DE3013785C2

DE3013785C2 - Rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE3013785C2
Application number: DE3013785A
Authority: DE
Inventors: Masato Ikegawa; Masaya Ibaraki Imai; Masao Shiibayashi; Kenji Tojo
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-04-11
Filing date: 1980-04-10
Publication date: 1987-02-05
Also published as: DK150384B; US4350479A; DE3013785A1; JPS55137384A; DK150384C; SE8002707L; JPS6035556B2; SE449241B; DK153980A

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Rotationskolbenmaschine zeigt die DE-OS 26 39 174. Im Betrieb einer solchen Maschine wird Fluiddruck auf die Rückseite, d. h. die entgegengesetzte Seite der Umhüllung eines der Spiralelemente ausgeübt, um eine Trennung der beiden Spiralelemente in Axialrichtung voneinander zu verhindern. Die Kraft des zwischen den beiden Spiralelementen eingeschlossenen Fluids beaufschlagt einen in Axial- oder Höhenerstreckungsrichtung mittig liegenden Punkt der Umhüllungen, wogegen eine andere Kraft eines der Spiralelemente an einer Stelle beaufschlagt, die auf der der Umhüllung entgegengesetzten Seite liegt. Im Fall einer Pumpe oder eines Verdichters bewirkt diese andere Kraft das Umlaufen des einen Spiralelements, während im Fall einer Expansionsmaschine diese andere Kraft die das eine Spiralelement beaufschlagende Last ist. Da die Beaufschlagungspunkte dieser beiden Kräfte voneinander beabstandet sind und diese Kräfte als angreifende Kraft und Gegenkraft wirken, erzeugen sie zusammen ein Moment, das das eine Spiralelement beaufschlagt, so daß ein örtlich begrenzter Teil des einen Spiralelements gegen das andere Spiralelement gedrückt wird. Damit erhöht sich die Verschleißgeschwindigkeit der Kontakt- oder Gleitflächen der beiden Spiralelemente und ferner erhöht sich der Energieverlust infolge von Reibung. Außerdem wird durch den ungleichmäßigen Kontakt zwischen den beiden Spiralelementen die Dichtung zwischen der Saug- und der Druckseite sowie zwischen benachbarten Arbeitskammern beim Verdichtungshub vermindert. Der Druck des zwischen beiden Spiralelementen eingeschlossenen Fluids erzeugt ferner eine Kraft, die eine Trennung der Spiralelemente in Axialrichtung bewirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Rotationskolbenmaschine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die örtliche Konzentration der zwischen dem umlaufenden und dem ortsfesten Spiralelement erzeugten axialen Druckkraft verhindert und damit eine gleichmäßige Axialdruckverteilung über sämtliche Kontaktflächen der Spiralelemente sichergestellt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch gekennzeichneten Merkmale. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige weitere Ausbildungen.
Durch die Bildung von Taschen in der Gleitfläche des ortsfesten oder des umlaufenden Spiralelements wird in derjenigen Tasche, die in dem Bereich liegt, der von einer örtlichen Druckkraft beaufschlagt wird, ein Flüssigkeitsdruck erzeugt, der die das umlaufende Spiralelement beaufschlagende örtliche Druckkraft teilweise oder vollständig unwirksam macht. Damit ergeben sich die Vorteile, daß der durch Reibung zwischen den Gleitflächen der beiden Spiralelemente bedingte Energieverlust vermindert und zwischen den Endplatten der Spiralelemente sowie zwischen beiden Umhüllungen ein verbesserter gleichmäßiger Kontakt aufrechterhalten wird, wodurch ein Flüssigkeitsaustritt zuverlässig vermieden und eine gleichmäßige Axialdruckverteilung über sämtliche Kontaktflächen der Spiralelemente sichergestellt wird.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 einen Schnitt II-II nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Vorderansicht eines Oldham-Rings;
Fig. 4a bis 4d die relativen Lagen von Ölzufuhrschlitzen und Taschen;
Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 einen Schnitt VI-VI nach Fig. 5;
Fig. 7 eine größere Teilschnittansicht des wesentlichen Teils eines dritten Ausführungsbeispiels und
Fig. 8 die Vorderansicht eines umlaufenden Spiralelements, gesehen von derselben Seite wie die Umhüllung.
Rotationskolbenmaschinen sind unabhängig davon, ob sie als Verdichter, Expansionsmaschinen oder Pumpen eingesetzt werden, prinzipiell im wesentlichen gleich aufgebaut. Im vorliegenden Fall wird beispielsweise ein Verdichter erläutert.
Die Fig. 1-4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel, wobei in einem umlaufenden Spiralelement Taschen gebildet sind.
Das ortsfeste Spiralelement 3 besteht aus einer scheibenförmigen Endplatte 1 und einer Umhüllung 2, die längs einer Evolvente oder einer einer Evolvente angenäherten Kurve gebildet ist und von einer Oberfläche des ortsfesten Spiralelements 3 senkrecht nach oben verläuft. Die Umhüllung hat über ihre Gesamtlänge eine gleichmäßige Dicke t und eine Höhe h. In der Mitte des Spiralelements 3 ist ein Auslaß 8 gebildet, und in der Umfangswand des Spiralelements 3 ist ein Einlaß 9 gebildet. Ferner weist das ortsfeste Spiralelement 3 Ölzufuhrmittel auf, die gleichwinklig beabstandet und in gleichen radialen Abständen von der Mitte O _s des Spiralelements 3 vorgesehen sind. Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel sind vier Zufuhrmittel 10 a-10 d vorgesehen. Diese sind mit einer Schmierölpumpe (nicht gezeigt) über eine gemeinsame Ölleitung 11 verbunden. Es ist auch möglich, den Förderdruck der Maschine anstelle einer solchen Pumpe zu nutzen.
Ein auf einer Kreisbahn umlaufendes Spiralelement 6 umfaßt eine scheibenförmige Endplatte 4 und eine Umhüllung 5, die von einer Oberfläche der Endplatte 4 ausgeht und die gleichen Konturen wie die Umhüllung 2 des ortsfesten Spiralelements 3 hat. Ferner umfaßt das umlaufende Spiralelement 6 eine Nabe 12, die auf der Oberfläche des Spiralelements gebildet ist, die der die Umhüllung 5 aufweisenden Fläche entgegengesetzt liegt. Die Seite oder Fläche mit der Nabe 12 wird nachstehend als Rückseite oder rückwärtige Fläche bezeichnet.
Die Achse der Nabe 12 verläuft durch die Mitte O _m des umlaufenden Spiralelements 6. Die Endplatte 4 des umlaufenden Spiralelements 6 weist in derjenigen Oberfläche, die mit der Endplatte 1 des ortsfesten Spiralelements 3 in Gleitkontakt steht, eine Mehrzahl von Taschen auf, die in gleichen radialen Abständen von der Mitte O _m gebildet sind. Die Anzahl Taschen entspricht der Anzahl an Ölzufuhrmitteln. Somit sind bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel vier Taschen 13 a-13 d vorgesehen. Diese sind unabhängig voneinander ausgebildet. Die Anzahl von Taschen 13 und Zufuhrmitteln 10 ist nicht auf vier beschränkt, bevorzugt sind jedoch nicht weniger als jeweils drei vorgesehen.
Das ortsfeste und das umlaufende Spiralelement 3 bzw. 6 sind einander zugewandt, ihre Umhüllungen 2 und 5 verlaufen aufeinander zu und sind so angeordnet, daß das äußere Ende 2 a der Umhüllung 2 und das äußere Ende 5 a der Umhüllung 5 symmetrisch zueinander in bezug auf den Mittelpunkt O einer Linie angeordnet sind, die die beiden Mitten O _m und O _s miteinander verbindet, wie aus Fig. 2 hervorgeht.
Die Fig. 4a-4d zeigen die Lagebeziehung zwischen den Zufuhrmitteln 10 a-d und den Taschen 13 a-d in den beiden Spiralelementen 3, 6 bei jeder Umdrehung um 90°. Insbesondere nehmen die Zufuhrmittel 10 a-d und die Taschen 13 a-d nacheinander die Stellungen nach den Fig. 4a, 4b, 4c und 4d ein.
Die Zufuhrmittel 10 a-d sind in Winkelabständen von jeweils 90° auf einem Kreis angeordnet, der einen Radius R vom Mittelpunkt O _s des ortsfesten Spiralelements 3 hat, wogegen die Taschen 13 a-d ebenfalls in Winkelabständen von jeweils 90° auf einem Kreis mit dem gleichen Radius R wie der Kreis für die Zufuhrmittel, jedoch gemessen vom Mittelpunkt O _mdes umlaufenden Spiralelements 6, angeordnet ist.
Die relativen Lagen der Zufuhrmittel 10 a-d und der Taschen 13 a-d ändern sich nacheinander, während der Mittelpunkt O _m des umlaufenden Spiralelements 6 um den Mittelpunkt O _s des ortsfesten Spiralelements 3 umläuft bzw. eine Kreisbahn beschreibt. Das heißt, in der Stellung nach Fig. 4a steht das Zufuhrmittel 10 d mit der Tasche 13 d in Strömungsverbindung. Gleichermaßen stehen in den Stellungen nach den Fig. 4b bzw. 4c bzw. 4d die Zufuhrmittel 10 a bzw. 10 b bzw. 10 c mit den Taschen 13 a bzw. 13 b bzw. 13 c in Verbindung.
Ein Gehäuse 14 ist auf der Oberfläche des die Umhüllung 2 aufweisenden ortsfesten Spiralelements 3 mit einer Mehrzahl Bolzen (nicht gezeigt) befestigt. In der dem ortsfesten Spiralelement 3 zugewandten Fläche des Gehäuses 14 ist eine Vertiefung 14 a gebildet. Der in dieser Vertiefung 14 a definierte Raum ist mit dem Auslaß 8 durch eine Leitung 16 verbunden, in der ein Druckminderventil 15 angeordnet ist.
Eine Kurbelwelle 17 ist in am Gehäuse 14 befestigten Lagern 18 und 19 drehbar gelagert. Die Achse der Kurbelwelle trifft mit dem Mittelpunkt O _s des ortsfesten Spiralelements 3 zusammen. Die Kurbelwelle weist an einem Ende einen Kurbelzapfen 17 a auf, der von der Achse der Kurbelwelle 17 um einen Betrag gleich dem Abstand zwischen den Mittelpunkten O _s und O _m beabstandet ist ( dieser Abstand wird normalerweise als Kreisbahn-Radius bezeichnet). Der Kurbelzapfen 17 a ist in einer in der Nabe 12 gebildeten Ausnehmung mit einem dazwischen angeordneten Lager 20 aufgenommen. An der Kurbelwelle 17 ist ein Ausgleichsgewicht 21 befestigt.
Ein Oldham-Ring 7, der die Rotation des umlaufenden Spiralelements 6 um die eigene Achse verhindern soll, weist in seiner einen Oberfläche Nuten 7 a und dazu senkrechte Nuten 7 b in seiner anderen Oberfläche auf (vgl. Fig. 3). Der Oldham-Ring 7 liegt zwischen dem Gehäuse 14 und der Rückseite des umlaufenden Spiralelements 6. Oldham-Leisten 22, die am Gehäuse 14 befestigt sind, sind in den Nuten 7 a aufgenommen. In gleicher Weise sind Oldham-Leisten (nicht gezeigt) am umlaufenden Spiralelement 6 befestigt und in den Nuten 7 b aufgenommen.
Eine Gleitringdichtung 23 ist in einem am Gehäuse 14 befestigten Dichtungsgehäuse 24 aufgenommen. Die Gleitringdichtung 23 umfaßt einen Dichtring 25, der am Dichtungsgehäuse 24 festgelegt ist, einen Gleitring 26, der auf der Kurbelwelle verschiebbar ist, Federn 27, die den Gleitring 26 gegen den Dichtring 25 drücken, sowie O-Dichtringe 28 und 28&min;, die für eine Dichtung zwischen der Kurbelwelle 17 und dem Gleitring 26 bzw. dem Gehäuse 24 und dem Dichtring 25 sorgen.
Beim Betrieb der angegebenen Rotationskolbenmaschine wird die das umlaufende Spiralelement 6 beaufschlagende örtliche Druckkraft (die nachstehend als örtliche Druckkraft bezeichnet wird) unwirksam gemacht, wie aus der folgenden Erläuterung hervorgeht.
Das Schmieröl wird den Zufuhrmitteln 10 a-d durch die gemeinsame Ölleitung 11 zwangszugeführt. Da die relative Lage des ortsfesten und des umlaufenden Spiralelements 3 bzw. 6 sich aufgrund der Umlaufbewegung des Spiralelements 6 ändert, werden nacheinander Verbindungen hergestellt zwischen dem Zufuhrmittel 10 d und der Tasche 13 d, dem Zufuhrmittel 10 a und der Tasche 13 a, dem Zufuhrmittel 10 b und der Tasche 13 b sowie dem Zufuhrmittel 10 c und der Tasche 13 c, so daß das Schmieröl intermittierend in die jeweiligen Taschen 13 a, 13 b , 13 c und 13 d zugeführtwird.
Andererseits beaufschlagt (vgl. die Fig. 1 und 4a-4d) die Antriebskraft F _a, die die Umlaufbewegung des Spiralelements 6 bewirkt, d. h. die die Verdichtung bewirkende Kraft, die Achse durch den Mittelpunkt O _m des umlaufenden Spiralelements 6, wogegen die der Verdichtung entgegenwirkende Kraft, d. h. die durch den Gasdruck in den geschlossenen Arbeitskammern V _a, V _b, . . . erzeugte Kraft, die Achse durch den Mittelpunkt O der die Mitten O _s und O _m der Spiralelemente 3 und 6 verbindenden Linie beaufschlagt. Was die axiale Kraft angeht, so beaufschlagt die Kraft F _a den axialen Mittelpunkt F der Axialerstreckung des Kurbelzapfens 17 a und damit die Nabe 12, wogegen die Kraft G _a auf den in Höhenrichtung liegenden Mittelpunkt G der Umhüllung 5 des umlaufenden Spiralelements 6 wirkt.
Somit wirkt die örtliche Druckkraft im wesentlichen nur auf die Seite der die Mittelpunkte O _m und O _s der Spiralelemente verbindenden Linie, in die die Kraft F _a für die Umlaufbewegung des Spiralelements 6 gerichtet ist. Der Bereich, der von dieser örtlichen Druckkraft beaufschlagt wird, ist die obere Seite des Mittelpunkts O _s in der in Fig. 4a gezeigten Stellung. Gleichermaßen beaufschlagt diese örtliche Druckkraft die rechte bzw. die untere bzw. die linke Seite des Mittelpunkts O _s in den Stellungen nach Fig. 4b bzw. 4c bzw. 4d. Damit wird der Bereich, der von der örtlichen Druckkraft beaufschlagt wird, in Umfangsrichtung verschoben entsprechend der Umlaufbewegung des Spiralelements 6.
Wie aus den Fig. 4a-4d ersichtlich ist, befindet sich in keinem der dort gezeigten Zustände irgendeine in dem von der örtlichen Druckkraft beaufschlagten Bereich liegende Tasche 13 in Verbindung mit einem der Zufuhrmittel. Da auf den Bereich, in dem die Tasche verschlossen ist und nicht mit irgendeinem Zufuhrmittel in Strömungsverbindung steht, eine starke Druckkraft wirkt, wird das in der Tasche befindliche Öl druckbeaufschlagt und erzeugt einen Flüssigkeitsdruck, der der örtlichen Druckkraft entgegenwirkt, so daß sie entweder teilweise oder vollständig unwirksam gemacht wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Öldruck zum Ausgleichen der örtlichen Druckkraft durch diese selbst erzeugt. Dieser Öldruck kann jedoch auch aus dem Druck des von der Schmiermittelversorgung (nicht gezeigt) zwangszugeführten Schmieröls abgeleitet werden. In diesem Fall ist es erforderlich, den Schmieröldruck und den Bereich der Tasche 13 in geeigneter Weise so abzustimmen, daß die örtliche Druckkraft durch den in der Tasche ausgebildeten Öldruck unwirksam gemacht wird, und auch vorzusehen, daß die Tasche 13, die in dem von der örtlichen Druckkraft beaufschlagten Bereich liegt, mit dem Zufuhrmittel 10 in Strömungsverbindung gelangt. Die Einstellung des Öldrucks kann in einfacher Weise durch Anordnen eines Druckregelventils in einem Zwischenabschnitt der Ölleitung 11 erfolgen, während die Fluidverbindung zwischen der Tasche und dem Zufuhrmittel, z. B. durch Ändern der Lagen der Taschen 13 a-13 d entsprechend den Strichlinien in den Fig. 4a-4d erreichbar ist.
Bei der erläuterten Ausführungsform ergibt sich eine einfache Auslegung und ein einfacher Aufbau der Ölzufuhrleitung sowie unkomplizierte Rohrverlegung an der Außenseite des Verdichters, da die Ölzufuhrleitung im ortsfesten Spiralelement 3 gebildet ist. Aus dem gleichen Grund kann dieses Ausführungsbeispiel vorteilhaft bei Maschinen mit offener Bauart angewandt werden.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 sind die Zufuhrmittel 10 a-10 d in dem umlaufenden Spiralelement 6 gebildet, während die Taschen 13 a-13 d in der Endplatte 1 des ortsfesten Spiralelements 3 gebildet sind. Die relativen Lagen der Zufuhrmittel 10 a-d und der Taschen 13 a-d sind mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch.
Die Zufuhrmittel 10 a-d stehen mit der Mittenbohrung in der Nabe 12 durch entsprechende Kanäle (von denen in Fig. 5 nur die Kanäle 29 a und 29 c gezeigt sind) in Verbindung. Eine einen Motor 31 aufnehmende Kammer 30 ist am Gehäuse 14 hermetisch dicht befestigt. Der Motor 31 ist durch einen an der Innenseite der Kammer 30 befestigten Ständer 315 und einen an der Kurbelwelle 17 befestigten Läufer 31 R gebildet.
In der Kurbelwelle 17 ist eine exzentrische Bohrung 32 gebildet und verläuft im wesentlichen in Axialrichtung zwischen dem Unterende der Kurbelwelle 17 und dem Kurbelzapfen 17 a. Diese exzentrische Bohrung 32 ist zur Achse der Kurbelwelle 17 so geneigt, daß sich ihr Unterende 32 a am Unterende der Kurbelwelle 17 auf die Achse der Kurbelwelle 17 öffnet, während sich das Oberende 32 b der Bohrung 32 an einer von der Achse der Kurbelwelle 17 versetzten Stelle in die Außenfläche der Kurbelwelle 17 öffnet. Es mag in Fig. 5 so scheinen, als ob die exzentrische Bohrung 32 längs der Achse der Kurbelwelle 17 verlaufen würde; die Exzentrizität und die Neigung der Bohrung 32 werden aber offensichtlich, wenn die Kurbelwelle 17 aus der Stellung von Fig. 5 um 90° gedreht wird.
Im Betrieb wird das im Ölsumpf der Kammer 30 angesammelte Schmieröl durch die Pumpwirkung der exzentrischen Bohrung 32, die mit umlaufender Kurbelwelle 17 erzeugt wird, angesaugt und durch die Kanäle 29 a-d und die Zufuhrmittel 10 a-d nacheinander intermittierend den Taschen 13 a-d zugeführt.
Die Funktionen der übrigen Teile sind identisch mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels und werden nicht nochmals erläutert. Dieses zweite Ausführungsbeispiel ist vorteilhaft bei einer Maschine mit geschlossener Bauart anwendbar, die eine durch eine Exzenterbohrung in einer Kurbelwelle gebildete Schmiermittelpumpe aufweist.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und 8 sind in der Gleitfläche der Endplatte 4 des umlaufenden Spiralelements 6 vier Taschen 13 a-d gebildet. Ferner sind die Zufuhrmittel 10 a-d und Ölzufuhrkanäle 29 a-d in dem umlaufenden Spiralelement 6 gebildet. Die Ölzufuhrkanäle 29 a-d öffnen sich in Abständen von 90° in die Umfangswand der Bohrung in der Nabe 12 zur Aufnahme des Kurbelzapfens 17 a. Ein Öldurchgangsschlitz 33 öffnet sich in der Umfangsfläche des Kurbelzapfens 17 a über einen vorbestimmten Abschnitt des Umfangs, d. h. über einen vorbestimmten Winkelbereich, und steht mit der exzentrischen Bohrung 32 in Fluidverbindung. Die Lage des Öldurchgangsschlitzes 33 ist bevorzugt so gewählt, daß die Zufuhr von Schmieröl zu der Tasche bzw. den Taschen möglich ist, die in dem Bereich liegen, der frei von der örtlichen Druckkraft des umlaufenden Spiralelements 6 ist. Die Lage des Öldurchgangsschlitzes 33 kann aber auch so gewählt werden, daß die Ölzufuhr zu der Tasche bzw. den Taschen erfolgen kann, die in dem Bereich liegen, der von der örtlichen Druckkraft des umlaufenden Spiralelements 6 beaufschlagt wird.
Im Betrieb wird das vom Ölsumpf der Kammer 30 durch die Pumpwirkung der exzentrischen Bohrung 32 angesaugte Öl dem Öldurchgangsschlitz 33 zugeführt. Da das umlaufende Spiralelement 6 sich nicht um seine eigene Achse dreht, wird der Öldurchgangsschlitz 33 nacheinander mit den Ölzufuhrkanälen 29 a, 29 b, 29 c und 29 d in Fluidverbindung gebracht. Infolgedessen wird das Schmieröl nacheinander und intermittierend den Taschen 13 b, 13 c, 13 d und 13 a durch entsprechende Kanäle 29 a, 29 b, 29 c und 29 d zugeführt. Da die Tasche bzw. die Taschen 13 in dem Bereich, der von der örtlichen Druckkraft des umlaufenden Spiralelements 6 beaufschlagt wird, geschlossen sind, wird in dieser Tasche bzw. diesen Taschen ein Flüssigkeitsdruck entsprechend der örtlichen Druckkraft erzeugt, so daß diese zumindest teilweise unwirksam gemacht wird.
Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel können die Taschen 13 auch in der Gleitfläche der Endplatte 1 des ortsfesten Spiralelements 3 gebildet sein. In diesem Fall ist es aber erforderlich, die Positionen und Querschnittsbereiche der Zufuhrmittel 10 und Taschen 13 so zu wählen, daß die Verbindung zwischen den Taschen 13 und den Zufuhrmitteln 10 ungeachtet von Änderungen der relativen Lagen des ortsfesten und des umlaufenden Spiralelements 3 und 6 ununterbrochen erhalten bleibt.
Dieses Ausführungsbeispiel nutzt die Relativbewegung zwischen dem Kurbelzapfen und dem umlaufenden Spiralelement 6 für die intermittierende Schmierölzufuhr zu den Taschen. Somit ist es nicht erforderlich, zwischen den Zufuhrmitteln 10 und den Taschen 13 eine solche Lagebeziehung herzustellen, daß sie intermittierend in und außer Fluidverbindung gebracht werden entsprechend der Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements 6. Dadurch ergibt sich eine größere Freiheit bei der Auswahl und der Bestimmung der Größe und Lage der Taschen 13.
Bei den erläuterten Ausführungsbeispielen werden zwar vier Zufuhrmittel 10 und vier Taschen 13 vorgesehen; diese Anzahl stellt jedoch keine Einschränkung dar. Die Mindestanzahl Zufuhrmittel 10 und Taschen 13, die für ein teilweises oder vollständiges Unwirksammachen der örtlichen axialen Druckkraft notwendig ist, ist drei. Eine größere Anzahl Taschen gewährleistet größere Stabilität bei der teilweisen oder vollständigen Aufhebung der örtlichen Druckkraft, d. h. eine minimierte Änderung der Größe der ausgleichenden Kraft. Andererseits wird aber durch eine größere Anzahl Taschen 13 die Arbeit für die Herstellung der Taschen 13 und der Zufuhrmittel 10komplizierter. Bei der Entscheidung über die zu wählende Anzahl Taschen 13 sind also beide Faktoren zu berücksichtigen.
Zwischen jedem benachbarten Paar Taschen befindet sich eine Trennfläche. Die Breite jeder Trennfläche ist so bestimmt, daß sie nicht nur ein benachbartes Taschenpaar voneinander trennt, sondern auch die gleichzeitige Verbindung eines Zufuhrmittels mit zwei Taschen verhindert. Diese Anordnung ist den beiden ersten Ausführungsbeispielen gemeinsam.
Jedes der erläuterten Ausführungsbeispiele gewährleistet einen teilweisen oder vollständigen Ausgleich der örtlichen Druckkraft sowie gute Schmierung zwischen dem ortsfesten und dem umlaufenden Spiralelement, wodurch ein wirkungsvoller und gleichmäßiger Betrieb der Maschine erleichtert wird.

Claims

1. Rotationskolbenmaschine
mit einem gehäusefesten und einem umlaufenden Spiralelement, deren jedes eine Endplatte und eine von einer Oberfläche derselben gerade wegverlaufende spiralförmige Umhüllung aufweist, die aufeinander zu einwärts verlaufen und ineinandergreifen, wobei zwischen den Spiralelementen Arbeitskammern gebildet werden,
mit einem Rotations-Sperrelement, das zwischen dem umlaufenden Spiralelement und einem gehäusefesten Maschinenteil angeordnet ist und eine Rotation des umlaufenden Spiralelements um seine Achse verhindert,
mit einer Kurbelwelle, die am Gehäuse um eine Achse drehbar gelagert ist, die mit der Achse des gehäusefesten Spiralelements zusammenfällt, wobei die Kurbelwelle einen Kurbelzapfen hat, der an einer von der Kurbelwellenachse um einen Betrag beabstandeten Stelle liegt, der gleich dem Radius der Kreisbewegung des umlaufenden Spiralelements ist, wobei der Kurbelzapfen eine Kraftübertragung zwischen dem umlaufenden Spiralelement und der Kurbelwelle ausführt,
mit einem Axialdrucklager, das durch eine Mehrzahl von in der Endplatte eines der Spiralelemente vorhandenen, in Umfangsrichtung beabstandeten Taschen gebildet wird, in denen eine Flüssigkeit einschließbar ist, wobei von einer Druckflüssigkeitsversorgung zu jeder Tasche radial verlaufende Flüssigkeits-Zufuhrkanäle führen, die mit axial verlaufenden Zufuhrmitteln in die Taschen einmünden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flüssigkeitszufuhr durch die Zufuhrmittel (10 a-10 d) zu jeder Tasche (13 a-13 d) intermittierend und in gleichbleibender Folge stattfindet, in der Weise, daß Flüssigkeit einer oder mehreren von ausgewählten Taschen (13 a -13 d) zugeführt wird, während die Verbindung zu anderen als den ausgewählten Taschen (13 a-13 d) unterbrochen wird.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Taschen (13 a-13 d) in einer zum gehäusefesten Spiralelement (3) gerichteten Gleitfläche der Endplatte (4) des umlaufenden Spiralelements (6) gebildet sind,
daß die Zufuhrmittel (10 a-10 d) in dem gehäusefesten Spiralelement (3) gebildet sind, und
daß die Regelung der intermittierenden Flüssigkeitszufuhr aufgrund der Änderung der relativen Lagen der Taschen (13 a-13 d) und der Zufuhrmittel (10 a-10 d) infolge der Relativbewegung zwischen dem umlaufenden und dem gehäusefesten Spiralelement (6, 3) erzielt wird (Fig. 1-4).

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Taschen (13 a- 13 d) in einer dem umlaufenden Spiralelement (6) zugewandten Gleitfläche der Endplatte (1) des gehäusefesten Spiralelements (3) gebildet sind,
daß die Zufuhrmittel (10 a-10 d) in dem umlaufenden Spiralelement (6) und ein Flüssigkeits-Zufuhrkanal (32) in der Kurbelwelle (17) gebildet sind, und
daß die Regelung der intermittierenden Flüssigkeitszufuhr aufgrund der Änderung der relativen Lagen der Taschen (13 a-13 d) und der Zufuhrmittel (10 a-10 d) infolge der Relativbewegung zwischen dem umlaufenden und dem gehäusefesten Spiralelement (6, 3) erzielt wird (Fig. 5, 6).

4. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl die Zufuhrmittel (10 a-10 d) als auch die Taschen (13 a-13 d) in dem umlaufenden Spiralelement (6) angeordnet sind, und
daß die Regelung der intermittierenden Flüssigkeitszufuhr aufgrund der Relativbewegung zwischen dem umlaufenden Spiralelement (6) und der Kurbelwelle (17) erzielbar ist (Fig. 7, 8).

5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei niedrigem Druck der Druckflüssigkeitsversorgung die Flüssigkeitszufuhr zu derjenigen Tasche, die in dem Bereich liegt, in dem das umlaufende Spiralelement (6) eine örtliche axiale Druckkraft ausübt, unterbrochen wird und die anderen Taschen (13) mit der Flüssigkeitsversorgung in Verbindung stehen.

6. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei hohem Druck der Druckflüssigkeitsversorgung die Flüssigkeitszufuhr zur derjenigen Tasche, die in dem Bereich liegt, in dem das umlaufende Spiralelement (6) eine örtliche axiale Druckkraft ausübt, mit der Flüssigkeitsversorgung in Verbindung steht und die Verbindung zwischen den anderen Taschen (13) und der Flüssigkeitsversorgung unterbrochen ist.

7. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Taschen (13 a-13 d) in im wesentlichen gleichwinkligen Abständen auf einem Kreis mit einem vorbestimmten Radius vom Mittelpunkt (O _m, O _s) des jeweiligen Spiralelements (3, 6) angeordnet sind, und
daß die in dem jeweils anderen Spiralelement gebildeten Zufuhrmittel (10 a -10 d) auf einem Kreis mit vorbestimmtem Radius vom Mittelpunkt (O _s, O _m) angeordnet sind.

8. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreise mit dem Mittelpunkt (O _m, O _s) denselben Radius aufweisen.

9. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Taschen (13) und wenigstens drei Zufuhrmittel (10) vorgesehen sind.