DE2341075C3 - Rotationskolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine mit einem trommeiförmigen Statorgehäuse mit einer zylindrischen Innenfläche, die symmetrisch um eine Hauptachse angeordnet ist, mit senkrecht zu der Hauptachse verlaufenden ebenen Abschlußinnenflächen und einem trommelähnlichen Rotor, der in dem Statorgehäuse gelagert ist und mit seiner zylindrischen Oberfläche und der zylindrischen Innenfläche des Statorgehäuses eine berührungsfreie Abdichtung bildet und zwei ebene äußere Stirnflächen aufweist, die mit den Abschlußinnenflächen des Statorgehäuses zusammenpassen, mit einem an der Rotoroberfläche vorgesehenen, sinusförmig umlaufenden Kanal, der symmetrisch zu einer zu der Hauptachse senkrechten Mittelebene angeordnet ist, und einem mit dem Statorgehäuse verbundenen, Aussparungen aufweisenden Statorring, der die Seitenwände des Kanals tangiert und beiderseits Arbeitskammern bildet, sowie mit am Stator vorgesehenen und sich in die Aussparungen des Statorrings erstreckenden Trennschiebern, die von den Seitenwänden des Kanals geführt werden und die im Statorgehäuse angeordneten Einlaß- und Auslaßöffnuneen voneinander trennen.

Eine derartige Rotationskolbenmaschine ist aus der US-PS 29 02 942 bekannt, wobei die Trennschieber linear hin- und herschwingen, wenn sie von den Kanalseitenwänden geführt werden. Hierbei besteht die große Gefahr entstehender Reibungswärme, eines Verkantens bzw. eines Festfressens und Verschleißes. Außerdem ergeben sich hohe Axialkräfte am Trennschieber, die schlecht abzuleiten sind.

In der US-PS 2 68 005 sind bei einer Rotationskolbenmaschine schwenkbar gelagerte Arbeitsschieber an einem Rotor angeordnet Auch aus der US-PS 20 97 714 ist ein schwenkbarer, mit dem Rotor verbundener Arbeitsschieber bekannt, der von einer Konturscheibe gesteuert wird und mit einer stationären Ausnehmung zusammenwirkt.

Schwenkbare, am Statorgehäuse angeordnete Trennflügel sind auch bei einer Drehkolbenmaschine nach der DE-PS 8 61 208 vorgesehen. Weiterhin weisen auch gemäß CH-PS 4 16 915 und US-PS 12 20 594 bekannte

M Rotationskolbenmaschinen schwenkbare Arbeitsschieber auf.

Für hohe Arbeitsdrücke sind diese bekannten Anordnungen indessen nicht geeignet.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolbenmaschine der eingangs umrissenen Gattung so weiterzubilden, daß die Reibung zwischen Trennschieber und Stator verringert wird und die Rotationskolbenmaschine für hohe Arbeitsdrücke einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kanal als Umfangsnut an der Rotoroberfläche ausgebildet ist und daß die Trennschieber schwenkbare Flügel sind, deren Schwenkachsen im Statorgehäuse und quer zu der Rotorachse angeordnet sind.

Der wesentliche Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin, daß die schwenkbaren Flügel sowohl eine effektivere Dichtung schaffen und auch leichter im Falle eines Verschleißes ersetzbar sind. Weiterhin weisen diese Flügel eine geringere Trägheit auf und haben auch ein geringeres Vibrationsvermögen. Die schwenkbare Anordnung der Flügel, um dem sinusförmigen Weg zu folgen, der von dem Rotor bestimmt ist, reduziert drastisch den Axialdruck (Druck in einer Richtung zum Umfang des Rotors) am Flügel.

«5 Die erfindungsgemäß vorgesehenen schwenkbaren Flügel ergeben große Niederdruck-Dichtungsflächen und entsprechend niedrige Drücke für eine gute Schmierung. Auf Grund dieser vorhandenen Drücke ist es möglich, die erfindungsgemäße Anordnung mit relativ hohen Flüssigkeitsdrücken arbeiten zu lassen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Rotationskolbenmaschine gemäß Erfindung,

Fig.2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

F i g. 3 bis 6 je eine Abwicklung des Innenraumes der Rotationskolbenmaschine, wobei der Rotor in verschiedenen Arbeitsstellungen gezeigt ist.

Die Rotationskolbenmaschine ist von besonderem Nutzen, wenn sie als Pumpe oder Kompressor verwendet wird.

Es ist ein trommeiförmiges Statorgehäuse 6 mit einem Sockel 7 vorgesehen, an dem zwei Seiter.piatten 8 und 9 mittels Schrauben U entfernbar befestigt sind. Sowohl

der Sockel 7 als auch die Seitenplatten 8 und 9 sind symmetrisch um eine in der Mitte gelegene Rotorachse 12 angeordnet Das Statorgehäuse 6 weist zylindrische Wandungen 13, die an der Innenseite genau bearbeitet sind, sowie Seitenflächen 14 und 16 auf, die eben und senkrecht zur Rotorachse 12 gelegen sind.

In dem Statorgehäuse und vorzugsweise in einem Teil des Mittelabschnittes des Sockels 7 is· ein Statorring 17 mit zwei ebenen Seitenflächen 18 und 19 senkrecht zur Rotorachse 12 angeordnet, der eine zylindrische Innenfläche 21 aufweist.

Im Stator gehäuse ist ein an einer Welle 23 befestigter Rotor 22 um die Rotorachse 12 drehbar gelagert Die Welle 23 ist in reibungsarmen Lagern 24 und 25 gelagert, die in Ansalze an den Seitenplatten 8 und 9 eingesetzt sind. Der Rotor 22 weist zylindrische Außenseiten 26, die gleitend mit den Flächen 13 zusammenwirken, und zwei ebene Seitenflächen 27 und 28 auf, die senkrecht zur Rotorachse 12 verlaufen und sehr nahe an den Seitenflächen 14 und 16 gelegen sind. Die Zwischenräume zwischen diesen Flächen sind etwas übermäßig groß gezeichnet, jedoch genau dargestellt bei den in der Mitte gelegenen ringförmigen und die Lager 24,25 umgebenden Teilen 31 und 32.

Der Rotor 22 ist in der Mitte des Umfanges mit einer Umfangsnut 33 versehen, die von den Seitenwänden 34 und 36 begrenzt ist, die nahe den Flächen 18 und 19 des Ringes 17 angeordnet sind. Zum Erleichtern der Bearbeitung und des Zusammensetzens ist der Rotor aus zwei Teilen hergestellt, die mittels Schrauben 37 miteinander entfernbar befestigt sind. Der Rotor weist am Umfang einen sinusförmig umlaufenden Kanal 38 mit einem rechteckigen Querschnitt auf, der von Seitenwänden 39 und 40 begrenzt wird und dessen Weite im wesentlichen konstant bleibt Dabei tangiert der Statorring 17 die Seitenwände des Kanals und bildet Arbeitskammern 41 und 42. Die Wände des Kanals sind von Elementen gebildet, die senkrecht zur Rotorachse 12 verlaufen, während der Boden des Kanals von zylindrischen Flächen 43 und 44 gebildet ist, die konzentrisch zur Rotorachse 12 verlaufen.

Im Statorgehäuse sind Einlaßöffnungen 46 und Auslaßöffnungen 47 vorgesehen, die sich in die Arbeitskammern 41 und 42 öffnen. Diese Ein- und Auslaßöffnungen sind in Flanschteilen 48 und 49 vorgesehen, die am Statorgehäuse 6 befestigt sind. Dabei ist der axiale Abstand so gemessen, daß die Einlaß- und Auslaßöffnungen nie von einer einzelnen Arbeitskammer überlappt werden.

Um die verschiedenen Durchlässe und Arbeitskammern, voneinander isoliert, entsprechend verbinden zu können, so daß aufeinanderfolgende Mengen Einlaßluft (oder -flüssigkeit) induziert, eingeschlossen, komprimiert (oder verdrängt) und gefördert werden können, sind an den entgegengesetzten Enden des Statorgehäuses zwei Flügel 51 und 52 vorgesehen. Da die_ae Flügel gleich sind, wird nachfolgend nur ein Flügel beschrieben.

Der Flügel 51 besteht aus einer an einer Kante konturierten ebenen Platte, die auf einem Schwenkbolzen 53 schwenkbar gelagert ist dessen Schwenkachse 54 in der Mittelebene des Gehäuses und in einem Spalt am Statorring 17 gelegen ist und tangential zu einem ur.aginären Kreis verläuft, dessen Mittelpunkt auf der i ' achse 12 liegt Der Flügel 51 weist am Scnwenkbolzen die gleiche Breke wie die Dicke des Statorringes 17 auf. Von dem Schwenkbolzen 53 verbreitert sich der Flügel in seitlicher Richtung und weist gekrümmt verlaufende Seiten 56 und 57 auf, die sich in eine Endfläche 58 fortsetzen, die konzentrisch zur Schwenkachse 54 verläuft Dabei besteht zwischen der Endfläche 58 und den Seitenflächen 56 und 57 ein stufenloser Obergang. Der Statorring 17 weist Aussparungen 61 und 62 auf, in welche sich der Flügel erstreckt so daß der Statorring mit dem auf dem Schwenkbolzen gelagerten Ende der Flügel 51 und 52, den oberen gekrümmten Flächen 58 und den angrenzenden ebenen Seiten eine Feinpassung bildet Die andere Seite des Flügels liegt am Flansch an. Die Breite des Flügels in der Nähe der gekrümmten Fläche 58 ist im wesentlichen die gleiche wie die axiale Abmessung des Kanals 38. Der Flügel liegt daher in allen Lagen an den Seitenwänden des Kanals an und wird auf dem Schwenkbolzen von der steuernden Wirkung der Seitenwände 39 und 40 hin- und hergeschwenkt während sich der Rotor dreht.

Im Betrieb wird ein geeigneter Antrieb mit der Welle 23 verbunden, so daß die Welle und der Rotor mit der gewünschten Drehzahl angetrieben werden. Bei Rotation des Rotors dreht sich auch der Kanal, und dessen Seitenwände schwenken die Flügel 51 und 52 hin und her. Die Flügel nehmen daher der Reihe nach die in F i g. 3,4,5 und 6 gezeigten Lagen ein.

In F i g. 3 ist die Ausgangsstellung gezeigt in welcher die Flügel rechts stehen. Wenn sich der Rotor in Richtung des Pfeiles 63 dreht, werden die Flügel aus den in F i g. 3 dargestellten Lagen nach links verschwenkt. Bewegt sich die Arbeitskammer 41 aus der in Fig.3 gezeigten Lage in die in Fig.4 gezeigte Lage, so verkleinert sich das mit dem Flügel 51 abgegrenzte Volumen, wobei die zuvor eingeschlossene Luft durch die Auslaßöffnung 47 ausströmt. Zugleich saugt die nächste Arbeitskammer 41 durch die Einlaßöffnung 46 Luft ein und treibt diese Luft durch die nächste Auslaßöffnung 47. Ebenso treibt die Arbeitskammer 42 die dort befindliche Luft durch die Auslaßöffnung 47 aus, und bei Wiederholung der Arbeitsfolge wird Luft in die nächste Arbeitskammer 42 durch die zugeordnete Einlaßöffnung 46 angesaugt. Hierbei schwingen die Flügel hin und her und nehmen die in Fig.3 bis 6 gezeigten Lagen ein.

Abgesehen von der Schmierung der Lager 24 bewirkt das von der Luft mitgeführte Schmiermittel eine Schmierung der betreffenden und miteinander in Berührung stehenden Bauteile. Mit der Rotationskolbenmaschine gemäß Erfindung werden bei jeder Umdrehung einzelne Luftmengen gefördert, wobei je nach der besonderen Kapazität, Form und Größe der Arbeitskammern der Luftdruck von einem Einlaßwert auf einen Auslaßwert erhöht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rotationskolbenmaschine mit einem trommeiförmigen Statorgehäuse mit einer zylindrischen Innenfläche, die symmetrisch um eine Hauptachse angeordnet ist, mit senkrecht zu der Hauptachse verlaufenden ebenen Abschlußinnenflächen, und einem trommelähnlichen Rotor, der in dem Statorgehäuse gelagert ist, und mit seiner zylindrischen Oberfläche und der zylindrischen Innenfläche des Statorgehäuses eine berührungsfreie Abdichtung bildet, und zwei ebene äußere Stirnflächen aufweist, die mit den Abschlußinnenflächen des Statorgehäuses zusammenpassen, mit einem an der Rotoroberfläche vorgesehenen, sinusförmig umlaufenden Kanal, der symmetrisch zu einer zu der Hauptachse senkrechten Mittelebene angeordnet ist, und dnem mit dem Statorgehäuse verbundenen Aussparungen aufweisenden Statorring, der die Seitenwände des Kanals tangiert und beiderseits Arbeitskammern bildet, sowie mit am Stator vorgesehenen und sich in die Aussparungen des Statorrings erstreckenden Trennschiebern, die von den Seitenwänden des Kanals geführt werden und die im Statorgehäuse angeordneten Einlaß- und Auslaßöffnungen voneinander trennen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal als Umfangsnut (33) an der Rotoroberfläche ausgebildet ist und daß die Trennschieber schwenkbare Flügel (51, 52) sind, deren Schwenkachsen (54) im Statorgehäuse (6) und quer zu der Rotorachse (12) angeordnet sind.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (51,52) je an einem Schwenkbolzen angeordnet sind, der sich senkrecht zu der Rotorachse (12) erstreckt.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (61,62) am Statorring, die Arbeitskammern (41, 42), die Flügel (51, 52) und die Einlaß- und Auslaßöffnungen (46, 47) in gleichen Intervallen am Umfang um die Hauptachse doppelt ausgeführt sind.