DE3233322A1 - Rotationskompressor - Google Patents

Rotationskompressor

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Description

Rotationskompressor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotationskompressor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solcher Kompressor ist beispielsweise bekannt aus den Figuren 1 bis und 11 der US-PS 3 241 744.
Der aus der US-PS 3 241 744 bekannte Kompressor hat zwei zusammenarbeitende Rotoren, wobei eine Einlaßöffnung radial außerhalb der Rotoren angeordnet ist, welche Annaugkammern in den Nuten des Rotors vollständig über- , deckt, so daß jeder Teil der Ansaugkammern in radialer Richtung direkt mit der Einlaßöffnung in Verbindung steht, bis bei einer Drehung des Rotors ein erster Teil der be-.grenzenden Kanten der Einlaßöffnung die Verbindung der Ansaugkammern mit der Einlaßöffnung unterbricht.
Bei dem bekannten Kompressor wird bei der Rotation des Rotors kontinuierlich neuer Raum in den zur Ansaugkammer gehörenden Nuten in der Eingriffszone zwischen den Rotoren gebildet, wobei das Medium in der Eingriffszone in die Ansaugkammern gesaugt wird. Danach wird das in den Ansaugkammern befindliche Medium in Richtung auf und hin-■ >in unter den ernten Teil der Kanten der Einlauf öffnung
25 befördert.
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Der genannte ernte Teil der Kanton der Einlaßöffnung hat eine solche Ausdehnung, daß die Einlaßöffnung einen großen Teil des Umfanges der Rotoren einschließt, d.h., die Einlaßöffnung endet in Umfangsrichtung der Rotoren in einem relativ großem Abstand von der Eingriffszone.
Dies hat den Nachteil, daß die Rotoren das Medium nur bei einer relativ geringen Umfangsgeschwindigkeit der Rotoren ansaugen können. Bei höheren Umfangsgeschwindigkeiten wird das Medium, das in der Eingriffszone angesaugt worden ist, durch dio Zentrifugalkraft au.ο den Nuten in die Einlaßöffnung gedruckt, wodurch die Fähigkeit der* Rotoren neues Medium anzusaugen, beträchtlich verschlechtert wird, der Füllungsgrad also klein wird.
In einigen Fällen kann der Füllungsgrad dadurch verbessert werden, daß man die Einlaßöffnung zwecks axialer Zufuhr des Mediums in die Rotoren an dem Ende der Rotoren vorsieht, wie dies Figur 9 der genannten US-PS 3 241 744 zeigt. Hierbei wird das Medium den Nuten der Rotoren auf einem Radius zugeführt, dessen Mittelwert kleiner ist als der größte Radius der Rotoren, so daß die Wirkung der Zentrifugalkräfte, die das Medium wieder durch die Einlaßöffnung herauszudrängen versuchen, gc— ringer wird. Der Füllungsgrad wird hierbei jedoch nachteilig beeinflußt von den Reibungsverlusten, die in den Nuten auftreten, wenn das Medium diese auf seinem Weg von dem einen Ende der Nuten an der axialen Einlaßöffnung zu den anderen Enden der Nuten in der Eingriffszone durchströmt, in der neue Räume zum Ansaugen des Mediums in die Nuten kontinuierlich gebildet werden.
Ein rein axialer Einlaß erlaubt jedoch nur einen begrenzten Windungswinkel der Nuten in den Rotoren, bei denen der Einlauf das eine Ende von diesen völlig überdeckt. Bei einem größeren Windungswinkel muß das Medium dem Rotor radial zugeführt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotationskompressor der eingangs genannten Art mit einem großen Füllungsgrad zu entwickeln.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Rotationskompressor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Bei dem Kompressor gemäß der Erfindung wird neues Medium durch die Einlaßöffnung nur in den Teil der Ansaugkammern gefüllt, in dem neue Räume kontinuierlich geformt werden, nämlich in der Eingriffszone, in der die Zentrifugalkräfte, welche das Medium durch die Einlaßöffnung wieder herauszudrängen versuchen, sich noch nicht entwickelt haben. Von der Eingriffszone und der Einlaßöffnung wird das Medium in den von den Nuten gebildeten Ansaugkammern unter den genannten zweiten Teil der Kanten der Einlauföffnung in den Kompressor befördert, ohne wesentliche Relativbewegungen zu den Nuten, wodurch die Reibungsverluste beim Füllen dor Ansaugkammern klein werden. Die durch die Rotation der Rotoren ausgelösten Zentrifugalkräfte wirken auf das in den Ansaugkammern befindliche Medium erst, nachdem das Medium unter den zweiten Teil der Kanten der Einlauföffnung gelangt ist, so daß das Medium nicht mehr durch die Einlaßöffnung wieder herausgedrängt werden kann. Indem man der Einlaßöffnung eine Größe gibt, welche im wesentlichen übereinstimmt mit der Summe der Querschnittsflächen der Nuten, in welche das Medium unter den zweiten Teil der Kanten der Einlaßöffnung gesaugt wird, bleibt die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums auf soniemWege von der Einlaßöffnung zu den Nuten im wesentlichen unverändert, so daß das Medium bei seinem Eintritt in die Ansaugkammern weder beschleunigt noch
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verzögert wird. Dies ist unter dem Gesichtspunkt der Reibungsverluste ein sehr vorteilhafter Verlauf des Ein trittes in die Ansaugkammern.
Aus Figur 9 der genannten US-PS 3 241 744 ist ferner ein Kompressor bekannt, bei dem Ansaugkammern eines zusammenarbeitenden Paares von schraubenförmigen Rotoren über eine axiale Einlaßöffnung mit Medium versorgt werden, wobei diese Einlaßöffnung nahe an den Grenzen des Rotors angeordnet ist. Innerhalb der Einlaßöffnung ist derjenige Teil der inneren Wand des Kompressorgehäuses, der gerade vor den Ansaugkammern liegt, soweit diese mit der Einlaßöffnung in Verbindung stehen, in einem wesentlich größeren radialen Abstand von den Grenzen angeordnet, als die Einlaßöffnung. Hierdurch werden die Reibungsverluste in dem Teil des Kompressors, in welchem ein schmaler Dichtungsspalt zwischen den Kränzen und der inneren Wand des Gehäuses für die Funktion des Kompressors nicht erforderlich ist, herabgesetzt.
Die in diesem Merkmal liegende Erkenntnis hat sich mit großem Vorteil bei der vorliegenden Erfindung als anwendbar erwiesen, indem - gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung - der Teil der inneren Wand des Gehäuses, der gerade vor den Ansaugkammern gelegen ist, soweit diese mit der Einlauföffnung in Verbindung stehen, mit einem wesentlich größeren radialen Abstand von den Kränzen angeordnet ist, als der zweite Teil der Kanten der Einlauf-Öffnung, welcher zweite Teil so geformt ist, daß er eine sich zu den Kränzen hin erstreckende Lippe bildet.
Die Erfindung ist unter anderem anwendbar auf Kompressoren des Lysholm-Typs, wie sie aus der genannten US-PS 3 241 bekannt sind. Bei diesen Kompressoren ist der zweite Rotor drehbar um eine Achse angeordnet, die parallel zu der Drehachse des ersten Rotors verläuft und bei denen die
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vorstehenden Teile aus Kränzen bestehen, die sich mit zwischen ihnen befindlichen Nuten im wesentlichen schraubenlinienförmig und parallel um den zweiten Rotor erstrecken. Die Nuten des zweiten Rotors bilden ebenfalls Ansaugkammern, deren eines Ende in der Eingriffszone des zugehörigen Kranzes des ersten Rotors gebildet wird. Für die Versorgung der Ansaugkammern in den Nuten beider Rotoren mit Medium ist eine gemeinsame Einlaßöffnung vorgesehen. Gemäß der Erfindung ist der zweite Teil der genannten Kanten der Einlaßöffnung zu beiden Seiten der Eingriffszone angeordnet.
Auf diese Weise wird bei diesem Kompressortyp eine Einlaßöffnung gemäß der Erfindung mit einer einfachen Geometrie für die gemeinsame Versorgung der Nuten beider Rotoren mit Medium geschaffen.
Die Erfindung ist auch anwendbar auf Kompressoren des Zimmern-Typs, wie sie aus der US-PS 3 804 564 bekannt sind und bei denen der zweite Rotor die Gestalt einer ebenen Scheibe mit Zähnen hat, die drehbar um eine Achse angeordnet ist, die senkrecht zu der Rotationsachse des ersten Rotors verläuft. Die vorstehenden Teile bestehen hierbei aus den Zähnen der Scheibe. Gemäß der Erfindung haben die Kanten der EinlaufÖffnung einen dritten Teil, der sich parallel zu der Ebene der Scheibe und zu der Achse des ersten Rotors erstreckt, und zwar sowohl nahe der Scheibe als auch nahe den Kränzen des ersten Rotors.
Hierdurch wird auch bei einem solchen Kompressortyp gemäß der Erfindung eine Einlaßöffnung geschaffen, die sich durch eine einfache Geometrie auszeichnet, die sich leicht aus dem die Rotoren einschließenden Gehäuse formen läßt.
Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung
für einen Kompressor des Lysholm-Typs mit zwei zusammenarbeitenden schraubenförmigen Rotoren,
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II durch den Kompressor in Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Ansicht gemäß Fig. 1
mit einer Einlaßöffnung des Kompressors, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4,
der einen Teil des einen Rotors und einer Kante der Einlauföffnung zeigt,
Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 4, der einen Teil des anderen Rotors und eine gegenüberliegende Kante der Einlauföffnung
zeigt,
Fig. 7 eine Ausführungsform gemäß der Erfindung bei
einem Kompressor des Zimmerntyps im Querschnitt,
Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7, welcher eine Hälfte des Kompressorge
häuses zeigt,
Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 7, welcher sämtliche Rotoren des Kompressors zeigt,
Fig. 10 eine perspektivische Darstellung, welche die
Arbeitsweise der Arbeitskammern eines Kompressors nach den Figuren 7-9 zeigt,
Fig. 11 eine auf den Rotor eines Kompressors gerichtete Ansicht, welche die Gestalt der Einlauföffnung zeigt,
Fig. 12 einen Schnitt gemäß der Linie XII-XII in Fig.
In den Figuren 1 bis 6 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Gehäuse, welches zwei Rotoren 2, 3 einschließt. Der Rotor 2 ist mit Kränzen 4 und Nuten 5 und der Rotor 3 ist mit Kränzen 6 und Nuten 7 versehen, wobei diese Kränze und
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Nuten sich schraubenlinienförmig und parallel zueinander um den zugehörigen Rotor erstrecken. Die Rotoren sind in dem Gehäuse drehbar um parallele Achsen 8 und 9 gelagert. Die Drehrichtung ist durch die Pfeile 10 und 11 angedeutet. Mit ihren Kränzen und Nuten stehen die Rotoren in der Eingriffszone 12 miteinander in Eingriff.
Direkt vor der Eingriffozone 12 ist eine Eintrittsöffnung 13 für die Zuführung des vom Kompressor zu verdichtenden Mediums angeordnet. Von der Einlaßöffnung 13 wird das Medium zu der Eingriffszone 12 gesaugt, in der kontinuierlich neuer Raum im Kompressor geformt wird. In der Eingriffszone 12 wird das Medium unter die Kanten 14 der Einlaßöffnung hinweg in Saugkammern 15 gesogen, welche von den Nuten 5 und 7 der Rotoren gebildet werden. Danach laufen die Saugkammern unter eine andere Kante 16 (Fig. 4) der Einlaßöffnung, welche Kante 16 die Verbindung der Saugkammern mit der Einlaßöffnung unterbricht. Danach wird das Medium in den Nuten 5 und 7 über die Länge der Arbeitskammern in den Nuten in an sich bekannter Weise verdichtet, wobei es der Drehung des Rotors bremsend entgegenwirkt, bis eine Auslaßöffnung 17 (Fig. 3) des Gehäuses 1 die Arbeitskammern öffnet und das verdichtete Medium herausläßt.
Die Kanten 14 und 16 sind dicht an den Kränzen 4 und 6 angeordnet, um zu verhindern, daß angesaugtes Medium zu der Einlaßöffnung 13 zurückströmt. Die Kanten 14 verlaufen parallel zueinander und zu den Achsen 9 und 10 der Rotoren. Die Einlaßöffnung 13 hat, gesehen in Richtung auf die Rotoren gemäß Fig. 4, eine Größe, die im wesentlichen übereinstimmt mit der Summe der Querschnittsflächen A^-A7 der Nuten 5, 7, in welche das Medium unter die Kante 14 hindurch eingesaugt wird. Dadurch wird erreicht, daß das Medium beim Durchströmen der Einlaßöffnung 13 und in die Nuten 5, 7 seine Strömungsgeschwindigkeit im wesentlichen nicht verändert, wodurch die Strömungsverluste beim Ein-
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tritt des Mediums in die Nuten einen minimalen Wert annehmen .
Um die Reibungsverluste zwischen den Grenzen 4, 6 und dem Kompressorgehäuse 1 in dem Teil 18 des Gehäuses, in welchem die Ansaugkammern 15 noch mit der Einlaßöffnung in Verbindung stehen und die Kränze daher nicht gegen das Gehäuse abdichten, zu verkleinern, 1st hier im Bereich zwischen den Kanten 19 j 20 der radiale Abstand zwischen der inneren Wandfläche 21 des Gehäuses 1 und den Kränzen 4, 6 wesentlich größer als der radiale Abstand zwischen den Kanten 14 und den Kränzen 4, 6. Auf diese Weise bildet jede Kante 14 einen Teil einer Lippe 2?., die sich in Richtung auf den zugehörigen Rotor erstreckt und die das Medium daran hindert, aus dem Raum 18 zur Einlaßöffnung 13 zu strömen.
Von der Einlaßöffnung 13 erstreckt sich ein Kanal 23 nach unten zu einer Stelle zwischen dem einen Ende der Rotoren und der zugehörigen Endwand des Gehäuses, um einen Druckausgleich in gewissen Taschen herbeizuführen, die im Eingriff sbereich zwischen den Rotoren vorhanden sein können, bevor diese Taschen in radialer Richtung mit der Einlaßöffnung in Verbindung treten. Die in Fig. 1 bis 3 eingetragenen Pfeile, die keine Bezugszeichen tragen, zeigen die Strömungsrichtung des Mediums im Kompressor.
Der in den Figuren 7 bis 12 gezeigte Kompressor des Zimmern-Typs hat drei Rotoren 31, 32, 33, die um zugehörige Achsen 34, 35, 36 drehbar in einem Gehäuse 37 gelagert sind. Der Rotor 31 ist mit schraubenlinienförmigen Nuten 38 versehen, die in eine kreiszylindrische umhüllende Fläche 39 eingearbeitet sind. Der Rotor 31 arbeitet zusammen mit den Rotoren 32 und 33, die als Scheiben mit Zähnen 40 ausgebildet sind. Die Zähne 40 des Rotors 33 stehen im Eingriff mit den Nuten 38 in einer Eingriffszone 41, zu denen benachbart eine Einlaßöffnung 42 ange-
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ordnet ist, über wo'Jcho das Medium in die Ansaugkammern 43 in den Nuten 38 gesaugt wird. Das Medium wird über eine Kante 44 der Einlaßöffnung in die Ansaugkammern 43 geleitet. Wenn sich der Rotor 31 in der durch Pfeile 45 gezeigten Richtung dreht, unterbricht eine Kante 46 der Einlaßöffnung die Verbindung zwischen der jeweiligen Ansaugkammer 43 und der Einlaßöffnung. Danach findet die Verdichtung des Mediums dadurch statt, daß die Arbeitskammer in der Nut gegen die Zähne 40 des Rotors 32 zusarnmengcdrückt wird, bis die Arbeitskammer in Verbindung mit der Auslaßöffnung 47 tritt, über welche das verdichtete Medium aus dem Kompressor heraustritt Der eben beschriebene Arbeitsvorgang findet in der oberen Hälfte des Kompressors in Figur 7 statt. Die untere Hälfte des Kompressors ist genauso aufgebaut wie die obere Hälfte, und es findet in ihr der gleiche, eben beschriebene Arbeitsablauf statt.· Das Medium wird durch eine Einlaßöffnung an der Scheibe des Rotors 32 angesaugt und gegen die Zähne AO der Scheibe des Rotors 33 gepreßt.
Die Kanten 44 und 46 sind dicht an dem Kranz 48 angeordnet, damit angesaugtes Medium nicht zu der Einlaßöffnung 42 zurückströmen kann. Die Einlaßöffnung 42" hat eine Größe, gesehen in Richtung auf den Rotor 31 gemäß Fig. 11, die im wesentlichen übereinstimmt mit der Summe der Querschnittsflächen ii^-B. der Nuten 38, in welche das Medium unter der Kante 44 hinweg angesaugt wird. Dadurch wird erreichI, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums beim Durchströmen der Einlaßöffnung und beim Hereinströmen in die Nuten 3H im wesentlichen gleich groß ist, was minimale Strömungsverluste bei der Einführung des Mediums in die Nuten zur Folge hat.
Um die Reibungsverluste zwischen den Kränzen 48 und dem Kompressorgehäuse 37 in den Teil 41J des Gehäuses zu vermindern, in welchem die Ansaugkammern 43 noch mit der Einlaßöffnung in Verbindung stehen und die Kränze daher
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nicht gegen das Gehäuse abdichten, müssen, ist hier der radiale Abstand zwischen dor inneren Wand 53 des Gehäuses 37 und den Kränzen 48 im Bereich zwischen den Kanten 50, 51 und 52 wesentlich größer als der radiale Abstand zwisehen der Kante 44 und den Kränzen 48.. Die Kante 44 bildet so einen Teil einer Lippe 54, die sich in Richtung auf den Rotor erstreckt und die das Medium daran hindert, aus dem Raum 49 zu der Einlaßöffnung 42 zu strömen.
Die Rotoren 32 und 33 rotieren in den durch die entsprechenden Pfeile 56 bzw. 57 angezeigten Richtungen. Die weiteren Pfeile in Fig. 7 und 10, die koine Bozugnzeichen haben, zeigen die Strömungsrichturig dos Mediums im Kompressor.
Die Einlaßöffnung 42 wird ferner durch eine Kante 55 begrenzt, die sich parallel zu der Scheibe des Rotors 33 und der Achse 34 des Rotors 31 erstreckt, und zwar sowohl dicht an der Scheibe des Rotors 33 als auch dicht an den Kränzen 48 des Rotors 31.
Die oben beschriebenen Einlaßöffnungen 13 und 42 für die Einführung des Mediums radial in den Kompressor können auch mit einer Einlaßöffnung für eine axiale Einführung des Mediums in den Kompressor kombiniert werden.
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Claims (4)

  1. 20
    30
    Patentansprüche
    Rotationskompressor mit mindestens zwei Rotoren (2, 3; 31, 32, 33)* die in einem Gehäuse (1; 37) eingeschlossen sind und von denen ein erster Rotor (2; 31) eine Mohrzahl von Kränzen (4; 48) mit zwischen diesen liegenden Nuten (5; 38) trägt, die sich im wesentlichen schraubenlinienförmig und parallel um den Rotor erstrecken und in die vorstehende Teile (6; 40) eines zweiten Rotors (3; 33) innerhalb einer Eingriffszone (12; 41) eingreifen, welche vorstehenden Teile (6; 40) das eine Ende einer Ansaugkammer (15; 43) bilden, die in der entsprechenden Nut (5; 38) zum Ansaugen des vom Kompressor zu verdichtenden Mediums gebildet wird, und mit einer Einlaßöffnung (13; 42) für die Zufuhr des Mediums zu den Ansaugkammern, welche Einlaßöffnung radial außerhalb des ersten Rotors (2; 31) gebildet wird und die begrenzende Kanten hat, die nahe an den Kränzen liegen, wobei ein erster Teil (16; 46) dieser Kanten derart ausgebildet ist, daß er bei Rotation der Rotoren die Verbindung zwischen den Ansaugkammern und der Einlaßöffnung unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (13; 42) an die Eingriffszone (12; 41) angrenzt, daß ein zweiter Teil (14; 44) der genannten Kanten der Einlauf öffnung, welc?ier Teil sich an den ersten Teil (16; 46) der genannten Kanten anschließt, sich im wesentlichen parallel mit der Achse (8; 34) des ersten Rotors über mehrere Ansaugkammern in die Nuten des ersten Rotors erstreckt, daß bei Drehung der Rotoren das Medium unter dem zweiten Teil (14; 44) der genannten Kanten der Einlaßöffnung hindurch in die Ansaugkammern gesaugt wird und daß die Einlaßöffnung eine Größe hat, welche im wesentlichen übereinstimmt mit der Summe der Querschnittsflächen (A^-Ayj B^-Bj der
    /2
    Nuten, in die das Medium unter dem zweiten Teil (14; 44) der genannten Kanten der Einlauföffnung entlang angesaugt wird.
  2. 2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (21 53) der inneren Wand des Gehäuses (1; 37), der gerade vor den Einlaufkammern (15; 43) liegt, soweit diese mit der Einlaßöffnung (13; 42) in Verbindung stehen, in einem wesentlich größeren radialen Abstand von den Kränzen angeordnet ist, als der zweite Teil (14; 44) der Kanten der Einlaßöffnung, und daß diener zweite Teil als Lippe (22; 54) geformt ist, die sich in Richtung auf die Kränze erstreckt.
  3. 3. Kompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Rotor (3) drehbar um eine Achse (9) angeordnet ist, die parallel zur Rotationsachse (8) des ersten Rotors (2) verläuft, bei dem die vorstehenden Teile aus Kränzen (6) bestehen, die sich mit zwischen ihnen liegenden Nuten (7) im wesentlichen schraubenlinienförmig und parallel um den zweiten Rotor erstrecken, bei dem die Nuten des zweiten Rotors ebenfalls Ansaugkammern (15) bilden, deren eines Ende in der Eingriffszone von dem entsprechenden Kranz (4) des ersten Rotors gebildet wird, und bei dem eine gemeinsame Einlaßöffnung (13) für die Zufuhr von Medium zu den Ansaugkammern in den Nuten beider Rotoren vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (14) der genannten Kanten der Einlaßöffnung auf beiden Seiten der Eingriffszone (12) angeordnet sind.
  4. 4. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der zweite Rotor (33) die Gestalt einer ebenen Scheibe mit Zähnen (40) hat, welche drehbar um eine Achse (36) angeordnet ist, die senkrecht zu der Rotationsachse
    (34) des ersten Rotors (31) verläuft, und bei dem die
    ; -: : : '-'■■': 17.8.1982 ; -: . : . 21 149" P
    vorstehenden Teile von den Zahnen (40) der Scheibe gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Einlaßöffnung einen dritten Teil (55) haben, der sich parallel zu der Ebene der Scheibe des Rotors (33) und zu der Achse (34) des ersten Rotors (31) erstreckt, und zwar sowohl nahe der Scheibe des Rotors (33) als auch nahe den Kränzen (48) des ersten Rotors (3D.
DE19823233322 1981-09-15 1982-09-08 Rotationskompressor Granted DE3233322A1 (de)

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