DE2508435B2 - Parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem Schraubenrippenrolor. dessen Rippenflanken zu einem größeren Teil außerhalb um! zu einem kleineren Teil innerhalb des zugehörigen Teilkreises liegen und einem Schraubennutenrotor, dessen Nutenflanken zu einem größeren Teil innerhalb und zu einem kleineren Teil außerhalb des zugehörigen Teilkreises liegen.

Eine Maschine der vorgenannten Art ist aus der AT-PS 2 77 439 bekannt und dort anhand eines Rotationskolbenverdichters näher erläutert Bei diesem bekannten Verdichter hat die voreilende Flanke einer jeden Nut des Schraubennutenrotors, in einer Ebene lotrecht zur Rotorachse betrachtet, die Form eines Kreisbogens, dessen Zentrum sich außerhalb des Teilkreises des Schraubennutenrotors und in einem solchen Abstand davon befindet, daß eine Tangente an diese Flanke in ihrem Schnittpunkt mit dem Teilkreis durch die Achse des Schraubennutenrotors verläuft. Aufgrund der Tatsache, daß die voreilende Flanke des Schraubennutenrotors und die damit zusammenwirkende Flanke des Schraubenrippenrotore in ihrem tatsächlichen Berührungspunkt immer eine gemeinsame Tangente haben, besitzt die voreilende Flanke des Schraubenrippenrotors am Schnittpunkt mit dessen Teilkreis eine Tangente, die sich durch die Achse des Schraubenrippenrotors erstreckt Auch wenn bei diesem bekannten Verdichter verschiedene Ausgestaltungen der nacheilenden Flanke einer jeden Nut des Schraubennutenrotors in Betracht gezogen sind, häbefi diese Ausbildungen jedoch alle gemeinsam, daß die damit zusammenwirkende Flanke eines jeden Rippen· Zwischenraums des Schraubenrippenrotors in ihrem Schnittpunkt mit dem zugehörigen Teilkreis eine Tangente aufweist, die sich durch die Achse des Schraubenrippenrotors erstreckt.

Der Schraubenrippenrotor eines solchen Verdichters

wird deshalb im Bereich des Teilkreises innerhalb eines jeden Rippenzwischenraums Tangenten an die beiderseitigen Flanken aufweisen, die einen sehr kleinen Winkel miteinander bilden, was zu ungünstigen Schneidwinkeln führt, wenn die beiden Flanken in einem einzigen Bearbeitungsvorgang gefräst werden. Mil dem bisher allein benutzten Fräsen unter Verwendung eines Scheibenfräsers ist es allerdings möglich, ein annehmbares Bearbeitungsergebnis zu erhalten. Wenn jedoch zur

ίο Erzielung einer größeren Wirtschaftlichkeit die Herstellung durch Abwälzfräsen erfolgen soll, die das Fräsen aller Rippenzwischenräume in einem einzigen Arbeitsgang ermöglicht, reicht der geringe Winkelunterschied zwischen den Tangenten der beiderseitigen Flanken an den Rippenzwischenräumen nicht aus, und es ist ein viel größerer Winkel erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Änderung des Profils des Schraubenrippenrotors einer Rotationskolbenmaschine der eingangs genannten Art herbeizuführen, daß es durch Abwälzfräsen hergestellt werden kann und zugleich vorteilhaft im Hinblick auf eine Herstellung mit Scheibenfräsern ist, ohne daß die nacheilenden Flanken der Rippenzwischenräume des Rippenrotors und der Nuten des Nutenrotors geändert

werden müssen, da eine solche Änderung nachteilige Folgen wie insbesondere ein Anwachsen der sogenannten Blaslöcher zur Folge hätte.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer Normalebene zu den Rotorachsen der

:io größere und der kleinere Teil der beim Verdichterbetrieb voreilenden und beim Expansionsbetrieb nacheilenden Flanke einer jeden Nut des Schraubennutenrotors in ihrem auf dem zugehörigen Teilkreis liegenden gemeinsamen Punkt eine Tangente haben, die einen Winkel von 20" bis 30° mit einem von der Rotorachse des Schraubennutenrotors durch den gemeinsamen Punkt verlaufenden Radialstrahl einschließt

Wie oben erläutert, wird demgemäß auch die beim Verdichterbetrieb voreilende und beim Expansionsbetrieb nacheilende Flanke einer jeden Rippe des Schraubenrippenrotors am zugehörigen Teilkreis eine Tangente aufweisen, die einen Winkel von 20 bis 30° mit einem durch diesen Punkt verlaufenden Radialstrahl einschließt. Da der Winkel zwischen der Tangente an die andere Rippenflanke des Schraubenrippenrotors im zugehörigen Teilkreis und dem durch diesen Punkt verlaufenden Radialstrahl praktisch Null" beträgt und der Öffnungswinkel der Rippenzwischenräume des Schraubenrippenrotors am Teilkreis in der Praxis bei etwa 20° liegt, wird der Winkel zwischen den beiden Tangenten an die beiden Rippenflanken eines Rippenzwischenraumes im Schnittpunkt mit dem Teilkreis auf etwa 40 bis 50° gegenüber der vorbekannten Maschine vergrößert, wodurch sich die Herstellungsbedingungen in diesem Bereich erheblich verbessern und eine Herstellung durch Abwälzfräsen ermöglicht wird.

Es verdient Beachtung, daß die untere Grenze von 20° für den erfindungsgemäßen Winkelbereich das Mindesterfordernis für ein erfolgreiches Abwälzfräsen ist, während die obere Grenze von 30° durch die Forderung nach einer ausreichenden Stegbreite zwischen den Nuten des Schraubennutenrotors ist, welche diese Stege noch ausreichend dick macht dafür, daß eine unannehmbare elastische Verformung während des

Fräsvorgangs vermieden wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung stellt ein an den Teilkreis sich anschließender Abschnitt des größeren Teils der Nutflanke eine Gerade dar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, welche in einem Querschnitt lotrecht zu den Rotorachsen die Profile einer Nut des Schraubennutenrotors und einer Kippe des Schraubenrippenrotors im Kämmeintrittsbereich zeigt.

Der mit 28 bezeichnete Rippenrotor weist vier schraubenförmige Rippen 38 mit Zwischenräumen 40 auf, deren Umschlingungswinkel etwa 300° beträgt Der mit 30 bezeichnete Nutenrotor hat sechs von schraubenförmigen Stegen 42 getrennte Nuten 44 mit einem Umschlingungswinkel von etwa 200°. Die Stege 42 des Nutenrotors 30 sind mit Ansätzen 48 versehen, die radial außerhalb des zugehörigen Teilkreises 46 liegen, und die Rippenzwischettfäume 40 des Rippenrotors 28 sind mit entsprechenden Ausnehmungen 52 radial innerhalb des zugehörigen Teilkreises 50 versehen.

Jede Nut 44 des Nutenrotors 30 hat eine erste Flanke 62, die bei Verwendung als Verdichter die voreilende Flanke ist, und eine zweite, in diesem Falle nacheilende Flanke 64. Jede dieser Flanken 62,64 erstreckt sich von einem achsnahen Punkt 66 der Nut 44 auswärts bis zu einem Punkt 68 bzw. 70 am Scheitel 72 des zugehörigen Stegs 42, der außerhalb des Teilkreises 46 des Nutenrotors 30 liegt, welcher die Flanken 62,64 in den Punkten 74 bzw. 76 schneidet Jede Flanke 62,64 besteht somit aus einem größeren Teil 66—74 bzw. 66—76 innerhalb des Teilkreises 46 und einem kleineren Teil 74—68 bzw. 76—70 außerhalb des Teilkreises 46.

Der größere Teil 66—74 der hier allein interessierenden voreilenden Nutflanke 62 setzt sich aus drei Abschnitten zusammen. Der erste Abschnitt 66—78 ist von einem Kreisbogen gebildet, der sich über einen Winkel λ von etwa 10° erstreckt und sein Zentrum 80 auf dem Teilkreis 46 des Nutenrotors hat, wobei sein Radius r eine Länge von etwa 40% der Länge des Teilkreisradius des Schraubennutenrotors 30 besitzt Der zweite Abschnitt 78—82 hat die Form eines Kreisbogens, dessen Zentrum 84 außerhalb des Teilkreises 46 auf einer Verlängerung der Geraden 78, 80 liegt und dessen Radius R um etwa ein Drittel länger ist als der Radius r. Der dritte Abschnitt 82—74 folgt einer Geraden, die in dem Punkt 82 eine Tangente an den Kreisbogen mit dem Radius R bildet und im Punkt 74 auf dem Teilkreis 46 einen Winkel β von etwa 20° mit einem von der Rotorachse 86 ausgehenden Radialstrahl durch diesen Punkt einschließt

Jede Rippe 38 des Rippenrotors 28 hat in derselben Weise eine voreilende Flanke 92 und eine nacheilende Flanke 94. Jede dieser Flanken 92,94 erstreckt sich von einem Scheitelpunkt 9&.tu einem Punkt 98 bzw. 100 am Boden 102 des Rippenzwischenraums 40, der innerhalb des Teilkreises 50 des Rippenrotors 28 liegt welcher die Flanken 92,94 in den Punkten 104 bzw. 106 schneidet

Jede Flanke 92, 94 des Rippenrotors 28 hat somit einen größeren Teil 96-104 bzw. 96-106 außerhalb des Teilkreises 50 und einen kleineren Teil 104—98 bzw. 106—100 innerhalb des Teilkreises 50.

Der größere Teil 96—104 der hier allein interessierenden voreilenden Flanke 92 des Rippenrotors 28 besteht aus drei verschiedenen Abschnitten. Der erste m> Abschnitt 96—108 ist, mit Ausnahme eines zur Bildung einer Dichtleiste am Scheitel 96 ausgesparten Bereichs UO, als Kreisbogen ausgebildet, der mit dem ersten Abschnitt 66—78 der vorauseilenden Flanke 62 des Nutenrotors 30 übereinstimmt Der zweite Abschnitt 108—112 ist von dem zweiten Abschnitt 78—82 der voreilenden Flanke 62 des Nutenrotors 30 erzeugt Der dritte Abschnitt 112—104 ist von dem dritten Abschnitt 82—74 der voreilenden Flanke 62 des Nutenrotors 30 erzeugt

Der kleinere Teil 104—98 der voreilenden Flanks 92 des Rippenrotors 28 besteht aus zwei verschiedenen Abschnitten. Der erste Abschnitt 104—118 folgt einer Geraden, die eine Tangente an den dritten Abschnitt 112—104 des größeren Teils 96—104 der Rippenflanke 92 im Schnittpunkt 104 mit dem Teilkreis 50 bildet Der zweite Abschnitt 118—98 des kleineren Flankenteils ist von dem achsfernen Punkt 68 der voreilenden Flanke 62 des Nutenrotors 30 erzeugt Der Verbindungspunkt 118 zwischen den Flankenabschnitte* 104—118 und 118—98 ist so gelegen, daß die Gtsade 104—118 eine Tangente an die Kurve 118—98 in dem Hinkt 118 bildet

Der kleinere Teil 74—68 der voreilenden Flanke 62 des Nutenrotors 30 folgt einer Kurve, die vor dem ersten Abschnitt 104—118 des kleineren Teils 104—98 der voreilenden Flaake 92 des Rippenrotors 28 erzeugt ist

Die vorstehend erläuterten Flankenprofile beziehen sich alle auf deren theoretische Form. Um jedoch die mechanische Zuverlässigkeit der Maschine, in der diese Rotoren eingebaut sind, sicherzustellen, müssen bestimmte Spalte oder Zwischenräume zwischen den Rotoren innerhalb der Flankenteile vorgesehen sein, damit sich dort die Rotoren nicht unmittelbar berühren. Beim Ausführungsbeispiel sind die Abweichungen von den theoretischen Rotorprofilen vollständig auf den Nutenrotor 30 verlagert Ihre Form ist durch die gestrichelte Linie 128 angedeutet die aus Klarheitsgründen kl einem übertrieben großen Abstand gegenüber dem theoretischen Flankenprofil eingezeichnet ist Bei Verlagerung aller spaltbildender Abweichungen auf nur einen Rotor, vorzugsweise den Nutenrotor, sollte der andere Rotor für alle verschiedenen Ausführungsformen in seiner Form gleichbleibend sein. Auf diesem Wege kann dasselbe Schneidwerkzeug für den anderen Rotor unabhängig vom Anwendungsfall benutzt werden, und bei Umstellung der Produktion muß nur ein neues Schneidwerkzeug bereitgestellt werden, was besonders vom wirtschaftlichen Standpunkt her wesentlich ist.

Der Winkel β kann zwischen 20° und 30° variieren. Je kleiner dieser Winkel ist, um so besser werden die Berührungsbedingungen zwischen den zusammenwirkenden Flanken 62,92 sein. Andererseits sind, je größer dieser Winkel ist, die Bedingungen für ein Schneidwerkzeug um so besser, besonders bei Verwendung in eines Abwälzfräsers, was bedeutet, daß mehr Rotoren mit demselben Werkzeug ohne Nachschleifen desselben bearbeitet werden können. Mit anderen Worten, die Herstellung der Rotoren erfolgt schneller und billiger.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem Schraubenrippenrotor, dessen Rippenflanken zu einem größeren Teil außerhalb und zu einem kleineren Teil innerhalb des zugehörigen Teilkreises liegen, und einem Schraubennutenrotor, dessen Nutenflanken zu einem größeren Teil innerhalb und zu einem kleineren Teil außerhalb des zugehörigen Teilkreises liegen, gekennzeichnet dadurch, daß in einer Normalebene zu den Rotorachsen (86,122) der größere und der kleinere Teil (74—66 und 74—68) der beim Verdichterbetrieb voreilenden und beim Expansionsbetrieb nacheilenden Flanke (62) einer jeden Nut des Schraubennutenrotors (30) in ihrem auf dem zugehörigen Teilkreis (46) liegenden gemeinsamen Punkt (74) eine Tangente haben, die einen Winkel (ß) von 20° bis 30° mit einem vcn der Rotorachsc (86) des Schraubennutenrotors (30) durch den gemeinsamen Punkt (74) verlaufenden Radialstrahl einschließt

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an den Teilkreis (46) sich anschließender Abschnitt (74—82) des größeren Teils (74—66) der Nutflanke (62) eine Gerade darstellt