DE2138918A1

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Info

Publication number: DE2138918A1
Application number: DE19712138918
Authority: DE
Inventors: A Brignon; M G Durand
Original assignee: SIE DES FREINS ET SIGNAUX WEST
Current assignee: SIE DES FREINS ET SIGNAUX WEST
Priority date: 1970-08-13
Filing date: 1971-08-04
Publication date: 1972-02-17
Also published as: AT307820B; DE2138918C3; FR2109064A5; US3731598A; NL7111202A; DE2138918B2; CH536933A; SE374948B; GB1338508A

Description

DREHMOTOR ODER DREHGENERATOR MIT UNTER DRUCK STEHENDEM

FLIESSMITTEL

Priorität in Frankreich vom 13· August 1970» Aktenzeichen

Nr. 7029786

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmotor oder Drehgenerator mit unter Druck stehendem Fließmittel, mit einem Gehäuse und einer Drehwelle, die drehkraftschlüssig verbunden ist mit einer Schaufel, welche das besagte Gehäuse ziemlich dicht in zwei Kammern trennt, von denen zumindest eine mit Fließmittel unter Druck beschickt werden kann, wobei die Schaufel zumindest eine Dichtungsverbindung aufweist, die mit der Innenfläche des Gehäuses entlang einer Dichtungsfläche in Kontakt kommt, deren Mittellinie aus zwei stirnseitigen Linien gebildet ist, ■von denen jede mit einem ringförmigen Abschnitt von im Mittel unterschiedlichem Durchmesser in Berührung steht und auf der Rotationsachse der Welle zentriert ist, und die beiden anderen Querlinien auf stirnseitigen Linien zusammenpassen und mit zwei parallelen, sur Rotetionsachse der l-Ielle rechtwinkligen Anschlagebenen in Berührung stehen, - 2 -

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich nicht nur auf eine Anordnung zur Steuerung der Öffnung oder der Schließung eines Ventils oder eines anderen ähnlichen Organes, sondern betrifft auch noch eine Vorrichtung, welche die Regulierung einer Menge oder eines Druckes durdadie Verwirklichung winkliger Verschiebungen der Amplitude und variable« Richtung in Funktion eines Speisedruckes gestattet.

Es ist eine Zahl von Vorrichtungen bekannt, welche die teilweise Drehung einer mit einer Schaufel verbundenen Mitnahmewelle in den beiden Richtungen gestattet, wobei die Drehung der Welle unter der Tätigkeit des Druckes bewirkt wird, der von einem Fließmittel auf ein Organ, wie eine Schaufel, einen Rotor, einen drehbeweglichen, mit einer Welle kraftschlüssig verbundenen Kolben, ausgeübt wird.

Diese Vorrichtungen weisen im allgemeinen ein Gehäuse auf, W das aus zwei symmetrisch angeordneten Schalen zur Bildung einer Kammer in der Form eines Umdrehungeabschnittes besteht und in der eine Schaufel angeordnet ist, die in der einen oder der anderen Richtung durch einen Fließmitteldruck betätigt wird. Die Schaufel bzw. der Flügel ist zumindest bei der Drehung mit einer Welle kraftschlüssig verbunden, die in den uehäuselagern geführt ist. Die Schaufel wird von dem auf ihr arbeitenden Fließmitteldruck gleichzeitig in entgegengesetzten Rotationsrichtungen und mit unterschiedlichen Momentenwerten belegt. Allein die

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wichtigste der zwei Momentenwerte nimmt die Schaufel in Drehung um die in den Lagern bewegliche Welle mit, und das auf der Welle erhaltene Moment ist gleich der Differenz der zwei entgegenwirkenden Momente, vermindert um das Reibungsmoment der Vorrichtung.

Die bekannten Vorrichtungen, die einigermaßen zufriedenstellend arbeiten, bieten nichtsdestoweniger gewisse Nachteile. Diese beruhen auf Montageschwierigleiten sowie Bearbeitungsschwierigkeiten, die im Laufe der Herstellung auftreten. Diese Arbeiten sind daher stets mit einem erhöhten Gesteh/ungspreis verbunden.

Das Dichtigkeitsproblem ergibt sich in dem Fall der Vorrichtung, die aus zwei symmetrisch gemäß einer Verbindungsebene angeordneten Schalen gebildet ist, wobei die genannte Ebene im wesentlichen durch die Mittelebene der beweglichen Schaufel verläuft, wobei faktisch die Verbindungsebene im Querkontakt mit den zwischen dem Gehäuse der Vorrichtung und der Schaufel angeordneten Dichtigkeitsorganen in Berührung kommt.

Die vorliegende Erfindung dient der. Abhilfe der Nachteile der bekannten Vorrichtungen. Sie bezieht sich auf eine Vorrichtung mit äußerst einfacher und billiger Konstruktion, denn das Gehäuse und die Drehschaufel sind aus gegossenem und nicht bearbeitetem Kunststoffmaterial hergestellt, wei-

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sen kein gefährliches äußeres Organ auf, führen zu einer maximalen Leistungsfähigkeit, gestatten eine erhöhte Betriebs-Tagesleistung, erfordern keine Wartung und sind besonders interessant im Hinblick auf die Dichtigkeit denn diese ist einzig- mit Hilfe eines in einer Nut angeordneten Verbindungstorus verwirklicht.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehmotor ^ oder Drehgenerator mit unter Druck stehendem Fließmittel und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel aus einem Block besteht und mit mindestens einer in sich selbst geschlossenen Hauptnut oder -rille ausgestattet ist, in der mindestens eine in sich selbst geschlossene Dichtung angeordnet ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die verwendete Verbindung oder Dichtung vor der Montage eine im wesentlichen kreisförmige Mittellinie auf.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umhüllt die Mittellinie der Hauptnut die Rotationsachse vorzugsweise gemäß einem Bogen größer als 180°. Diese Anordnung vermindert die der Verbindung durch die Hauptnut auferlegten Krümmungsradien und verbessert die Dichtigkeit zwischen der Schaufel und dem Gdäuse.

Gemäß einer weiteren Ausführungeform ist die Verbindung torisch, d.h. ein Torus. Diese besondere Ausbildungsform

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bzw. Dichtungen gestattet die Verwendung standardisierter Verbindungeiy, die auch im Handel erhältlich sind, und vermindert beachtlich den Gestehungspreis des erfindungsgemäßen Motors·

Gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform weist die Schaufel zumindest auf einer Seite mindestens eine zweite in sich selbst geschlossene Nut auf, in der eine ringförmige Verbindung angeordnet ist, wobei die sekundäre Nut im wesentlichen konzentrisch zur Rotationsachse der Welle verläuft und teilweise zwischen der (oder den) Hauptnut und der besagten Achse angeordnet ist. Die Anwesenheit dieser Nut um die Rotationsachse gestattet die Isolation der von der Welle durchzogenen Gehäusekammer von der bei Drehung beweglichen Welle.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausbildung ist das Gehäuse aus zwei einstückigen , unterschiedlich ax geordneten Schalen gebildet, wobei die erste Schale die Gesamtheit der Dichtoberflächen in Berührung mit der Dichtung oder den Dichtungen aufweist, die in der oder den Nuten der Schaufel untergebracht sind.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die zwei Schalen gemäß einer Verbindungsebene angeordnet, die zur Drehachse der Schaufelwelle parallel ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungaform der Erfindung wild die erste Schale durch Schmelzen mit Hilfe eines Kernes erhalten,

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der gedreht werden kann, um das Herausnehmen des Modells zu gestatten und die Dichtoberflächen direkt Im Kontakt mit den Schaufelverbindungen zu erhalten.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die erste Schale äußere Verstärkungerippen auf, während die zweite Schale Verstärkungsrippen innerhalb der Mittellinie aufweist, die zu? Drehachse der Welle rechtwinklig liegt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Drehschaufel Verstärkungsrippen der Mittellinie auf, die rechtwinklig zur Drehachse der ¥elle ist und zwischen den Verstärkungsrippen innerhalb der zweiten Schale angeordnet werden können.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehmotor oder Drehgenerator mit unter Druck stehendem Fließmittel, weist ein Gehäuse und eine Drehwelle auf, die drehkraftschlüesig mit einer Schaufel verbunden ist, die das Gehäuse im wesentlichen dichtend in zwei Kammern teilt, von denen mindestens eine mit einem Fließmittel unter Druck beschickt werden kann, wobei die Schaufel mindestens eine einer Dichtigkeitsoberfläche folgend in Berührung mit der Innenfläche des Gehäuses kommende Abdichtung aufweist, wobei die Mittellinie der Dichtfläche aus zwei stirnseitigen Flächen gebildet ist, die beide in Kontakt mit einem ring-

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förmigen Abschnitt unterschiedlichen Mitteldurchniessers und auf der Drehachse der Welle zentriert sind, wobei der Drehmotor oder Drehgenerator dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gehäuse aus mindestens zwei unterschiedlichen Schalen gebildet ist, deren eine aus einem Stück gefertigt ist und die Gesamtheit der Dichtigkeitsoberflächen in Berührung mit den Abdichtungen der Schaufel aufweist.

Diese Ausführungsform dee Gehäuses und der Drehschaufel gestattet die Anodnung mit guter Festigkeit dieser Organe und minimaler Hinderung.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

ΣΐΣχ.-1 eine radiale Schnittansicht senkrecht znr Drehachse eines erfindungsgemäßen Motors und

Fig. 2 eine abgebrochene Schnittansicht des Motors nach der Linie II-II der Fig. 1.

Der Motor ist im Inneren eines Gehäuses von der Form Anes Kreisaisschnittes aufgenommen und besteht aus einer unteren Schale 1, die mit einem Verbindungsstück 2 für die Speisung mit Fließmittel unter Druck ausgestattet ist, und aus einer oberen Schale 3, die mit einem Verbindungsstück k zur

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Speisung von unter Druck stehendem Fließmittel versehen ist. Die stark gerippten Schalen 1 und 3 werden vorzugsweise aus der Schmelze oder durch Gießen erhalten und passen durch beliebige geeignete Mittel» "\ z.B. mit Hilfe von Schrauben, auf einer Verbindungsebene zusammen_t deren Dichtigkeit durch eine torische Verbindung oder Dichtung 5 sichergestellt ist. Die Schale 1 weist innen eine untere Dichtigkeitsfläche 6 auf, deren sämtliche radiale Schnitte Kreisbögen sind, die

ψ um die Achse 7 zentriert sind, welche als Drehachse für eine Ausgangswelle 8 des Motors oder Generators dient. Die Oberfläche 6 weist im Längsschnitt nach einer durch die Achse 7 gehenden Ebene die Form eines U auf (s. Fig. 2) mit Verbindungs«4;3Pek4ea «£«** -radien 10, die die Verbindung zu Anschlagebenen 11 und einem Teil des Abschnitts der zylindrischen Oberfläche 12 schaffen. Ein Kolben 13 in Form einer Schaufel, der drehkraftschlüssig mit der Welle 8 verbunden ist, befindet eich innen in dem angeordneten Ge-

^ hau se .1-3 und stützt sich gleichzeitig auf die Dichtigkeitsoberflache 6 und auf eine obere Dichtoberfläche 14. Diese weist einen Längsschnitt gemäß der Achse 7 derselben U-Form wie die Oberfläche 6 auf. Die radialen Schnitte der Oberfläche 1*l· durch eine zur Achse 7 senkrechte Ebene sind Kreisbögen, die in gleicher Weise auf der Achse 7 zentriert sind, aber einen kleineren Radius haben als die Kreisbögen der Oberfläche 6. Der Kolben 13 weist auf seinem äußeren Umfang und seitlich «ine geschlossene Nut 15 auf, in der eine torische Dichtung (R-Diohtung oder O-Ring) 16 handelsüblicher Art angeordnet ist. Um die Achse 7 weist

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die Nut einen die Achse 7 umgebenden Bogen 15' auf von einem Winkel, der größer als 180 ist. Die Dichtung 16 steht gleichzeitig in Berührung mit den Flächen 6 und 14 einschließlich den Verbindungsradien 10 und den Anschlagebenen 11. Der innere innerhalb der Schalen 1 und 3 geschlossene Raum isVsomit dicht durch die Dichtung 16 in zwei getrennte Räume aufgeteilt, eine obere Kammer 17» die mit dem Beechickungsverbindungsstück k verbunden ist, und eine untere Kammer 18, die mit dem Beschickungsverbindungsstück 2 verbunden ist. Für die Kolmation der sich zwischen der unteren Kammer 18 und dem Durchgang der Welle 8 quer zur Schale 1 bildenden Entleerungen weist der Kolben 13 auf jeder seiner seitlichen ebenen Flächen und um die Welle 8 eine zur Achse 7 konzentrische ringförmige Nut 19 auf, und in dieser ist eine torische Dichtung 20 angeordnet, die in Berührung mit den seitlichen ebenen Flächen 11 der Schale 1 ist. Die Welle 8 ist auf jeder Seite der Schale 1 auf einem Drehlager 21 fest aufgesetzt, das sich zu diesem Zweck in Bohrungen der Schale 1 abstützt. Zur Verstärkung der oberen Schale 3 sind innere radiale Rippen 22 vorgesehen. Der Kolben 13 weist in gleicher Weise auf seinen zwei Flächen Rippen 23 aif, die In der oberen Stellung des Kolbens 13 zwischen die Rippen 22 gelangen können. Die untere Schale 1 weist um das Verbindungsstück 2 eine innere Oberfläche 2k auf, deren Radlalachnitt durch eine Ebene senkraoht/aur Achse 7 i-^m wesentlichen ein Kreisbogen ist. In dot j-;i \-L.;Lon ^;J«ias waist; die ob^ro Schal« 3 um das Varbin =

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dialschnitt durch eine Ebene senkrecht zur Drehachse 7 im wesentlichen ein Kreisbogen ist. Die Oberflächen 2k und 25 dienen dem Zweck der Beendigung des Laufes für den Kolben 13* BIe untere Schale 1 weist außen Aussteifungsrippen 26 und Befestigungsbohrungen 27 auf. Die Kreisbögen der Radialschnitte der Flächen 6 und Ik bedecken im wesentlichen die gleichen Winkel um die Achse 7· Diese Winkel, vorzugsweise etwa 90 > entsprechen dem Drehwinkel des Kolbens 13 und der Welle 8 um die Achse 7· Die Enden der Welle 8 sind (beispielsweise mit quadratischen) Oberflächen oder Verstärkungsorganen mit einer Vorrichtung zur Steuerung bei der Drehung ausgestattet. Die Bögen der Flächen 6 und Ik sowie der Drehwinkel des Kolbens 13 u nd der Welle 8 können unterhalb oder oberhalb 90 sein.

Um die Schale 3 durch Gießen unter Druck zu erhalten, ist es erforderlich, einen Kern vorzusehen, der die Kammer 18

ausfüllt, und der sich nach dem Gießen durch Rotation um eine Achse die zwischen Achse 7 und Unidrehungsachse der Fläche 2Ϊ\. gelegt i*b und durch /schließliche Verschiebung herauszieht, da die obere Hemmung der Fläche 2k sich nicht dem Außereingriff treten des Kernes entgegenstellt.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Motors ist der folgende: Wenn man durch daa Verbindungsstück k Fließmittel unter Druck in die Kammer 17 einführt, übt der Fließmitteldruck aiif den Kolben 13 zwei ®nfegegengesatz fce Momente unter» sehisdliöher 'J-sriu? mis aov/i-a -sin** radiale Beanspruchung₉

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die zum Teil durch die Fläche 1k und zum Teil durch die Lagerungen 21 und ihre Lager in dem Gehäuse aufgegebei sind. Das auf der Seite der Fläche 6 ausgeübte überwiegende Moment verschiebt den Kolben I3 unter Rotation, sobald die Resultierende der zwei entgegengesetzten Momente das starke Moment auf der Welle 8 übersteigt. Wenn es sich um eine Viertelwegsteuerung handelt, der Art, wie sie gewöhnlich für die Ventile verwendet wird, kommt der Kolben I3 in Anschlag auf der Oberfläche 2k. Wenn man Fließmittel unter Druck in die Kammer 18 durch das Verbindungsstück 2 einführt, verschiebt sich der Kolben I3 unter Rotation in die entgegengesetzte Richtung zu vorhin, sobald der Druck der Kammer 18 den der Kammer 17 übersteigt und das auf die Welle 8 wirkende Moment das starke Moment überschreitet. Man stellt fest, daß, da die Kammer 18 bezüglich Kammer 17 unter Überdruck steht, alle auf dem Kolben I3 ausgeübte radiale Beanspruchungen durch die einzige Welle 8 und ihre Lager aufgenommen sind.

Wenn man einen automatischen Rückruf des Kolbens 13 zu erhalten wünscht im Falle des Verschwindens des Druckes in einer der Kammern I7 oder 18, genügt es, die Welle 8 mit einer Torsionsfeder zu verbinden . Es ist in diesem Falle möglich, Rotationswinkel des Kolbens 13 voLd der Welle 8 zu erhalten, die eine Funktion der Druckbeschickung im Verbindungsstück 2 oder k sind. Die Torsionsfeder kann ein Torsionsstab sein.

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Um den so beschriebenen Motor als Kompressor arbeiten zu lassen, ist es notwendig, eine alternative Drehmitnahme auf der Welle 8 anzuordnen und eines der Verbindungsstücke 2 oder h mit Ansaug- und Verdrängungsventilen zu verbinden.

Bs können mehrere alternative Konstruktionen angegeben werden, die noch nicht genannt sind. Der Bogen der ringförmigen Abschnitte der Flächen 6 und 14 kann unterhalb oder oberhalb bei einem Viertelkreis sein. Der Kolben kann mehrere Hauptnuten aufweisen, in denen mehrere torische Dichtungen diverser Formen angeordnet sind. Die Hauptnut kann die stirnseitigen Geraden wieder verbinden, die auf den Teiin des Abschnittes 12 durch den kürzesten Weg angeordnet sind, und in diesem Falle umwickelt sie die Rotationsachse der Welle gemäß einem Bogen unter 180 .

In dem Fall, wo die Welle 8 die Schale 1 in einer einzigen Stelle durchquert und sich somit frei tragend in dem Gehäuse verschiebt, genügt es, nur eine einzige sekundäre Nut und eine einzige Verbindung in dieser sekundären Nut vorzusehen. Die im Inneren der Schale 1 vorgesehene Dichtfläche kann bearbeitet sein oder auch durch Gießen mit Hilfe eines verlorenen Kernes erhalten werden. Die Form des Abschnittes des Gehäuses durch eine Ebene parallel zur Achse 7 ist nicht einschränkend, und die Verbindungsradien 10, welche die Verbindung zu den Anschlagebenen 11 und den im wesentlichen geraden Teilen 12 schaffen, können durch einen Halbkreisabachnitt ersetzt werden, der direkt die Verbindung zu den Anschlagebenen 11 schafft.

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Claims

Patentansprüche

Vl .) Drehmotor oder Drehgenerator mit unter Druck stehendem Fließmittel, mit einem Gehäuse und einer Drehwelle, die drehkraftschlüssig mit einer Schaufel verbunden ist , welche das Gehäuse im wesentlichen dichtend in zwei Kammern trennt, von denen zumindest eine mit Fließmittel unter Druck gespeist werden kann, wobei die Schaufel mindestens eine Dichtung aufweist, die in Berührung mit der Innenfläche des Gehäuses gemäß einer Dichtfläche kommt, deren Mittellinie aus zwei stirnseitigen Linien gebildet ist, deren jede in Verbindung mit einem Ringabschnitt unterschiedlichen mittleren Durchmessers und um die Rotationsachse der Welle zentriert ist, und die beiden anderen seitlichen Linien in Verbindung mit stirnseitigen Linien und im Kontakt mit zwei parallelen Anschlagebenen sind, die rechtwinklig zur Rotationsachse der Walle sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel aus einem Stück besteht und mit mindestens einer in sich selbst geschlossenen Hauptnut ausgestattet ist, in der mindestens eine in sich selbst geschlossene Dichtung angeordnet i s t.

2» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Verbindung vor der Montage eine im wesentlichen kreisförmige Mittellinie aufweist.

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3» Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie der Hauptnut die Rotationsachse gemäß einem Bogen über 180 umgibt.

h. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung torisch ist (ein Torus).

5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch * gekennzeichnet, daß die Schaufel zumindest auf einer Seite mindestens eine sekundäre, in sich geschlossene Nut aufweist, in der eine ringförmige Verbindung bzw. Dichtung angeordnet ist, und daß die sekundäre Nut im wesentlichen konzentrisch zur Rotationsachse der Welle und teilweise zwischen der (oder den) Hauptnut (-en) und der Achse angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch

■ gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus zwei einstückigen unterschiedlich angeordneten Schalen gebildet ist und daß die erste Schale die Gesamtheit der Dichtflächen in Berührung mit dar oder den in der oder den Nuten der Schaufel angeordneten Dichtungen aufweist.

7. Vorrichtung nach Ansp ruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schalen nach einer Verbindungsebene parallel zur Rotationsachse der Welle der Schaufel angeordnet sind.

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8. Vorrichtung nach. Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schale durch Gießen mit Hilfe eines Kernes erhalten wird, der gedreht werden kann, um das Herausnehmen aus der Form und das direkte Erhalten der Dichtflächen in Kontakt mit den Dichtungen der Schaufel zu gestatten.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schale äußere Ver-Stärkungsrippen aufweist, während die zweite Schale innere Verstärkungsrippen aufweist,der einen Mittellinie senkrecht zur Rotationsachse der Welle.

10. Vorrichtung nach Anspruch 91 dadurch gekennzeichnet, daß die Drehschaufel Verstärkungsrippen edner Mittellinie senkrecht zur Rotationsachse der Welle aufweist, die zwischen die inneren Verstärkungsrippen der zweiten Schafe anordenbar sind.

11. Drehmotor oder Drehgenerator mit unter Druck stehendem FließmitteL, mit einem Gehäuse und einer Drehwelle, die drehkraftschlüssig mit einer Schaufel verbunden ist, die ziemlich dicht das Gehäuse in zwei Kammern trennt_f von denen mindestens eine mit Fließmittel unter Druck beschickt werden kann, wobei die Schaufel mindestens eine Dichtung in Berührung mit der Innenfläche des Gehäuses nach einer Dichtoberfläche aufweist, deren Mittellinie aus zwei stirnseiti-

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gen Linien geformt ist, von denen jede in Berührung mit einem ringförmigen Abschnitt unterschiedlichen mittleren Durchmessers und auf der Rotationsachse der Welle zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus mindestens zwei unterschiedlichen Schalen gebildet ist, wobei die eine Schale aus einem Stück besteht und die Gesamtheit der Dichtflächen in Berührung mit den Dichtungen der Schaufel aufweist

12. Drehmotor oder Drehgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen in Berührung mit den Dichtungen der Schaufel direkt durch Präzisionsgießen der einstückigen Schale mit Hilfe eines Kernes erhalten wird, der gedreht werden kann und außen die Form der Dichtflächen bietet.

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