in the course of phase P, and that during the entire phase P the mouth of the channel (25) through the recess (12) of the Surface part (9) can be released and the channel (25) in one of the medium flow releasing direct connection with the chamber (29).

3. Machine according to claim 1, characterized in that the in the End wall (6) formed channel (25) in the region of the mouth a substantially a part of the circular-shaped described by the outer radius of the second rotor (2) Path has corresponding outline (X-W).

4. Machine according to claim 1, characterized in that the tooth (16) of the second rotor (2) is a substantially axially extending one starting from the pitch circle <H) radially outwards to the outer radius of the tooth has extending convex surface, the profile line (J-C-D) of the pitch circle (H) and one around the rotor axis as the center point, the one located radially on the outside The imaginary circle delimiting the end of the tooth (14, 16) and one intersects the point of intersection (D) of the imaginary circle with the profile line with the axis of rotation (B) of the second The straight line connecting the rotor (D-G-B) intersects the pitch circle (H) at a point (G), which together with the other points of intersection (J and D) of the profile line in one common plane running perpendicular to the rotor axis and its minimum Distance from the intersection (J) of the profile line with the Pitch circle (H) is essentially equal to its distance from the intersection point (D) of the profile line with the imaginary circle, and that the groove-like recess (12) of the hub part (7) of the first rotor one in sealing association during part of the rotor cycle to the convex surface of the tooth (16) of the second rotor standing profile design having.

5. Machine according to claim 1, characterized in that the surface parts (9) of the first rotor (1) arranged on the front side in a rotationally fixed manner on the hub part (7) Disks (9) with a larger radius than the outer radius of the assigned hub part (7), which have a continuous recess (12) in the axial direction and of at least one of which is designed to cover the mouth of the housing wall (6) Channel (25) is established during part of the rotor cycle.

6. Machine according to claim 5, characterized in that the first ate Rotor (1) with a recess (32) breaking through the end face of the disc (9) is formed, which also the disk recess (12) on a radially inner Part expanded, and that in the housing wall (6) extending radially inward formed channel mouth (25) cyclically with the recess (32) to cover can be brought.

7. Machine according to claim 5, characterized in that the hub part (7) of the first rotor (1) and the hub part of the second rotor (2) on the circumference in are formed substantially in the shape of a circular arc.

8. Machine according to claim 1, when used to compact a Working medium, characterized in that the one formed in the housing wall (6) Channel (25, 26, 27) is an outlet channel and the inlet channel (21) is a radially directed, the concave cylindrical wall of the second rotor (2) containing bore (4) penetrating and an axially directed (Fig. IX, X) the front end wall of the having second rotor containing bore penetrating part and the axially directed Part of the inlet channel near the radially directed part of this channel as well arranged outside the circle described by the circumference of the surface part (9) is.

9. Machine according to claim 1, characterized in that the tooth (16) of the second rotor at the outer end one made of a softer material than that Body of the two rotors (1, 2) wearing existing wear strips (36), the the concave surface (30) of the first rotor tooth during part of the rotor cycle (8) painted over.

10, machine according to claim 1, characterized in that the second Rotor (2) cut over part of its axial length perpendicular to the rotor axis of rotation - A larger profile cross-section with a hub (13), one of which is radial protruding tooth (14) and a groove-like recess formed in the hub (17) and at least one front end - also perpendicular to the Rotor axis of rotation cut - over a smaller profile cross-section with a hub part (15) of a smaller radius than the hub part (13) of the larger profile cross-section as well as having a tooth (16) projecting radially from this, and that the Tooth (8) of the first rotor with the groove-like recess (17) of the hub part (13) of the larger profile and the tooth (14) of the larger profile with the channel-like Recess (12) of the hub-like part (7) of the first rotor (1) and the tooth (16) of the smaller profile of the second rotor with the groove-like recess (12) of the surface part (9) of the first rotor during a substantial part of the Rotor cycle each cooperate in a sealing manner.

11. Machine according to claims 5 and 10, characterized in that that the second rotor of the tooth (14) of the larger profile is outside of the pitch circle <H) has a lying convex surface (J-C-D), which is connected to a corresponding convex Surface of the tooth (16) of the smaller profile coincides and the channel-like Recess (12) in the hub part (7) of the first rotor with the recess (12) of the disc (9) in lying within the outer radius of the hub part (7) of the first rotor Coincides areas, and that the tooth (8) of the first rotor has a concave surface (30), from the outer end edge (E) of the tooth (14) of the larger profile of the second rotor can be painted over in the sealing distance and also part of the recess (12) of the disc (9) corresponds to the concave surface of the tooth (8) of the first rotor.

12. Machine according to claims 5 and 10, characterized in that that the recess (12) of the disc (9) outside the pitch circle (S) of the first The rotor (1) has a convex profile (K-R-A) and the tooth (16) has a smaller profile of the second rotor (2) via one within the pitch circle <H) of the second rotor lying concave surface (I-J) that during part of the rotor cycle is movable in the sealing distance relative to the concave surface.

13. Machine according to claim 1, which can be used both as a compressor and is set up for operation as an expansion machine, characterized in that that the tooth (14, 16) of the second rotor (2), based on the axis of rotation of the second Rotor, occupies an angular range of at least 50 z and the leading edge the channel-like recess (12) when operating as a compressor behind the leading one Edge of the channel-like recess (12) of the hub part (7) of the first rotor (1) lagging, and that the trailing edge of the inner type recess (12) of the hub part (7) The first rotor (1) when running alif. £,; lnsion machine behind the following Edge lags behind the recess (12) of the disc (9).

14. Machine according to claim 1, characterized in that the radial Distance of the radially outer part (V-W) of the duct opening (25) in the housing wall (6) essentially equal to the outer radius of the tooth (8) of the first rotor (1) is.

15. Machine according to claim 2 and 5, characterized in that the Disc (9) a number of them penetrating in the axial direction and permitting the working medium Has channels (59) through which during phase P one over the front end of the tooth (14, 16) passing leakage flow of the second rotor can be reduced.

16. Machine according to claim 15, characterized in that the channels (59) in the form of both interconnected and connected to the body of the disc (9) Tubes are formed.

17. Machine according to claim 13, characterized in that, related on the respective rotor axis of rotation of all parts of the tooth (8) of the first Rotor (1) occupied angular range is at least 150 smaller than that of the angular range occupied by the tooth (14, 16) of the second rotor (2).

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