DE2222500A1

DE2222500A1 - Rotationskolbengeblaese

Info

Publication number: DE2222500A1
Application number: DE19722222500
Authority: DE
Inventors: Dankwart Eiermann; Gerhard Streich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-05-08
Filing date: 1972-05-08
Publication date: 1973-11-22

Description

Beschreibung der Erfindung R o t a t i o n s k o-l b e n g e b 1 ä s e Die Erfindung betrifft ein außenachsiges Rotationskolbengebläse mit einem im Querschnitt kreisförmigen Gehäuse, dessen Seitenteile von einer Welle konzentrisch durchsetzt sind, auf der ein zylindrischer, mit einem Absperrzahn versehener Kolben umläuft, der zusammen mit dem Gehäuse einen vom Absperrzahn abgeteilten ringförmigen Arbeitsraum bildet, wobei im Gehäusemantel ein auf einer zur Welle des Kolbens parallelen Welle mit gleicher Drehzahl umlaufendes zylindrisches Absperrteil vorgesehen ist, das mit seiner Zylinderwandung an der des Kolbens abdichtend abrollt und in dem eine Ausnehmung für den Durchgang des Absperrzahnes vorgesehen ist.
Derartige Rotationskolbengebläse sind bekannt (Felix Wankel: Einteilung der Rotationskolbenmaschinen, Seite 21, Absatz 5 und Einteilungsblatt 7 III 11). Ihr Vorzug ist, daß sie gegenüber allen vergleichbaren Typen von Rotationskolbenmaschinen die höchste Drehzahlfähigkeit haben, da sie voll ausgewuchtet sind und Kolben und Absperrteil sich gleichförmig drehen. Sie können ohne Schmierung nur mit Spaltdichtung betrieben werden, da sich bei ihnen lange berührungsfreie Flächenspalte bilden.
Da die zweckmäßigerweise an den Überschneidungen der Mantellauffläche des Gehäuses und der Zylinderwandung des Absperrteils angeordneten Steueröffnungen bei Durchgang des Absperrzahnes durch die Ausnehmung des Absperrteiles über den Arbeitsuntereinander raum/ in verbindung stehen, ist es notwendig, am druckseitigen Auslaß ein Steuerelement vorzusehen.
Dies kann ein auf den gewünschten Enddruck eingestelltes Ventil sein oder besser ein im Arbeitstakt umlaufender Drehschieber, um Strömungswiderstände der Ventilsteuerung zu vermeiden (z.B. DBP 832 931).
Dies erfordert jedoch weiteren mechanischen und räumlichen Aufwand. Die Steuerung des Auslasses hat daher bei dieser Bauweise bisher zu keinem befriedigendem Ergebnis führen können.
Aufgabe der Erfindung ist ein einfaches, billig herzustellendes, schmierungs- und wartungsfrei arbeitendes Gebläse der genannten Bauweise.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Zylinderwandung des Kolbens in Drehrichtung vor dem Absperrzahn ein Steuerschlitz vorgesehen ist, der zu einem nach einer Kolbenstirnseite sich öffnenden Hohlraum im Kolben führt, dessen öffnung die in der zugeordneten Seitenwandung angeordnete Auslaßöffnung überschleift und diese absteuert. Es ist zweckmäßig, daß diese Absteuerung erfolgt, sobald die Ausnehmung des Absperrteiles sich nach dem Arbeitsraum zu öffnet.
Durch diese Innensteuerung mit großen Querschnitten der Strömungswege sollen Leistungsverluste sowie Strömungs- und Ventilgeräusche vermieden und zudem eine einfache Bauweise und geringe Baugröße ermöglicht werden. Die beschriebene Abs teuerung soll verhindern, daß eine Verbindung der Druckleitung mit dem Raum zwischen der Ausnehmung des Absperrteiles und dessen Gehäusewandung bzw. mit der Saugseite eintreten kann. Diese rechtzeitige Ab steuerung hat den Vorteil, daß auf eine sonst notwendige genaue und abdichtende Verpassung zwischen Absperrzahn und Ausnehmung im Absperrteil verzichtet werden kann Es ist vorteilhaft, den Hohlraum im Kolben so aus zu bilden, daß sich seine öffnung in der Kolbenstirnseite in Drehrichtung nach vorne erstreckt. Jedoch bestimmt sich die Abmessung dieser öffnung und die der Auslaßöffnung in Drehrichtung durch den zu erreichenden Enddruck.
Wenn höhere Drehgeschwindigkeiten gewünscht werden, kann das erfindungsgemäße Gebläse allseits berührungsfrei mit Spalt gefahren werden. Sowohl zwischen Kolben und Absperrteil, wie zwischen Kolben, Absperrzahn und Gehäuseseitenwandungen ergeben sich bei der vorliegenden Bauweise lange Flächenspalte, zumal der Absperrzahn in Drehrichtung verhältnismäßig breit ausgebildet sein kann. Um auch ein Anlaufen der Kolbenstirnflächen an den Seitenwandungen zu vermeiden, wird vorgeschlagen, den Kolben axial beweglich anzuordnen und in der Innenwandung des der Auslaßöffnung gegenüberliegenden Seitenteils eine flache Ausnehmung vorzusehen, die mit dem Druckraum und der Auslaßöffnung durch im Kolben angeordnete Kanäle beim Überfahren durch deren Auslaßöffnungen verbunden ist. Es ist vorteilhaft, daß diese Ausnehmung die gleiche Außenkontur wie die Auslaßöffnung aufweist und dieser axial genau gegenüber liegt und daß die die Auslaßöffnung mit der Ausnehmung verbindenden Kanäle achsparallel sind. Ferner kann in der der Ausnehmung zugeordneten Kolbenstirnfläche eine sich in ihrer Kontur mit ihr deckende weitere Ausnehmung vorgesehen sein, die axial der Öffnung des Hohlraumes im Kolben gegenüber liegt und mit dieser und mit dem Druckraum durch die gleichen Kanäle verbunden ist. Hierdurch wird der Kolben von beiden Seiten mit Druck in gleicher Höhe beaufschlagt und stellt sich unter Bildung beiderseitiger berührungsfreier Spalte auf eine Mittellage ein. In dieser Anordnung kann das erfindungsgemäße Gebläse auch bei hohen Drehzahlen völlig schmierungsfrei betrieben werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und Wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rotationskolbengebläse in der Stellung nach Abschluß des Ausschiebens des Arbeitsmittels, in der der Absperrzahn vollständig in die Ausnehmung des Absperrteiles eingetaucht ist, Fig. 2 einen Radialschnitt durch das gleiche Gebläse in der Stellung zu Beginn des Ansaugens.
Das aus den Seitenteilen 1 und 2 und dem Gehäusemantel 3 bestehende Gehäuse ist von der Welle 4, auf der der Kolben 5 umläuft und von der Welle 6 durchsetzt, auf der das Absperrteil 7 umläuft. Der zylindrische Kolben weist einen Absperrzahn 8 auf, der an den Gehäuseinnenwänden entlang gleitet und den ringförmigen Arbeitsraum in einen Saugraum 9 und in einen Druckraum 10 unterteilt. Das Absperrteil 7 weist eine Ausnehmung 11 auf, durch die der Absperrzahn 8 berührungsfrei hindurchgeführt werden kann. Es braucht also nicht auf eine genaue und abdichtende Passung der Ausnehmung 11 und des Absperrzahnes 8 geachtet werden. Der Kolben 5 wird über die Welle 4 angetrieben, das Absperrteil 7 über ein aus den Zahnrädern 12 und 13 bestehendes 1:1 übersetztes, die Wellen 4 und 6 verbindende Getriebe.
Kolben 5 und Absperrteil 7 haben den gleichen Durchmesser und rollen aufeinander ab. Beide sind in sich ausgewuchtet. Die Einlaßöffnung 14 ist in Drehrichtung unmittelbar hinter der Überschneidung der Gehäusemantelkurve des Arbeitsraumes und des vom Absperrteil 7-eingenommenen Raumes im Gehäusemantel 3 angeordnet. Die kreisbogenförmige Auslaßöffnung 15, die über einen Sammelraum 16 mit gleichem Querschnitt zum Druckstutzen führt, ist im Seitenteil 1 vorgesehen.
In der Zylinderwandung des Kolbens 5 ist in Drehrichtung unmittelbar vor dem Absperrzahn 8 ein Steuerschlitz 17 angeordnet, der in einen sich im Kolben 5 in Drehrichtung erstreckenden Hohlraum 18 führt. Dieser öffnet sich nach der Kolbenstirnfläche 19 in einem Querschnitt, der dem der Auslaßöffnung 15 deckend entspricht Bei deren Überschleifen durch die Öffnung des Hohlraumes 18 wird mit zunehmenden Druck eine Verbindung des Druckraumes 10 mit der Auslaßöffnung 15 hergestellt. Das in Drehrichtung vordere Ende der Auslaßöffnung 15 und das in Drehrichtung rückwärtige Ende der kolbenstirnseitigen Öffnung des Hohlraumes 18 sind so angeordnet, daß die Auslaßöffnung 15 dann abgesteuert wird, wenn das Absperrteil 7 in eine Stellung gekommen ist, in der sich der zwischen seiner Ausnehmung 11 und ihn umgebenden Gehäusewandung gebildete Raum nach dem Arbeitsraum zu öffnet.
Der Kolben 5 ist am Gehäuse axial beweglich. In der der Auslaßöffnung 15 gegenüberliegenden Innenwandung des Seitenteils 2 ist eine der Auslaßöffnung genau gegenüberliegende mit dieser in axialer Projektion konturengleiche flache Ausnehmung 20 vorgesehen.
Ferner weist die ihr zugekehrte Stirnfläche 19a des Kolbens 5 eine der Öffnung des Hohlraumes 16 genau gegenüberliegend mit dieser konturengleiche sich deckende flache Ausnehmung 21 auf. Die Ausnehmung 21 steht mit dem Arbeitsraum durch eine Aussparung 22 in der Kolbenstirnfläche 19a und mit den Bohrungen 23 und 24 im Kolben mit der Kolbenstirnfläche 20 und damit bei deren Überfahren mit der Auslaßöffnung 15 in Verbindung. Durch diese Anordnung werden auf beiden Stirnseiten 20 und 19a des Kolbens 5 gleich große und mit gleich hohen Druck beaufschlagte Flächen erzeugt und ein Anlaufen der Seitenwandung vermieden.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1. Außenachsiges Rotationskolbengebläse mit einem im Querschnitt kreisförmigen Gehäuse, dessen Seitenteile von einer Welle konzentrisch durchsetzt sind, auf der ein zylindrischer, mit einem Absperrzahn versehener Kolben umläuft, der zusammen mit dem Gehäuse einen vom Absperrzahn abgeteilten ringförmigen Arbeitsraum bildet, wobei im Gehäusemantel ein auf einer zur Welle des Kolbens parallelen Welle mit gleicher Drehzahl umlaufendes Absperrteil vorgesehen ist, das mit seiner Zylinderwandung an der des Kolbens abdichtend abrollt und in dem eine Ausnehmung für den Durchgang des Absperrzahnes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zylinderwandung des Kolbens (5) in Drehrichtung vor dem Absperrzahn (8) ein Steuerschlitz (17) vorgesehen ist, der zu einem nach einer Kolbenstirnseite (19) sich öffnenden Hohlraum (18) im Kolben führt, dessen Öffnung die in der zugeordneten Seitenwandung des Seitenteils (1) angeordnete Auslaßöffnung (15) bei Drehung des Kolbens überschleift und diese absteuert.
2. Rotationskolbengebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lage und Länge in Drehrichtung der Auslaßöffnung (L5) und der Öffnung des Hohlraumes (18) im Kolben (5) so bestimmt sind, daß die Absteuerung der Auslaßöffnung (15) erfolgt ist, sobald die Ausnehmung (11) des Absperrteils (7) sich nach dem Arbeitsraum zu öffnet.
3. Rotationskolbengebläse nach Anspruch 1,2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (18) im Kolben (5) so ausgebildet ist, daß sich seine Offnung in der Kolbenstirnseite (19) in Drehrichtung nach vorne erstreckt.
4. Rotationskolbengebläse nach Anspruch 1,2,3, dadurch gekennzeichnet,- daß die Abmessung der Öffnung des Hohlraumes (18) im Kolben (5) und die der Auslaßöffnung (15) in Drehrichtung durch den zu erreichenden Enddruck bestimmt ist.
5. Rotationskolbengebläse nach Anspruch 1,2,3,4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) axial beweglich ist und in der Innenwandung des der Auslaßöffnung (15) gegenüberliegenden Seitenteil (2) eine flache Ausnehmung (20) vorgesehen ist, die mit dem Druckraum (10) und der Auslaßöffnung (15) durch im Kolben (5) angeordnete Kanäle (22,23,24) beim über fahren durch deren Auslaßöffnung verbunden ist.
6.. Rotationskolbengebläse nach Anspruch 1,2,3,4,5, dadurch gekennzei-chnet,- daß die Ausnehmung (20) die gleiche Außenkontur wie die Auslaßöffnung (15) aufweist und dieser axial genau gegenüberliegt und daß die -die Auslaßöffnung (15) mit der Ausnehmung (20) verbindenden Kanäle (22,23,24) achsparallel sind.
7. Rotationskolbengebläse nach Anspruch 1,2,3,4,5,6, dadurch gekennzeicEnet, daß in der der Ausnehmung.

(20) zugeordneten Kolbenstirnfläche (19å) eine sich in ihrer Kontur mit ihr deckende weitere Ausnehmung (21) vorgesehen ist, die axial der Öffnung des Hohlraumes (18) im Kolben (5) gegenüberliegt und mit dieser und mit dem Druckraum (10) durch Kanäle (22, 23,24) verbunden ist.