DE2609986C2

DE2609986C2 - Flügel für eine Flügelzellenmaschine

Info

Publication number: DE2609986C2
Application number: DE2609986A
Authority: DE
Inventors: Charles Richard San Antonio Tex. Gerlach
Original assignee: Rineer Hydraulics Inc
Current assignee: Rineer Hydraulics Inc
Priority date: 1975-03-13
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1985-12-12
Also published as: ZA761233B; JPS51131906A; FR2303966B1; US3957404A; IT1057229B; JPS6060001B2; FR2303966A1; GB1514845A; SE7602870L; DE2609986A1; CA1053508A

Description

Ϊ daß die Statorflügel gegenüber der Innenumfangsfläche des Stators eine unregelmäßige bzw. unterbrochene

jö Fläche festlegen und die Rotorflügel gegen der Außenumfangsfläche des Rotors eine unregelmäßige bzw.

;§ ίο unterbrochene Fläche bildet, und wobei die Radialerstreckung bzw. das Radialmaß der konvexen Form

£; der Statorflügel plus dem Radialmaß der konvexen Form der Rotorflügel mindestens dem kleinsten Radial-

j| spiel zwischen Rotor und Stator entspricht, wodurch ein gegenseitiges Aneinanderschlagen bzw. Hängen-

|| bleiben zwischen Rotor- und Statorflügel bei der Drehbewegung verhindert wird, dadurch gekenn-

*l zeichnet, daß das Radialmaß der konvexen Form jedes Statorflügels (24) nicht größer ist als ein Viertel

|; is der Statorflügeldicke und das Radialmaß der konvexen Form jedes Rotorflügels (32) nicht größer ist als

φ ein Viertel der Rotorflügeldicke, daß die maximale Neigung bzw. Schrägsteiiung der konvexen Form der

If Rotorflügel (32) mindestens gleich der maximalen Neigung der Statorumfangsfläche am ringförmigen

ft Arbeitsraum ist und daß die maximale Neigung der konvexen Form der Statorflügel (24) mindestens gleich

ff der maximalen Neigung der Rotorumfangsfläche am ringförmigen Arbeitsraum ist.

i| 20 2. Flügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexen Formen von Rotor- und Stator-

t| flügeln Kreisbögen sind.

ψ 3. Flügel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der den ringförmigen Arbeits-

I; raum bildenden Rotor- und Statorumfangsflächen eine harmonische bzw. sinusförmige Kurve ist.

|;i 4. Flügel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da3 Rotorteil und Statorteil ein konzentrisches

LS 25 Zentrum besitzen, wobei die harmonische bzw. sinusförmige Kurve durch einen Radius r vom Zentrum

'i: aus definiert ist, der eine Funktion eines Winkels B um das Zentrum herum ist, daß die maximale Nei-

if gung bzw. Schrägstellung des Kreisbogens des an der harmonischen Kurve angreifenden Flügels einen Neigungswinkel α bildet und tan α mindestens

\ξ 30 J_ . _d_f_

ι τ dB

'.■■■; beträgt, daß der genannte Hügel eine Dicke t besitzt und sein konvexer Kreisbogen einen Radius

£ ^3S R- —'—

■' 2 tan α

|;\ besitzt, und daß die Radialerstreckung F des Flügels F = R - R cos α entspricht.

1 40

Ii Die Erfindung betrifft Flügel für eine Flügelzellenmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

|^; Die US-PS 37 82 867 beschreibt eine Flügelzellenmaschine, die derartige Flügel verwendet.

Ji 45 Hydraulikmotoren und -pumpen, die sowohl im Rotor als auch im Stator Flügel aufweisen, sind seit langem

;! bekannt (vgl. US-PS 36 72 797). Für einen zufriedenstellenden und lange störungsfreien Betrieb sind derartige

^i! Flügelzellenmaschinen jedoch auf eine einwandfreie Überlaufbewegung bzw. Wechselwirkung zwischen den

Stator- und Rotorflügeln angewiesen. Es hat sich nun herausgestellt, daß Form und Größe der Rotor- und Stator-

:.,,. flügelspitzen bzw. der aneinander vorbeilaufenden oder einander überstreichenden Kanten einen wesent-

.' so liehen Einfluß auf die zufriedenstellende Überlaufbewegung der Flügel haben. Da es in der Praxis unmöglich

f ist, eine kommerziell brauchbare Flügelzellenmaschine mit einem Radialspiel »Null« zwischen Rotor und

, Stator an den Flügelschlitzen herzustellen, ist eine gewisse konvexe Krümmung der Rotor- und Statorflügel

erforderlich, um zu verhindern, daß die Seitenflächen der Flügel im Zwischenraum zwischen Rotor und Stator gegeneinander anschlagen. Während kreisförmige Flügel (vgl. US-PS 29 92 616) ein Verklemmen zwischen

;: 55 Stator- und Rotorflügeln verhindern, ruft ihre übermäßig große Krümmung eine unerwünschte Sperr- oder

; Hemmwirkung, d. h. ein Einrasten, insbesondere unter Bedingungen hoher Drehzahlen oder starker Belastung,

sowie hohe Reibungsverluste hervor. Außerdem hat es sich gezeigt, daß zwischen Rotor und Stator keine mit den Flügeln zusammenwirkenden Konturen vorhanden sein sollten, die irgendwelche scharf abgewinkelten Flächen aufweisen, welche einen unerwünschten schnellen Verschleiß der Flügel und ihrer Gegenflächen

60 an Rotor und Stator zur Folge haben würden.

Bei der in der US-PS 37 82 867 beschriebenen Flügelzellenmaschine wird ein unerwünschtes Einrasten der einzelnen Flügel in den jeweils gegenüberliegenden Flügelschlitz während des Drehens dadurch verhindert, daß die eine Flügelart, beispielsweise die Statorflügel, dicker gemacht werden als die Flügelschlitze im Rotor breit sind, so daß die Statorflügel nicht in die Flügelschlitze des Rotors einrasten können. Um anderer-65 seits sicherzustellen, daß die Rotorflügel nicht in die Flügelschlitze des Stators eindringen können, wird die Kraft, die auf die Statorflügel in Richtung auf den Fluidraum wirkt, größer gemacht als die Kraft, die in der entgegengesetzten Richtung auf die Rotorflügel wirkt. Dadurch ist gewährleistet, daß die Rotorflügel die Starrflügel nicht in deren Schlitze zurückdrängen können.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Flügel für eine Flügelzellenmaschine so zu gestalten, daß eine unerwünschte Hemmwirkung bzw. ein Einrasten eines Flügels in den jeweils gegenüberliegenden Flügelschlitz während der Drehbewegung verhindert wird, ohne die Gefahr eines Aneinanderschlagens der gegeneinander bewegten Rotor- und Statorflügel zu vergrößern und den Abtrieb zwischen den Rügein und der Statorinnen- bzw. Rotoraußenwand zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei einem Flügel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 4.

Die erfindungsgemäßen Flügel sind so gestaltet, daß eine unerwünschte Hemmwirkung bzw. ein Einrasten eines Flügels in den jeweils gegenüberliegenden Flügelschlitz während der Drehbewegung verhindert wird, wobei die gegeneinander bewegten Rotor- und Statorflügel nicht aneinander schlagen können und der Abtrieb zwischen den Flügeln und der Statorinnen- bzw. Rotoraußenwand nicht erhöht wird. Der Verschleiß der Flügel ist so auf ein Mindestmaß vermindert. Scharfe und/oder eine Berührung mit großer Reibung bewirkende Flächen zwischen den Außenkanten der Flügel und den Gegenflächen von Stator und Rotor werden vermieden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Flügelzellenmaschine mit den erfindungsgemäßen Flügeln,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung einer anderen Flügelzellenmaschine mit kreisrundem Rotor, in welchem Flügel gemäß der Erfindung vorgesehen sind,

Fig. 3 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Teilschnitt durch einen Rotor- und einen Statorflügel gemäß der Erfindung unmittelbar vor dem gegenseitigen Überlauf während der Drehbewegung,

Fig. 4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Teilschnitt eines Hügels gemäß der Erfindung und

Fig. 5 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen schematischen Teilschnitt zur Veranschaulichung der Wechselwirkung zwischen den Außenkanten eines Flügels gemäß der Erfindung und der mit ihm zusammenwirkenden Statorumfangsfläche.

Obgleich die erfindungsgemäß verbesserten Flügel nachstehend beispielhaft in Verbindung mit einer Flügelzellenmaschine der Art gemäß der US-PS 37 82 867 beschrieben sind, sind sie auch auf verschiedene andere Arten von Flügelzellenmaschinen anwendbar.

In Fig. 1 ist eine Flügelzellenmaschine 10, z.B. ein Hydraulikmotor oder eine Hydraulikpumpe, dargestellt, die einen Stator 12 und einen Rotor 14 aufweist, wobei die Innenumfangsfläche 16 des Stators 12 und die Außenumfangsfläche 16 des Rotors 14 mit einer entsprechenden Kontur, z. B. in Form einer harmonischen bzw. sinusförmigen Kurve, versehen sind, so daß sie zwischen sich einen ringförmigen Arbeitsraum 20 festlegen. Der Stator 12 weist eine Anzahl von radial gerichteten Flügelschlitzen 22 auf, die jeweils einen Flügel 24 aufnehmen, dessen Außenkante oder Spitze 25 an der Außenfläche 18 des Rotors 14 anliegt. Der Rotor 14 weist ebenfalls radial gerichtete Flügelführungsschlitze 30 auf, in die Flügel 32 eingesetzt sind, welche mit ihren Außenkanten oder Spitzen 33 an der Innenfläche 16 des Stators 12 anliegen. Wenn beispielsweise ein Strömungsmittel über Fluideinlässe 26 zuströmt und über Auslässe 28 abströmt, dreht sich der Rotor 14 gegenüber dem Stator 12 entgegen dem Uhrzeigersinn. Bei dieser Vorrichtung kann entweder die Innenfläche 16 des Stators oder die Außenfläche 18 des Rotors unkonturiert sein, d. h. einen kreisrunden Querschnitt besitzen, wie dies am besten aus Fig. 2 hervorgeht, die eine abgewandelte Flügelzellenmaschine 10a mit einem kreisförmigen Rotor 14 a zeigt. Bezüglich einer genaueren Beschreibung der Maschinen gemäß Fig 1 und 2 wird auf die US-PS 37 82 867 verwiesen.

In F i g. 3 befinden sich die Flügel 24 und 32 bei ihrer Annäherung aneinander in einer Stellung unmittelbar vor über Überschneidung bzw. ihrem gegenseitigen Überlauf. Da es in der Praxis unmöglich ist, eine kommerziell brauchbare Flügelzellenmaschine 10 ohne Radialspiel zwischen Rotor 14 und Stator 12 herzustellen, ist ein Radialzwischenraum 60 vorhanden, der einen Abstand E zwischen der Statorinnenfläche 16 und der Rotoraußenfläche 18 bildet, wenn sich die Schlitze 22 und 30 nebeneinander befinden. Aufgrund des Abstands E ist eine konvexe Krümmung der Flügelkanten bzw. -spitzen 25 und 33 der Flügel IA bzw. 32 erforderlich, um zu verhindern, daß die Seitenflächen 23 des Flügels 22 und die Seitenflächen 31 des Fiügels 32 im Zwischenraum 60 gegeneinander anschlagen. Bei der dargestellten Ausfiihrungsform besitzt der Flügel 24 eine symmetrisch konvexe Spitzenform 25, im vorliegenden Fall als Teil eines Kreises mit einem Radius A₁ dargestellt, obgleich auch andere symmetrisch konvexe Krümmungsformen zufriedenstellend sind. Die Radialerstreckung bzw. das Radialmaß des konvexen teils der Außenkante ist mit E_x bezeichnet. Auf ähnliche Weise besitzt der Flügel 32 eine konvex gekrümmte Kante in Form eines Kreisabschnitts mit einem Radius R₂ und einer Radialerstreckung von E₂.

Wie erwähnt, empfiehlt es sich in der Praxis nicht, eine Flügelzellenmaschine mit einem Null betragenden Radialspiel E zwischen den Flächen 16 und 18 des Rotors 14 bzw. des Stators 12 herzustellen. Ein Wert des Abstands E entsprechend einigen Hundertstel Millimetern ist typisch. Um ein Sperren oder Hängenbleiben der Flügel 24 und 32 bei ihrer gegenseitigen Überlaufbewegung zu verhindern, muß daher die Summe der Radialmaße E_t und E₂ der Größe des Abstands E entsprechen oder diesen übersteigen. Dies bedeutet, daß E₁ + E₂ gleich groß oder größer sein muß als E, wenn die Flügel nicht unter Verhinderung einer Weiterdrehung aneinander hängenbleiben sollen.

Der Flügel 24 besitzt vorzugsweise eine Dicke /,, die gemäß der US-PS 37 82 867 etwas größer ist als die Dicke I₂ des Flügels 32. Zur Gewährleistung einer langen Lebensdauer der Flügelkanten 25 und 33 unter allen Drehzahl- und Lastbedingungen müssen die Flügelkanten daran gehindert werden, in den jeweils gegenüberliegenden Flügelschlitz einzurasten bzw. einzutreten. Obgleich dies auf die in obiger US-PS beschriebene

Weise teilweise dadurch erreicht werden kann, daß der eine Flügel etwas dicker ausgebildet wird als der andere und dieser dickere Flügel stets mit einer größeren Feder- und Druckkraft an die Gegenfläche angepaßt und das Fluid unter einem der Flügel beim gegenseitigen Überlauf hydraulisch blockiert wird, kann diese Hemm- bzw. Einrastwirkung dadurch verringert werden, daß die Werte £, und E₂ möglichst klein gewählt werden. Es hat sich gezeigt, daß das Radialmaß E₁ der Statorflügel nicht mehr als ein Viertel der Dicke /, der Statorflügel 24 und das Radialmaß E₂ der Rotorflügel 32 nicht mehr als ein Viertel der Dicke t₂ betragen sollte, um eine unerwünschte Einrast- bzw. Hemmwirkung zwischen den Rotor- und Statorflügeln bei der Drehbewegung zu verhindern. Es ist zu beachten, daß der konvexe Teil 25 der Statorflügel 24 eine unregelmäßige oder unterbrochene Fläche mit der Innenfläche 16 des Stators 12 und der konvexe Teil 33 der Rotorflügel 32

ίο eine unregelmäßige Fläche mit der Außenfläche 18 des Rotors bildet.

Unter der Voraussetzung, daß die Flügelspitzen gemäß Fig. 3 als Teil eines Kreises ausgebildet sind, wie dies dargestellt, aber nicht notwendigerweise erforderlich ist, können die Werte von Ä, und A₂ auf nachstehend zu erläuternde Weise mathematisch zu den Flügeldicken f, und t₂ sowie den Werten von E₁ und E₇ in Beziehung gesetzt werden.

Fig. 4 veranschaulicht die Kanieri- oder Spiizengeomeirie eines Flügels mit abgerundeter Spitze. Die größte Neigung bzw. Schrägstellung der Flügelspitze ist dabei an der Flügelecke vorhanden, an welcher eine Tangente einen Winkel α zu einer senkrecht zur Flügel-Mittellinie verlaufenden Linie bildet. Die Neigung der Flügelspitze T an diesem Punkt entspricht tan a, d. h.

t

Maximale Neigung = tan a = -r-jr·

ζ R

Der Wert bzw. die Größe des Spitzenradius kann zur Radialerstreckung F, zum Axialmaß der konvexen Spitze und zur Flügeldicke t in Beziehung gesetzt werden, indem ein rechtwinkeliges Dreieck mit Seiten tll und (R -F) sowie einer Hypotenuse R betrachtet wird, anhand dessen man erhält:

R} = (R-Ff +(i/2)²,
so daß gilt

Flügelspitzen T mit einer konvexen Kontur der beschriebenen Art können zwar einen einwandfreien Überlauf zwischen Rotor- und Statorflügeln bei der Maschine gemäß Fig. 1 gewährleisten, doch besitzen sie möglicherweise einen zu großen Spitzenradius R, um einwandfrei auf den Rotor- oder Stator-Gegenflächen 16 bzw. 18 abzulaufen, ohne schließlich eine Beschädigung durch Verschleiß an der Flügelspitze T und/oder der Rotor- oder Statorfläche 16 bzw. 18 speziell dann hervorzurufen, wsnn diese Umfangsflächen durch steil gekrümmte Kurven gebildet werden. Fig. 5 zeigt einen Rotorflügel 32 mit einer Spitze 33, die mit einer Stator-Innenfläche 16 in Berührung steht. Zur Gewährleistung einer zufriedenstellenden Betriebs-

lebensdauer der Flügelspitze 33 und auch der Innenfläche 16 hat es sich erwiesen, daß die Außenkante 33 der Kontur des Rotorflügels 32 eine Neigung besitzen muß, die genauso groß und vorzugsweise geringfügig größer ist als die größte Neigung, die an irgendeiner Stelle der Stator-Innenfläche 16 vorhanden ist. Das gleiche gilt auch für die Statorflügelspitze 25 in bezug auf die Rotor-Außenfläche 18. Die obigen Bedingungen sind erforderlich, um eine Berührung der scharfen Kante bzw. Ecke eines Flügels und/oder von Bereichen

hoher Reibung mit der Stator- oder Rotorkontur zu verhindern, weil dies einen schnellen Verschleiß der Flügel und der Konturen bedeuten würde.

Gemäß Fig. 5 ist die kleinste Neigung α der Flügelspitze gleich dem größten Wert der Neigung der Gegenumfangsfläche. Wenn man den Umfang 16 mathematisch durch den radialen Abstand r von der Achse des Wandlers ausdrückt, kann der als »»Ringkoordinate« B ausgedrückte Wert von r allgemein als r =f(B)

ausgedrückt werden, wobei/(5) eine Funktionsbeziehung von τ mit B angibt. Der örtliche Wert (local value) der Umfangsflächenneigung ist gleich dem Tangens (a), wobei α den örtlichen Winkel zwischen einer die Fläche 33 tangierenden Linie und einer senkrecht zur Radiallinie r verlaufenden Linie darstellt, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Mathematisch ergibt sich die Neigung durch

Neigung + Tangens a = — —-.

τ dB

Unter Zugrundelegung obiger Gleichung läßt sich der maximale bzw. größte Wert einer Rotor- oder Statorneigung bzw. -schrägstellung ermitteln. Sodann kann die Kantenneigung der betreffenden Flügelspitze be- '■:■ stimmt werden. Für den speziellen Fall eines Flügels, dessen Spitze teilkreisförmig ausgebildet ist, können die Angaben gemäß Fig. 4 für die Bestimmung des höchstzulässigen Werts von R bei vorgegebenem Neigungswinkel α herangezogen werden.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die Rotor- und Statorflügelspitzen einer Flügelzellenmaschine der Art gemäß Fig. 1 und 2 zur Gewährleistung eines einwandfreien Betriebs und langer Betriebslebensdauer gemäß folgenden Regeln konstruiert sein müssen:

(A) Zur Verhinderung eines Sperrens oder Aneinanderschlagens von Rotor- und Statorflügeln müssen deren Spitzen eine konvexe Form besitzen, wobei die Summe des Radialmaßes beider Flügel genauso groß wie

oder größer ist als das Radialspiel zwischen Rotor und Stator, an bzw. neben den Flügelschlitzen gemessen. Zur Ermöglichung eines reversiblen Betriebs sollten die Spitzenkonturen symmetrisch geformt sein, und in einem speziellen Fall können sie eine Kontur in Form eines Teilkreises mit einem Radius besitzen, der sich durch folgende Gleichung bestimmt:

^R SF 2'

worin / die Flügeldicke und F die Größe der Radialerstreckung der Spitzenkontur bedeuten.

(B) Zur Verhinderung einer Hemmung bzw. eines Einrastens in einen gegenüberliegenden Flügelschlitz sollte

das Radialmaß des konvexen Teils der Stator- und Rotorflügel nicht größer sein als ein Viertel der Dicke des betreffenden Flügels.

(C) Zur Verhinderung einer Beschädigung der Flügelaußenkanten und/oder der Rotor- oder Statorumfangsfläche 16 bzw. 18 muß die Flügelkantenneigung einen Wert entsprechend oder etwas größer als die größte Neigung an der Gegenumfangsfläche besitzen. Eine mathematische Möglichkeit zur Bestimmung dieser Umfangsfiächenneigung ist oben angegeben. Unter Zugrundelegung der obigen Regeln können konvexe Flügelspitzenkonturen gewählt werden, die einer vorgegebenen Konstruktion angepaßt sind.

Als erstes Beispiel sei ein Hydraulikmotor der Art gemäß Fig. 1 betrachtet, für den die folgenden Anfangsbedingungen zutreffen:

Rotor mit sechs Flügeln mit einer Dicke t₂ = 1,575 mm und einer einer harmonischen bzw. sinusförmigen Kurve entsprechenden Umfangsfläche, die durch eine Polar- bzw. Radialkoordinate r₂ von der Rotorachse gemäß Fig. 5 festgelegt wird, wobei die Umfangsfläche 18 einen Steigungsdurchmesser von 38,1 mm und eine maximale Versetzung von 3,81 mm besitzt:

r₂ (B) = {3,81 - 1,905 [1 - cos (6 B)]) mm.

Stator mit vier Flügeln mit einer Dicke von 2,49 mm und einer einer harmonischen bzw. sinusförmigen Kurve entsprechenden Umfangsfläche, festgelegt durch eine Polar- bzw. Radialkoordinate /·, von der Achse, wobei die Umfangsfläche einen Steigungsdurchmesser von 38,23 mm und eine maximale Ver-Setzung von 3,15 mm besitzt:

r, (5) = {38,23 + 1,575 [1 - cos (4 5)]} mm.

Anhand der obigen und der vorher angegebenen Gleichungen läßt sich die maximale Rotorneigung, welche die kleinste Statorflügelneigung bestimmt, wie folgt ermitteln:

Größte Neigung = max. j ^{= max}· [(τ") t¹'⁹⁰⁵) <⁶> ^sin <^{6 Ä})

2 tan (α), (2) (0^158)

(2,49) , _o.

=3,94 mm

(36,195)

Der Winkel entsprechend dieser größten Neigung ist 45 |

α, = 17,5°. I

Anhand von Regel C und Fig. 4 läßt sich nunmehr bestimmen, daß ein Statorflügel mit einer Dicke von |

= 2,49 mm und einer Kantenneigung von mindestens 17,5° einen Radius von höchstens so %

besitzen darf.

Auf ähnliche Weise bestimmt sich die maximale Stator-Umfangsfiächenneigung, welche die kleinste Rotorflügel-Kantenneigung festlegt, durch folgende Gleichung:

Größte Statorneigung = max. U- —^ = max. \(j-) (1,575) (4) sin (4 B)

Der dieser maximalen Neigung entsprechende Winkel ist gleich
a₂ = 9,0°.

Unter erneuter Anwendung von Reg<;l C läßt sich bestimmen, daß der maximale Rotorflügelspitzenradius entspricht:

Für die obigen versuchsweisen Werte des Rotor- und des Statorflügel-Spitzenradius wurden anhand der Ant gaben von Fig. 4 die Radialmaßwerte wie folgt errechnet:

$ E₁ = R₁- R₁ cos α, = 3,94 - 3,94 [cos (17,5°)] + (3,94) (1 - 0,9537) = 0,183 mm.

r; Ebenso ergibt sich:

ΐ E₂ = R₂-R₂COS a₂= 4,973 [1 - cos (9,0°)] = (4,973) (1 - 0,9877) = 0,061 mm.

f; 15 Regel A besagt, daß die Summe der Radialmeßwerte (E₁ + E₂) von Rotor und Stator genauso groß oder

U größer sein muß als der Radialabstand zwischen Rotor und Stator. Aus obigem ergibt sich

% E₁ + E₂ = 0,183 + 0,061 = 0,244 mm.

): 20 Der Radialabstand bzw. das Radialspiel zwischen Rotor- und Statorumfangsfläche an den Flügelschlitzen

t; entspricht dem Unterschied zwischen den Grundabmessungen der Konturen bzw.

E = 38,227 - 38,1 = 0,127 mm.

25 Bei diesem Beispiel wird durch Anwendung von Regel C zur Bestimmung der Flügelspitzen-Radiusweri-

§ auch der Regel A genügt, weil der Wert von E₁ + E₂ den Wert E übersteigt. Außerdem fuhrt die Anwendung

J von Regel C auch zur Entsprechung von Regel B, da das Radialmaß der Statorflügelspitzen-Konvexform

(E₁ = 0,183 (0,18288) mm) weniger als ein Viertel der Statorflügeldicke (/, = 2,4892 bzw. 2,49 mm) beträgt. Ebenso ist das Radialmaß der Rotorflügelspitzen-Konvexform (E₂ = 0,061 mm) kleiner als ein Viertel der Rotorflügeldicke (t₂ = 1,575 mm).

Als zweites Beispiel sei die Rotorkontur gemäß Fig. 2 zu einem Kreis »degeneriert«. In diesem Fall ist an der Statorflügelspitze kein Radius erforderlich, wie sich dies anhand von Regel C ergibt. Der Wert E₁ ist daher gleich Null. Der Regel A wird dabei nicht mehr genügt, weil E₁ + E₂ = 0,061 mm, was weniger ist als das nach Regel A geforderte Mindestmaß bzw. E = 0,127 mm. Die Statorflügelspitze muß daher konvex konturiert werden, um für E₁ zumindest einen Wert von

E₁ = 0,127 - 0,061 = 0,066 mm

zu erhalten.
Dies erfordert einen maximalen Spitzenradius R₁ entsprechend

Eine Flügelzellenmaschine, die in Rotor und Stator Flügel aufweist, welche auf die in den obigen Beispielen beschriebene Weise und gemäß den vorher angegebenen Anweisungen konstruiert sind, arbeitet ohne Hängenbleiben bzw. Aneinanderschlagen zwischen Rotor- und Statorflügeln sowie unter Begrenzung der Hemmwirkung oder des Einrastens in den jeweils gegenüberliegenden Hügelschlitz, wobei der Verschleiß zwischen Flügelspitzen und Umfangsfläche annehmbar ist und die Flügel einander mit minimaler Störung überlaufen.

so Zusammenfassend werden mit der Erfindung also bei einer Fluidzellenmaschine, deren Rotor und Stator jeweils mit Flügeln bzw. Schaufeln besetzt sind, verbesserte Hügel geschaffen, die einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzen, wobei die Außenkanten der Flügel eine konvexe Krümmung über eine solche Erstreckung besitzen, daß ein gegenseitiges Anschlagen oder Hängenbleiben zwischen den Seitenflächen der Hügel von Rotor und Stator bei der Drehbewegung verhindert wird. Die Krümmung ist dabei jedoch begrenzt, um eine unerwünschte Hemmwirkung bzw. ein Einrasten der Hügel in den jeweils gegenüberliegenden Flügelschlitz zu vermeiden, wenn die Rotorflügei die Statorflügel überlaufen. Darüber hinaus ist die maximale Neigung der konvexen Krümmung genauso groß oder größer als die maximale Neigung der Umfangsfläche des Rotors bzw. des Stators, mit welchem die betreffenden Flügel zusammenwirken, um dadurch scharfe Kanten an den Hügeln zu vermeiden, welche an Stator- und Rotorumfangsfläche angreifen und zu einem schnellen Verschleiß der Hügel sowie der von diesen berührten Gegenflächen führen wurden. Dabei ist vorgesehen, daß die Radialerstreckung der Statorflügel plus der Radialerstreckung der konvexen Form der Rotorflügel mindestens gleich dem kleinsten Radialspiel zwischen Rotor und Stator ist, um auf diese Weise ein Hängenbleiben von Rotor- und Statorflügeln aneinander bei der Drehbewegung zu verhindern. Zudem ist das Radialmaß der konvexen Form der Statorflügel plus dem Radialmaß der konvexen Form der Rotorflügel nicht größer als das Doppelte des Mindest-Radialspiels zwischen Rotor und Stator, wodurch eine unerwünschte Hemmwirkung bzw. das genannte Einrasten verhindert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

I Patentansprüche:

I i. Flügel für eine Flügelzellenmaschine mit einem Rotor- und einem Statorteil, von denen der eine relativ

^ zum anderen drehbar ist und deren zusammenwirkende Umfangsflächen zwischen sich einen ringförmigen

|| 5 Arbeitsraum bilden, wobei jeder dieser Teile mehrere radial verlaufende Flügelschlitze aufweist, in denen

.Π jeweils ein Flügel angeordnet ist, wobei die Flügel einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besilzen

;< und ihre in den Arbeitsraum hineinragenden Außenkanten eine konvex gekrümmte Form besitzen, derart,