DE2410399B2

DE2410399B2 - Rotationskolbenmotor oder -pumpe

Info

Publication number: DE2410399B2
Application number: DE2410399A
Authority: DE
Inventors: Klaus Keplinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-12
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1978-06-29
Also published as: NL7402891A; CA989670A; AU6611374A; JPS554926B2; IL44308A; SU698546A3; GB1426162A; DE2410399A1; FI58538C; JPS5026102A; IL44308A0; BE812122A; DE2410399C3; FI58538B; US3915601A; BR7401823D0; FR2230855A1; IT1003667B; AT322362B; CH571646A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotationskolbenmotor oder -pumpe mit einem Ein- und Auslaßöffnungen aufweisenden Statorgehäuse, mit einem Rotor, der aus zwei kegelstumpfförmigen Drehkörpern mit zwei dazwischen angeordneten, sich von der Rotorachse radial erstreckenden, diametral gegenüberliegenden feststehenden Flügel besteht, wobei einer der Drehkörper einen aus dem Statorgehäuse vorstehenden, die An- oder Abtriebswelle bildenden zylindrischen Fortsatz aufweist, und mit einer zur Rotorachse geneigten, auf einem mit dem Statorgehäuse starr verbundenen Lagerzapfen drehbar angeordneten Dichtscheibe, die Radialschlitze für die Flügel aufweist, an den Mantellinien der beiden kegelstumpfförmigen Drehkörper anliegt und in einer im Statorgehäuse vorgesehenen Ringnut geführt wird.

Eine derartige als Verdichter dienende Maschine ist aus der DT-PS 650278 bekannt. Der Lagerzapfen, auf dem die Dichtscheibe drehbar angeordnet ist, verläuft dabei schräg zur Rotorachse, so daß er nicht zur Lagerung der beiden Drehkörper des Rotors herangezogen werden kann. Die beiden Drehkörper sind daher nur im Statorgehäuse außengelagert, wodurch sich bei höheren Drehzahlen Schmierungsprobleme ergeben. Außerdem muß den auf die Flügel und die Dichtscheibe wirkenden Kippmomenten über den Umweg über das Statorgehäuse entgegengewirkt werden.

Ähnliche Rotationskolbenmaschinen sind schließlich noch aus den US-PSen 359906, 700557 und 991576 bekanntgeworden. Diese weisen jedoch keinen gehäusefesten Lagerzapfen auf, sondern je eine mit den beiden Drehkörpern fest verbundenen Ab- bzw. Antriebswelle, die das Statorgehäuse durchsetzt bzw. aus zwei Halbachsen besteht. Bei diesen Ausführungen ist nicht nur die Innenlagerung der Drehkörper, sondern auch die Innenlagerung der Drehscheibe nicht möglich, die nur in einer Ringnut des Statorgehäuses geführt ist.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rotationskolbenmotor oder -pumpe der vorausgesetzten Gattung so weiterzubilden, daß zur Lagerung der Drehkörper und der Dichtscheibe weniger Bauteile benötigt werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ίο der Lagerzapfen koaxial zur Rotorachse im Statorgehäuse angeordnet ist, auf dem Lagerzapfen beide Drehkörper des Rotors gelagert sind und daß der Lagerzapfen zur Führung des Innenrandes der Dichtscheibe eine umlaufende Nut aufweist.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Rotationsmaschine ermöglicht also in besonders einfacher Weise die Innenlagerung der Drehkörper und der Dichtscheibe auf einem einzigen Lagerzapfen, wodurch sich folgende Vorteile ergeben:

a) eindeutige und sichere Fixierung beider Drehkörper in ihren Rotationsebenen, und damit auch eindeutige Führung der Abtriebswelle,

b) den bei dem Betrieb auf die Flügel und die DichtFchcibe wirkenden Kippmomenten wird

2ϊ nicht durch die Rotorachse entgegengewirkt.

c) sämtliche Dichtprobleme sind beherrschbar, da eine optimale, verwindungs- und störungsfreie Lagerung gegeben ist und in einer bevorzugten Ausführung sämtliche Bewegungsvorgänge auf

so Kreisbahnen verlaufen, und

d) ausreichende Lagerschmierung, da an der Rotorachse geringere Umlaufgeschwindigkeiten der Drehkörper vorhanden sind, als bei einer Außenlagerung im Statorgehäune nach den bekannten Ausführungen.

Das Treibmedium kann, wie bereits aus der US-PS 991576 bekannt, durch je eine öffnung in der Abdeckplatte des Gehäuses und je einen Durchlaß durch den Drehkörper zugeführt und abgeführt werden. Die Abführung des Treibmediums ist aber auch durch Öffnungen im Mantel des Gehäuses möglich.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaubild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Motors bzw. der Pumpe,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Rotorachse in der Stellung nach Fig. 3c,

Fig. 3a bis 3d Phasen des Bewegungsablaufes in Form eines Abrollbildes,

Fig. 4a bis 4c die schematische Durchdringung bzw. Überlagerung des Rotors durch die Dichtscheibe bzw. Überlagerung des Rotors durch die Dichtscheibe nach Fig. 3 a im Aufriß, im Seitenriß und im Grundriß,

)5 Fig. 5 ein Detail der Durchdringung von Rotor und Dichtscheibe,

Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel im Schnitt nach Fig. 2, und

Fig. 7 eine Variante des ersten Ausführungsbeibo spiels im Schnitt nach Fig. 2.

Das zylindrische Statorgehäuse 1 des ersten Ausführungsbeispiels (Fig. 1,2 und 7) setzt sich aus einem zweiteiligen Mantel 6, einer unteren Abdeckplatte 2 und einer oberen Abdeckplatte 3 zusammen. Erfindungsgemäß kann auch jeder andere rotationssymmetrische Hohlkörper verwendet werden.

Die Achse des Statorgehäuses 1 ist gleichzeitig auch die Rotorachse A. Der Rotor 15 besteht aus zwei ke-

gelstumpfförmigen Drehkörpern 9 und 10, die auf einem Lagerzapfen im Statorgehäuse 1 symmetrisch zu einer senkrecht zur Rotorachse A durch den Mittelpunkt 8 des Statorgehäuses 1 führenden Ebene gelagert sind. Die Drehkörper 9 und 10 sind miteinander zu einer Einheit durch ein Paar von Flügeln 11 verbunden, die sich von Lagerzapfen radial erstrecken und einander diametral gegenüberstehen.

Zur Rotorachse A in einem Winkel α die Achse B der Dichtscheibe 4. Die Dichtscheibe 4 ist im Lagerzapfen in eitler zur Achse B konzentrischen Nut 5 und im Mantel 6 des Statorgehäuses 1 in einer weiteren zur Achse B konzentrischen Ringnut 7 drehbar gelagert, wodurch auch die Lage der Achse B und der Winkel beider Achsen zueinander festgelegt ist. Dabei schneiden sich die beiden Achsen A und B im Mittelpunkt 8 des Statorgehäuses 1, und gleichzeitig ist dies auch der Mittelpunkt der Dichtscheibe 4.

Der Neigungswinkel β der Mantellinie 13 zur Grundfläche 14 jedes kegelstumpfförmigen Dichtkörpers 9,10 entspricht dabei dem Winkel α zwischen den beiden Achsen A und B, so daß die Dichtscheibe 4 parallel zu den Mantellinien 13 liegt.

Die Dichtscheibe 4 weist Radialschlitze 19 auf, durch die die Flügel 11 geführt sind. Sie ist durch die Flügel 11 mit den Drehkörpern 9 und 10 kraftschlüssig verbunden, und macht alle Drehbewegungen des Rotors zwangsläufig mit, wobei sie sich entlang der Mantellinien 13 abwälzt. Durch die Dichtscheibe 4 wird das Statorgehäuse 1 in zwei abgeschlossene Räume aufgeteilt, die von den die Dichtscheibr; 4 durchdringenden Flügeln 11 in Kammern 12, unterteilt werden, deren Rauminhalt durch Drehung des Rotors veränderbar ist (Fig. 3a-3d).

Um eine entsprechende Abdichtung der Kammern 12 zwischen den Flügeln 11 und der Dichtscheibe 4 zu erreichen, sind in den Radialschlitzen 19, die konkav gewölbte Seitenwände aufweisen, zylindrische Dichtungswalzen 17 drehbar gelagert. Die Dichtungswalzen 17 weisen einen Liingsschlitz 18 auf, durch den die Flügel 11 gleitend geführt sind. Bei Drehung des Rotors verschieben sich nun die Dichtungswalzen 17 und damit deren Berührungsflächen 16 entlang der Flügel 11, wobei sie sich gleichzeitig in ihrer Lagerung ^r> im Ridialschlitz 19 verdrehen, so daß in jeder Stellung eine gute Abdichtung gegeben ist.

Zum Ein- und Auslaß des Treibmediums in die Kammern 12 des Statorgehäuses lsind Ein- und Auslaßöffnungen 22 (Fig. 2 und 7) vorgesehen, die vor-

in teilhafterweise in der unteren und/oder oberen Abdeckplatte 2 und/oder 3 angeordnet sind. Es wäre aber auch ohne weiteres denkbar, die Öffnungen 22 in den Mantel 6 des Statorgehäuses 1 zu verlegen. Zur Abdichtung zwischen den Drehkörpern 9 oder

ii 10 und den Abdeckplatten 2 oder 3 sind beispielsweise Labyrinthdichtungen 23 geeignet.

Die Fig. 3 abisd zeigen einzelne Phasen des Bewegungsablaufes in Form eines Abrollbildes entlang der Innenwand des zylindrischen Statorgehäuses. Die Dichtscheibe 4 folgt hier scheinbar einer Cosinuslinie, die Flügel 11 des Rotors erscheinen als senkrechte Unterbrechungen, die Drehkörper 9 und 10 als horizontale Balken. Die Gradangaben entsprechen den Angaben in Fig. 4c.

Beginnt man, das System Rotor-Dichtscheibe von einem angenommenen Punkt zu drehen, wo die Dichtscheibe die Drehkörper 9, 10 entlang eines Flügels 11 berührt (0°, 180° in Fig. 3 a), so wird ersichtlich, daß bei fortschreitender Drehung auf jeder Seite

ju der Dichtscheibe je eine Kammer entsteht, die sich kontinuierlich vergrößert, einem maximalen Wert zustrebt und schließlich wieder auf Null verringert.

Im zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird ein Statorgehäuse mit kugelförmigem Innenraum 20 verwendet. Bei dieser Ausführungsart weist der Lagerzapfen eine kugelförmige Erweiterung 21 um den Mittelpunkt des Statorgehäuses auf. Dadurch wird die Lösung des Dichtungsproblems wesentlich vereinfacht, da alle Bewegungsvorgänge auf Kreisbahnen verlaufen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Rotationskolbenmotor oder -pumpe mit einem Ein- und Auslaßöffnungen aufweisenden Statorgehäuse, mit einem Rotor, der aus zwei kegelstumpfförmigen Drehkörpern mit zwei dazwischen angeordneten, sich von der Rotorachse radial erstreckenden, diametral gegenüberliegenden feststehenden Flügeln besieht, wobei einer der Drehkörper einen aus dem Statorgehäuse vorstehenden, die An- oder Abtriebswelle bildenden zylindrischen Fortsatz aufweist, und mit einer zur Rotorachse geneigten, auf einem mit dem Statorgehäuse starr verbundenen Lagerzapfen drehbar angeordneten Dichtscheibe, die Radialschlitze für die Flügel aufweist, an den ManteUinien der beiden kegelstumpfförmigen Drehkörper anliegt und in einer im Statorgehäuse vorgesehenen Ringnut geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen koaxial zur Rotorachse (A) im Statorgehäuse (1) angeordnet ist, auf dem Lagerzapfen beide Drehkörper (9,10) des Rotors gelagert sind und daß der Lagerzapfen zur Führung des Innenrandes der Dichtscheibe (4) eine umlaufende Nut (5) aufweist.