DE2603462C2 - Rotationskolbenmaschine für kompressible Medien - Google Patents

Description

!0 Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine für kompressible Medien, mit mindestens einem durch spiralartig geformte, sich von einer ersten Seitenwand axial erstreckende Umfangswände begrenzten und mehr als 360° umspannenden Förderraum, der von einem Einlaß zu einem Auslaß führt, und mit einem in den Förderraum ragenden, in der Art einer Spiralrippe geformten und mehr als 360° umspannenden Verdränger, der in bezug auf den Förderraum zur Ausführung einer kreisenden, verdrehungsfi eien Bewegung gelagert ist und dessen Zentrum bzw. Pol gegenüber dem Pol der spiralartigen Förderraumwände exzentrisch so versetzt liegt, daß der Verdränger stets sowohl die außenliegende als auch die innenliegende Umfangswand des Förderraums an je mindestens einer fortschreitenden Berührungsstelle berührt.

Beim Betrieb einer derartigen Maschine wird vom Verdränger einerseits und von einer Umfangswand andererseits em Förderraum begrenzt, der im Zuge der kreisenden Bewegung entlang der Spirale wandert und

".o dementsprechend seinen Rauminhalt verändert. Dadurch ergibt sich, je nach dem, ob die Wanderbewegung entlang der Spirale von außen nach innen oder von innen nach außen verläufl, eine zwangsläufige Kompression bzw. eine zwangsläufige Expansion des geförderten Mediums.

Ein Näherungswert für den Kompressions- bzw. Expansions-Faktor ergibt sich aus dem Verhältnis des mittleren Durchmessers des auf den Einlaß der Maschine folgenden, 360° umspannenden Abschnittes der Spirale zum mittleren Durchmesser des dem Masehinenauslaß unmittelbar vorangehenden, 360° umspannenden Abschnittes der Spirale. Die mittleren Durchmesser ihrerseits sind dem arithmetischen Mittel zwischen dem mittleren Innendurchmesser der außenliegenden und dem mittleren Außendurchmesser der ihnenliegenden Umfangswand gleichzusetzen.

Die Förderleistung einer solchen Maschine hängt ferner u. a. ab von dem aufgrund der kreisenden

Bewegung des Verdrängers zwangsläufig über den gesamten Verlauf der Förderraumwände konstanten Abstand zwischen deren außenliegender und deren innenliegender Umfangswand, d.h. in Förderrichtung gesehen von der »Breite« des Förderraumes. Dieser Abstand bzw. diese »Breite« entspricht einerseits der Hälfte der Differenz zwischen dem Innendurchmesser der außenliegenden und dem Außendurchmesser der innenliegenden Umfangswand für einen gegebenen Polstrahl und andererseits dem Durchmesser der ι ο kreisenden Bewegung.

Hieraus folgt, daß für eine bestimmte Maschinengrö-Qe ein hoher Kompressions- bzw. Expansionsfaktor zu Lasten der Fördermenge geht oder umgekehrt. Dies ist deswegen der Fall, weil für einen großen Kompressions- bzw. Expansionsfaktor das Verhältnis bzw. — einfacher ausgedrückt — der Unterschied zwischen dem mittleren Durchmesser des auf den Maschineneinlaß folgenden und 360° umspannenden Abschnittes der Spirale und dem mittleren Durchmesser des den Maschinenauslaß vorangehenden und 360° umspannenden Abschnittes der Spirale möglichst groß gewählt werden müSte. Dieser Unterschied wird aber um so größer, je kleiner die »Breite« des Förderraumes ist, d. h. je kieiner die mögliche Förderleistung der Maschine wird.

Eine vergleichbare vorbekannte Maschine ist in der US-PS 8 01 182 anhand der Figuren 14 bis 16 beschrieben. Hier umspannt die Spirale sowohl der Umfangswände als auch des Verdrängers etwa viermal 360°. Der Kompressions- bzw. Expansionsfaktor beträgt bei dieser Maschine schätzungsweise 3. Um dies zu erreichen, muß ein Förderraum zwischen dem Verdränger und einer Umfangswand vom Maschineneinlaß aus ganze vier mal um den Pol der Spirale umlaufen, bevor er den Maschinenauslaß erreicht. Mit Ausnahme des ersten ganzen, auf dem Maschineneiniaß folgenden Umlauf und des letzten ganzen, dem Maschinenauslaß vorangehenden Umlauf beschreibt somit das geförderte Medium in der vorbekannten Maschine einen unnötig langen Weg der den Platzbedarf der Maschine steigert oder — bei gleicher Maschinengröße — deren Förderleistung beeinträchtigt.

Eine weitere vergleichbare Maschine ist in der DE-OS 19 35 621 (inhaltsgleich mit der GB-PS 12 81 224) anhand der Figuren 1, 2 und 7 jedoch mit gleichdicken Spiralrippen gemäß F^:gur 6 erläutert. Es handelt sich um eine Verdrängerpumpe, bei der ein ortsfester, kreisvolventenförmiger Vorsprung (2a) mit einem kreisevolventenförmigen Vorsprung (2b) zusammenwirkt. Beide Vorsp-ünge haben eine Bogenlänge von IV₂ Windungen, umspannen also einen Winkel von 360" + 181°. Verfolgt man den Verlauf der genannten Vorspränge von außen nach innen, so ergibt sich eine stetige Abnahme ihrer Krümmungsradien. Mit dieser Maschine läßt sich zwar eine zwangsläufige Förderung. nicht aber eine wesentliche innere Verdichtung bzw. Expansion erreichen. Denn die beiden von den genannten Vorsprüngen begrenzten Förderräume sind gleichgroß und praktisch nur in der in Figur 2 gezeigten Stellung vollständig vom Einlaß und von der zum Auslaß führenden Kammer abgetrennt. Daher ergibt sieh bei der vorbekannten Maschine für die Förderräume (vl 1 und Vl2) in der Stellung, in der diese Förderräume sowohl zum Einlaß als auch zum Auslaß hin •bgeschlossen sind, praktisch keine Veränderung des Rauminhaltes. Wölke man bei dieser Vorbekannten Maschine eine innere Verdichtung erreichen, müßte die Bogenlänge der Vorsprünge (2a, 2b) wie es in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, unter Beibehaltung der stetigen Veränderung des Krümmungsradius verlängert werden. Dies würde aber dazu führen, daß die Förderräume unnötig viele Umläufe um die Maschinenachse auszuführen hätten. Insoweit geht also der Offenbarungsgehalt der DE-OS 19 35 621 bzw. der GB-PS 12 81 224 nicht über das hinaus, was sich bereits der vorstehend erläuterten US-PS 8 01 182 entnehmen läßt.

In der GB-PS 4 86 192 ist in Figur 16 eine Maschine dargestellt, die einen Verdränger (25) aufweist, der jedoch nicht spiralförmig ausgebildet ist. Vielmehr ist dieser Verdränger aus zwei Halbkreisbogen mit unterschiedlichen Radien zusammengesetzt und besitzt somit einen Umspannwinkel von 360°. Auch diese Maschine bietet keine innere Verdichtung bzw. Expansion, denn die durch den Verdränger einerseits und durch die innere oder äußere Unifassungswand begrenzten Förderräume andererseits sind im Zuge der kreisendem Bewegung des Verdrängers nur in je einer bestimmten Lage des Verdrängers .: jwohl vom Einlaß als auch vom Auslaß abgetrennt Vor Lnd nach dieser bestimmten Lage sind die Förderräume entweder zum Auslaß oder zum Einlaß hin offen. Diese vorbekannte Maschine unterscheidet sich somit bereits hinsichtlich der Ga:iung von der eingangs erläuterten Rotationskolbenmaschine, von der erfindungsgemäß ausgegangen wird.

Demgegenüber offenbart die DF-OS 16 53 815 eine im wesentlichen gattungsgleiche Maschine mit zwei ineinandergreifenden Spiralen, von denen die eine Spirale (6) in der ortsfest angeordneten anderen Spirale (7) zu einer kreisenden Bewegung angetrieben ist. Jede Spirale weist einen Urnspannwinkel von 360° + 180° auf. Ferner läßt sich der Vorveröffentlichung entnehmen, daß auch eine höhere Windungszahl möglich sei. wobei die Steigung beider im Eingriff befindlichen Spiralen gleich sein kann. Hieraus läßt sich bestenfalls folgern, daß die genannte Steigung auf all«.- Fälle gleichzubleiben hat, wenn die Spiralen mit mehr als I¹/? Windungen ausgeführt werden. Dabei kann unter »Steigung« unter Würdigung des gesamten Offenbarungsgehaites nichts anderes verstanden werden, als die Änderung des Krümmungsradius pro Längeneinheit eines Bogenabschnittes. Im übrigen gelten für diese Vorveröffentlichung auch vorstehende Ausführungen zu der DE-OS 19 35 621.

In der FR-PS 8 25 643 ist in Figur 3 eine Maschine dargestellt, die nahezu identisch ist mit der in Figur 16 der GB-PS 4 86 192 dargestellten Ausführungsform. Insoweit kann daher auf vorstehende Ausführungen verwiesen werden.

In der US-PS 24 75 247 sind drei Ausführungsformen \ on Veidrängermaschinen dargestellt und erläutert, die sich hinsichtlich der Form der Verdränger (Spiralrippen) und der Urnfangswände nicht voneinander unterscheiden. Die Unterschiede zwischen den Ausführungsformen det Figuren 1, 2. der Figuren 3, 4 bzw. der Figuren 5 bis / bestehen irr, wesentlichen in der Lagerung und im Antrieb der Verdränger und der Umfangswände. Jedoch ist allen drei Ausfiihrungsformep gemeinsam, daß sowohl die Spiralrippen der Verdränger als auch die Umfangswände die Form einer Spirale mit stetig sich verkleinerndem (bzw, vergrößerndem) Krümmungsradius und mit einem Unv spannwinkel von 360° + 180° aufweisen. Das größtmögliche innere Verdichtungs^ bzw, Expansionsverhältnis dieser vorbekannten Maschinen ist offensichtlich

sehr gering. Offenbart sind sowohl drei Verdränger als auch zwei Umfangswände, wobei die Verdränger einerseits und die Umfangswände andererseits jeweils um 180° gegeneinander verdreht ineinandergeschachtelt sind. Demnach geht der Offenbarungsgehalt dieser Vorveröffentlichung nicht über das hinaus, was bereits eingangs der Beschreibung erläutert worden ist.

Die US'PS 24 94 100 offenbart eine Verdrängermaschine, bei der identisch ausgebildete Spifalrippen (Verdrängerflügel) jeweils um 120° verdreht ineinandergeschachtelt und auf einer gemeinsamen Seitenwand befestigt sind, über die der Antrieb zu einer gemeinsamen kreisenden Bewegung erfolgt. Diese Spiralrippen umspannen einen Bogen von knapp 360° + 90° und verlaufen rein spiralförmig, also ohne Unstetigkeit in der Krümmungsveränderung, soweit sie zwischen den Umfangswänden (61, 61 bzw. 63) verlaufen. An ihren inneren Enden sind diese Spiralrippen (Verdrängerflügel 64—66) nach innen zu Lagerbüchsen (71, 72, 73) umgebogen, die ihrerseits je einen Exzenter (68, 69, 70) umgeben. Diese Lagerbüchsen sind jedoch nicht förderwirksam. Bei dieser Maschine arbeiten somit im Prinzip drei einfache, parallelgeschaltete Spiral-Verdrängermaschinen in ein und demselben Gehäuse. Auch bei dieser vorbekannten Vorrichtung findet praktisch keine innere Verdichtung bzw. Expansion statt, weil im Betrieb die von den genannten Verdrängerflügeln und den Umfangswänden begrenzten Förderräume praktisch keine Veränderung ihres Rauminhaltes erfahren, solange sie nicht zum Einlaß oder zum Auslaß hin offen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuterte Rotationskolbenmaschine so zu verbessern, daß der erzielbare Kompressions- bzw. Expansions-Faktor weit weniger von der Förderleistung abhängig ist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß sich an das innere Ende eines ersten, etwa 360° umspannenden spiralförmigen Abschnittes sowohl der Umfangswände als auch des Verdrängers stetig je ein zweiter spiralförmiger Abschnitt anschließt, dessen Krümmungsradius wesentlich kleiner ist als der kleinste Krümmungsradius der ersten Abschnitte, so daß die zweiten Abschnitte zwischen den inneren Enden sowie den Polen der ersten Abschnitte, dabei mit einem deutlichen Abstand von diesen Polen, liegen.

Die erfindungsgemäße Konstruktion führt zu einem erheblich verringerten Platzbedarf. Dabei ist es bei einer Weiterbildung der Erfindung möglich, daß mehrere, z. B. vier gleiche und je einen Verdränger aufweisende Förderräume so ineinandergeschachtelt angeordnet sinu. daß alle ersten spiralförmigen Abschnitte der Umfangswände sowie alle ersten spiralförmigen Abschnitte der Verdränger je einen gemeinsamen Pol, die jeweils zweiten spiralförmigen Abschnitte mit wesentlich kleinerem Krümmungsradius jedoch je einen eigenen Pol haben. Bei dieser Ausführungsform gelingt es, für ein bestimmtes Außenmaß der Maschine sowohl die Förderleistung als auch den Kompressions- bzw. Expansions-Faktor auf einen Maximalwert zu steigern, wobei der Durchmesser der kreisenden Bewegung keine Änderung erfährt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausfijhrungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 in schernatischer Darstellung einen Schnitt durch die wesentlichen Teile einer Rotationskolbenmaschine, wobei die Förderräume verschiedene Schraffu^ ren aufweisen, um die Wirkungsweise der Maschine Zu erläutern;

Fig.2 in schemätischef Darstellung einen Schnitt durch eine Rotationskolbenmaschine, die etwa dem Schema der Fig. 1 entspricht, jedoch spiegelbildlich dargestellt ist;

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie HMIl in Fig. 2; F i g. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in F i g. 2 und

Fig.5 eine Schnittdarstellung gemäß Fig.4 einer abgewandelten Ausführungsform.

In F i g. 1 ist eine Rotationskolbenmaschine mit einem vier-gängigen Förderraum und einem ebenfalls vier· gängigen Verdränger dargestellt. Letzterer besteht aus vier einzelnen unter sich gleichen Verdrängern 11, 12, 13 und 14, die in bezug aufeinander um 90° verdreht und ineinandergreifend angeordnet sind. Diese Verdränger sind zur Verdeutlichung in der Zeichnung mit einer Kreuzschraffur versehen. Jeder Verdränger 11 bis 14 besitzt einen ersten spiralförmigen Abschnitt 11', 12', 13' bzw. 14', der gemäß F i g. 1 die Form einer um einen Pol 15 verlaufenden Spirale hat und einen Umspannwinkel von 360° aufweist. An jeden dieser ersten spiralförmigen Abschnitte 11' bis 14' schließt sich stetig ein zweiter spiralförmiger Abschnitt 11", 12", 13" bzw. 14" a*, die ihrerseits ebenfalls spiralförmig ausgebildet sind, einen Umspannwinkel von ebenfalls etwa 360° aufweisen, jedoch um je einen individuellen Pol 110,120, 130 bzw. 140 verlaufen.

Jeder Verdränger 11 bis 14 ist in einem ebenfalls spiralförmigen Forderraum 16, 17, 18 bzw. 19 angeordnet und durch zusätzliche, in Fig. 1 nicht dargestellte Mittel zur Ausführung einer kreisenden Bewegung innerhalb des zugeordneten Förderraumes eingerichtet. Der Förderraum 16 ist durch die Innenseite einer spiralförmigen Umfangswand 20 und durch die Außenseite einer ebenfalls spiralförmigen Umfangswand 21 begrenzt. Der Förderraum 17 ist durch die Innenseite einer spiralförmigen, zur Umfangswand 20 identischen Umfangswand 23 und durch die Außenseite der Umfangswand 20 begrenzt Der Förderraum 18 ist seinerseits durch die Innenseite einer spiralförmigen Umfangswand 22 und durch die Außenseite der Umfangswand 23 begrenzt Schließlich ist der Förderraum 19 durch die Innenseite der Umfangswand 21 und durch die Außenseite der Umfangswand 22 begrenzt Die Umfangswände 20 bis 23 sind wiederum unter sich gleich ausgebildet und in bezug aufeinander um 90°

so verdreht ineinandergeschachtelt angeordnet ähnlich den Verdrängern 11 bis 14. Jeder Förderraum 16 bis 19 führt von einem zugeordneten Einlaß 24, 25, 26 bzw. 27 zu einem Auslaß 28,29,30 bzw. 31.

Auch die Umfangswände 20 und 23 weisen je einen ersten spiralförmigen, um einen gemeinsamen Pol 15' verlaufenden und etwa 360° umspannenden Abschnitt 20', 2Γ, 22' bzw. 23' und einen an dessen inneres Ende stetig anschließenden zweiten spiralförmigen Abschnitt 20", 21", 22" bzw. 23" auf. Letztere verlaufen um je einen individuellen Pol 210,220,230 bzw. 240.

Es versteht sich, daß die Umfangswände 20 bis 23 eine feste Reiativlage zueinander besitzen. Beispielsweise können sie an einer ortsfesten Platte befestigt sein. Außerdem ist zu bemerken, daß der radiale Abstand zwischen der Innenseite einer Umfangswand und der Außenseife der benachbarten Umfangswand über den gesamten Verlauf der Spirale, also über beide Abschnitte konstant ist Eine Ausnahme hiervon bildet

lediglich die einlaßseitige Verlängerung der Umfangswände, die das Einströmen des Fördermediums erleichtern sollen.

Stellt man sich vor, daß die Verdränger 11 bis 14 in der dargestellten Anordnung eine kreisende Bewegung beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn ausführen, er* kennt man, daß die Berührungspunkte der Außenseite der Verdränger mit der Innenseite der außenliegenden Ümfangs'.vand des betreffenden Förderraumes und die Berührungspunkte zwischen der Innenseite des Verdrängers mit der Außenseite der innsnliegenden Umfangswand des zugeordneten Förderraumes entlang der Spirale nach innen wandern. Dies gilt sowohl für den ersten spiralförmigen Abschnitt wie auch für den zweiten, sich an den ersten Abschnitt anschließenden Abschnitt der Spirale. Durch zwei auf der gleichen Seite des Verdrängers aufeinanderfolgende Berührungspunkte wird in dem betreffenden Förderraum ein Fördervolumen begrenzt, das bei der kreisenden Bewegune ebenfalls entlang der Spirale nach innen wandert.

Einige solcher in sich geschlossener Volumina sind in F i g. 1 mit einer besonderen Schraffur gekennzeichnet. So ist in dem Förderraum 17 und in dem Förderraum 19 mit einer regelmäßigen Punktschraffur je ein sichelförmiges, in sich geschlossenes Fördervolumen 32 bzw. 33 angegeben, mit einer von links oben nach rechts unten verlaufenden Schraffur in den Förderräumen 16 und 18 je ein sichelförmiges, in sich geschlossenes Fördervolumen 34 und 35. Im weiteren sind in F i g. 1 mit einer von rechts oben nach links unten verlaufenden Schraffur in den F'rderräumen 17 und 19 je ein weiteres, in sich geschlossenes, sichelförmiges Fördervolumen 36 bzw. 37 angegeben, mit einer von oben nach unten verlaufenden Schraffur in den Förderräumen 16 und 18 je ein weiteres in sich geschlossenes Fördervolumen 38 bzw. 39. und mit einer waagerechten Schraffur in den Förderräumen 17 und 19 je ein weiteres in sich geschlossenes Fördervolumen 40 bzw. 41. Mit einer unregelmäßigen Punktschraffur sind die zu den Auslässen 28 bis 31 hin offenen Fördervolumina am Ende der Förderräume 16 bis 19 angegeben.

Der Rauminhalt der mit gleichartigen Schraffuren bezeichneten Fördervolumina ist annähernd gleich. Andererseits erkennt man. daß der Rauminhalt der Fördervolumina kleiner wird, je näher sie sich am inneren Ende der Spirale befinden. Insbesondere erfährt die Verkleinerung des Rauminhaltes der Fördervolumina beim Übergang von den ersten spiralförmigen Abschnitten 1Γ bis 14' zu den zweiten spiralförmigen Abschnitten 11" bis 14" der Verdränger 11 bis 14 eine plötzliche Verkleinerung. Die zu den Maschineneinlässen 24 bis 27 hin offenen, d. h. in Bildung begriffenen und noch nicht eine zwangsläufige Förderung bewirkenden Fördervolumina sind nicht schraffiert Die mit einer waagerechten Schraffur versehenen Fördervolumina 40 bzw. 41 besitzen im Vergleich zu den mit einer regelmäßigen Punktschraffur versehenen Fördervolumina 32 und 33 einen etwa fünfmal kleineren Rauminhalt Daraus folgt daß der Kompressionsfaktor der Maschine — in der Annahme, die Verdränger 11 bis 14 kreisten im Gegenuhrzeigersinn — etwa fünf beträgt wobei jedoch das Fördermedium zwischen Einlaß und Auslaß nur etwa zwei, je um 360" führende Umläufe zurückgelegt hat Die Förderleistung der in F i g. 1 dargestellten Maschine setzt sich zusammen aus der Förderleistung hi jedem der Förderräunie 15 bis IS. Praktisch handelt es sich also um vier ineinandergeschachtelt angeordnete, jedoch parallelgeschaltete Rot a lionskolben maschinen.

Bei einer Beschickung der Auslässe 28 bis 31 mit

einem unter Druck stehenden, kompfessiblen Medium versieht es sich, daß die Verdränger 11 bis 14 zu einer kreisenden Bewegung im Uhfzeigersinn angeregt werden, wobei die Fördervolumina dann längs den Spiralen nach außen wandern und dabei eine Expansion des unter Druck zugefühften Mediums bewifkeil.

In den F i g. 2 bis 4 ist eine konstruktive Ausgestaltung der anhand der Fi g. 1 in ihren Grundzügen beschriebenen Maschine dargestellt. Man erkennt in Fig.2 im Prinzip die Anordnung der Fig. !.jedoch spiegelbildlich dargestellt, wobei der besseren Übersicht halber die Verdränger 11 bis 14 und die Unifangswände 20 bis 23

lediglich als ausgezogene Linien dargestellt sind.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, besitzt die dargestellte Rotationskolbenmaschine 10 ein aus zwei Teilen 42, 43 aufgebautes Gehäuse. Diese beiden Teile sind mittels Distanzstücken 44. Bolzen 45 und Muttern 46 in einem festen Abstand derart aneinander befestigt, daß die einander zugekehrten Seitenwände 47, 48 der beiden, eine kreisrunde Außenform aufweisenden Gehäuseteile 42, 43 parallel zueinander sind. Sowohl an der Seitenwand 47 als auch an der Seitenwand 48 ist je ein Satz von Umfangswänden 20 bis 23 befestigt. Der Zwischenraum zwischen den Gehäuseteilen 42,43 ist an deren Peripherie von einem nur schematisch angegebenen Drahtgewebe 49 o. dgl. überbrückt, das zugleich als Einlaßfilter dient. Auf der dem Gehäuseteil abgekehrten Seite ist am Gehäuseteil 43 ein Antriebskasten 50 angeflanscht, an dem seinerseits ein Antriebsmotor 51 direkt angeflanscht ist. Auf der Abtriebswelle 52 des Motors 51 sit7t drehfest ein mit einem Gegengewicht 53 bestückter Exzenterkörper 54. auf dem mittels eines Kugellagers 55 eine nur schematisch angegebene Antriebsscheibe 56 drehbar gelagert ist. In gleichmäßigen Winkelabständen an ihrem Umfang verteilt ist die Antriebsscheibe 56 mit einer Anzahl Kugelgelenkpfannen 57 — hier vier an der Zahl — bestückt, in denen das eine kugelige Ende 58 je eines Taumelstabes 59 drehbar gelagert ist. Im mittleren Bereich besitzt jeder dieser Taumelstäbe 59 einen kugelzonenförmigen Bund 60. der praktisch ohne radiales Spiel in einer Lagerbüchse 61 drehbar und taumelfähig gelagert ist. Jede der Lagerbüchsen 61 ist in einander gegenüberliegenden, ausgestanzten Öffnungen zweier gleich ausgebildeten Wandungen 62, 63 eingesetzt, die zusammen eine plattenförmige. doppelwandige Seitenwand 64 bilden, die man im vorliegenden Fall als Rotorkörper bezeichnen kann. Das dem kugeligen Ende 58 gegenüberliegende Ende der Taumelstäbe 59 ist mit ein.:m Außengewinde 66 versehen, auf dem ein ebenfalls kugelzonenförmiger Lagerkörper 65 aufgeschraubt und mittels einer Mutter 67 gesichert ist Die Lagerkörper 65 sind in je einer am Gehäuseteil 42 ausgebildeten Lagerbohrung 68 drehbar und taumelfähig gelagert

Aus dem Gesagten geht hervor, daß bei einer Drehbewegung der Abtriebswelle 52 die als Rotorkörper bezeichnete Seitenwand 64 durch die Taumelstäbe 59 zur Ausführung einer kreisenden, jedoch nicht drehenden Bewegung angeregt wird, wobei der Radius dieser kreisenden Bewegung durch Verstellung der Lagerkörper 65 auf dem Außengewinde 66 sich dem Abstand zwischen den Umfangswänden 20 bis 23 anpassen läßt

Die beiden die genannte Seitenwand 64 bildenden Wandungen 62, 63 stehen unter der Wirkung eines ringförmigen Federelementes 69, das das Bestreben hat

die beiden Wandungen 62, 63 voneinander wegzudrängen. Auf den den Seilenwänden 47, 48 der beiden Gehäuseteil 42, 43 zugekehrten Seiten tragen die Wandungen 62, 63 je einen Salz Verdränger 11 bis 14, die zwischen die an den entsprechenden Gehäuseteilen befestigten Umfangswände 20 bis 23 eingreifen. In den Wandungen 62, 63 sind Auslässe 28 bis 30 ausgebildet, die zunächst in den Zwischenraum 69' zwischen den beiden Wandungen 62, 63 führen. Außerdem besitzen die genannten Wandungen noch je eine zentrale durchgehende Öffnung 70, 71, die ihrerseits, trotz der kreisenden Bewegung, die sie ausführen, stets in Verbindung mit einem Maschinenauslaß 72 stehen, der «m Gehäuseteil 42 ausgebildet ist.

F.s ist zu beachten, daß in Wirklichkeit die Umfangswände 20—23 mit ihrer den Seitenwänden 47 bzw. 48 gegenüberliegenden Seitenkanten stets die rugekehrte Seite der Wandungen 62 bzw. 63 berühren und andererseits, daß die Verdränger 11 bis 14 mit ihrer iScfi WiIIIUUiIgCIi 62,63 gegenüberliegenden Seitenkan-Jen die Seitenwände 47,48 stets berühren, obwohl in der Zeichnung zwischen diesen Seitenkanten ein erheblithes Spiel eingezeichnet ist. Dieses Spiel soll lediglich Verdeutlichen, welches Element an welchem Element befestigt ist. Die Kompensation von Fabrikationstolerimzen in der Breite der Umfangswände bzw. Verdränger sowie allfällige Fehler in der Parallelität der beiden Gehäuseteile 42,43 übernimmt das Federelement 69 mit !einer Tendenz, die beiden Wandungen 62, 63 Voneinander wegzudrängen.

Schließlich sind an den Gehäuseteilen 42, 43 in dem durch die inneren Abschnitte der Verdränger bzw. der Förderräume freigelassenen Raum noch Kühlkammern tS, 76 ausgebildet, die über eine Verbindungsleitung 74 initeinander verbunden sind und über eine Anschlußleilung 77 an einen Kühlkreislauf anschließbar sind Die Kühlung gerade der inneren Abschnitte der Förderräu· ine mag dann erwünscht sein, wenn das geförderte Medium im Falle des Betriebes der Maschine als Kompressor eine nur unwesentlich gegenüber der feintrittstemperatur höhere Austrittstemperatur haben loll.

Beim Betrieb der anhand der F i g. 2 bis 4 beschriebe- «en Maschine führen die als Rotorkörper bezeichnete Seitenwand 64. wie bereits erwähnt — und mit ihr die fceiden Sätze von Verdrängern 11 bis 14 eine rein !reisende Bewegung in dem Raum zwischen den beiden CJehäuseteilen 42, 43 und insbesondere in den durch die tJmfangswände 20 bis 23 begrenzten Förderräumen aus. tine Verdrehung der Seitenwand 64 um ihre eigene Acnse ist nicht möglich, da sie aus vier gleichen, zwar taumelfähigen aber nicht umlauffähigen Taumelbolzen abgestützt ist.

Wird die Maschine im Sinne eines Kompressors betrieben, so saugt sie das zu fördernde Medium durch das Filter wirkende Drahtgewebe im Sinne der in F i g. 2 wiedergegebenen Pfeile an und stößt es durch den Maschinenauslaß 72 im Sinne des in Fig.3 angegebenen Pfeiles aus. Der Kompressionsfaktor der in den Fig.2 bis 4 dargestellten Maschine beträgt etwa fünf: die Förderleistung hängt weitgehend von der Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors 51 ab. Auf alle Fälle entspricht die Förderleistung pro Umlauf der Verdränger für jede der beiden parallclgeschalteten Seiten der Maschinen der F i g. 2 bis 3 etwa achtmal dem Rauminhalt des in Fig. 1 mit einem regelmäßigen Punktraster gekennzeichneten Fördervolumens 32 oder 33. Dabei ist zu bemerken, daß die Relativgesctnvindigkeit der bewegten Teile zueinander infolge des vergleichsweise kleinen Durchmessers der kreisenden Bewegung sehr gering ist.

Während bei der maschine der F i g. 2 bis 4 die die Förderrä'ime begrenzenden Umfangswände 20 bis 23 ortsfest angeordnet sind, sind bei der Ausführungsform der F i g. 5 diese hier nicht mit Bezugsziffern versehenen Wandelemente auf einer im Gehäuseteil 42 mittels eines Kugellagers 77' drehbar gelagerten und mittels einer Abdichtung bezüglich des Maschinenauslasses 72 abgedichteten Seitenwand 79 befestigt. Auch die Verdränger, die η F i g. 5 ebenfalls nicht durch ihre Bezugszeichen näher gekennzeichnet sind, sind auf einer drehfest auf der Abtriebswelle 52 mittels eines Bolzens 80 festgespannten Seitenwand 81 befestigt. Die Achse 82 der Seitenwand 79 und die Achse 83 der Seitenwand 81 verlaufen parallel zueinander, sind allerdings zueinander versetzt, so daß bei Drehung der Seitensvand 81 die Seitenwand 79 zwar zur Ausführung einer gleichsinnigen Drehbewegung mit derselben Umdrehungszahl mitgenommen wird, jedoch gegenüber der Seitenwand 81 eine kreisende Bewegung ausführt.

Die bedeutend einfachere Bauweise der Ausführungsform gemäß F i g. 5 ist besonders für Gebläse mit einem vergleichsweise geringen Kompressionsidktor geeignet. Der Kompressionsfaktor läßt sich sehr einfach dadurch verringern, daß der Umspannwinkel des zweiten, auf den ersten Abschnitt folgenden Abschnittes der Verdränger — d. h. jenes Abschnittes, bei dem der Pol der Spirale gegenüber dem Pol des ersten Abschnittes versetzt ist — geringer gewählt wird. Gerade die Bauweise nach F i g. 5 zeichnet sich, bei geeigneter Wahl der Werkstoffe für die Umfangswände, die Verdrängei und die Seitenwände 79,81 durch besonders leisen Lauf

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Rotationskolbenmaschine für kompressible Medien, mit mindestens einem durch spiralartig geformte, sich von einer ersten Seitenwand axial erstreckende Umfangswände begrenzten und mehr als 360° umspannenden Förderraum, der von einem Einlaß zu einem Auslaß führt, und mit einem in den Förderraum ragenden, in der Art einer Spiralrippe geformten und mehr als 360° umspannenden Verdränger, der in bezug auf den Förderraum zur Ausführung einer kreisenden, verdrehungsfreien Bewegung gelagert ist und dessen Zentrum bzw. Pol gegenüber dem Pol der spiralartigen Förderraumwände exzentrisch so versetzt liegt, daß der Verdränger stets sowohl die außenliegende als auch die innenliegende Umfangswand des Förderraums an je mindestens einer fortschreitenden Berührungsstelle berührt, dadurch gekennzeichnet, daß sich an das innere Ende eines ersten etwa 360° umspannenden spiralförmigen Abschnittes (20', 21', 22', 23' bzw. 11', 12', 13', 14') sowohl der Umfangswände (20, 21, 22, 23) als auch des Verdrängen (11, 12, 13, 14) stetig je ein zweiter spiralförmiger Abschnitt (20", 21", 22", 23" bzw. 11", 12", 13", 14") anschließt, dessen Krümmungsradius wesentlich kleiner ist afc der kleinste Krümmungsradius der ersten Abschnitte, so daß die zweiten Abschnitte zwischen den inneren Enden sowie den Polen (15, 15') der ersten Abschnitte, dabei mit einem deutlichen Abstand von diesen Polen, liegen.

2. Maschine nach Anspru» Ί 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SpiraWppen des Verdrängers (11, 12,13,14) an einer relativ zur er :en Seitenwand (47, 48; 81) beweglichen zweiten Seitenwand (64; 81) angebracht sind, wobei die ersten und die zweiten Seitenwände den Förderraum (16, 17, 18, 19) nach beiden Seiten stirnseitig abschließen.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, z. B. vier gleiche und je einen Verdränger (11, 12, 13, 14) aufweisende Förderräume (16, 17, 18, 19) so ineinandergeschachtelt angeordnet sind, daß alle ersten spiralförmigen Abschnitte (20', 2Γ, 22', 23') der Umfangswände (20—23) sowie all·? ersten spiralförmigen Abschnitte (H', 12', 13', 14') der Verdränger (11-14) je einen gemeinsamen Pol (15', 15), die jeweils zweiten Spiralförmigen Abschnitte (20", 21", 22", 23" bzw. U". 12", 13". 14") mit wesentlich kleinerem Krümmungsradius jedoch je einen eigenen Pol (210, 220,230,240 bzw. 110,120,130,140) haben.

4. Maschine nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß alle spiralförmigen Umfangswände (20, 21,22,23) an einer gemeinsamen Seitenwand (47 bzw. 48; 81) sowie alle Spiralrippen der Verdränger ill, 12, 13, 14) an einer gemeinsamen Seitenwand 64; 79) angeordnet sind.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Förderräume (16, 17,18,19) als auch die Spiralrippen der Verdränger (11,12,13,14) je mit gleicher Teilung gegeneinander versetzt sind.

6. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil jeder Umfangswand (20, 21, 22, 23) gleichzeitig benachbarte Fördeffäu* nie (16,17; 16,19; 18,19; 17,18) begrenzt.

7. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die zweite Seitenwand (81) um eine erste Achse (83) drehbar gelagert ist, und daß die erste Seitenwand (79) um eine zweite, zur ersten parallelen jedoch um ein dem Radius der kreisenden Relativbewegung entsprechendes Maß versetzt angeordnete Achse (82) drehbar gelagert ist (F i g. 5),

8. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Seitenwand (64) als doppelwandiges Blechteil ausgebildet ist, das an seinen beiden Außenseiten mit je einem Satz Verdränger (11 bis 14) versehen ist, und dessen beiden Wandungen (62, 63) mittels eines an der Innenseite dicht anliegenden Federelementes (69) in einem Abstand voneinander gehalten sind, wobei der Auslaß (28 bis 31) jedes Förderraumes (16 bis 19) in den vom Federelement (69) umschlossenen Zwischenraum (69') einmündet, der seinerseits mit dem Maschinenauslaß (72) verbunden ist (F ig. 3+ 4).

9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten spiralförmigen Abschnitte (20", 21", 22", 23" bzw. 11", 12", 13", 14") der Umfangswände (20-23) bzw. des Verdrängers (11 — 14) mindestens 360° umspannen.