DE3831283C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
- F04C2/103—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member one member having simultaneously a rotational movement about its own axis and an orbital movement
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Gerotorvorrichtung, umfassend einen
Rotor mit einer Bögen aufweisenden Gestalt, und mit Hauptwirkungs
linien zu umgebenden Statorrollen, wobei die Hauptwirkungslinien
die Linien zwischen Abschnitten von sich ausdehnenden
und sich zusammenziehenden Gerotorzellen definieren.
Es ist eine Gerotorvorrichtung bekannt (US-PS 34 24 095), bei
welcher sowohl der Stator als auch der Rotor Bögen aufweisen,
wobei die Bögen des Stators und des Rotors derart modifiziert
sind, daß ihre Flanken im wesentlichen S-förmige Gestalt haben,
so daß die Flanken der Statorbögen zu den Flanken der Rotorbögen
komplementär sind. Hierdurch soll im Betrieb als Pumpe eine
konstante Abgabemenge erhalten werden.
Es ist weiterhin eine Gerotorvorrichtung bekannt (US-PS 32 77 833),
bei welcher der Stator Bögen aufweist, während der Rotor
Zähne besitzt, die am Kopfende abgerundet sind. In jedem Rotorzahn
ist ein nach außen federbelasteter Flügelteil untergebracht,
dessen Außenende mit den Statorbögen in Berührung
tritt.
Es ist schließlich eine Gerotorvorrichtung der einleitend ge
nannten Art bekannt (US-PS 43 57 133), bei welcher der Stator
Rollen aufweist, die im Betrieb mit kontinuierlichen Bögen des
Rotors in Berührung treten. Die Gestalt der Bögen des Rotors
und der Rollen des Stators sind derart gewählt, daß gewöhnlich
konstante Berührung zwischen allen Bögen des Rotors und den
Rollen des Stators erzeugt wird. Jede einzelne Gerotorzelle
dieser Art von Vorrichtung hat daher ein begrenztes Volumen.
Die begrenzte Größe jede dieser Zellen zusammen mit der Vielzahl
von Zellen, die erforderlich ist, um die gewünschte physikalische
Kapazität für die Gerotorvorrichtung zu schaffen, wird
von der Industrie als eine diesen Vorrichtungen eigene Begrenzung
akzeptiert. Dies trifft zu, obwohl die Begrenzung zu erhöhter
Abnutzung, erhöhter Wärmeerzeugung und anderen begleitenden
Schwierigkeiten führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gerotorvorrichtung der ein
leitend genannten Art derart auszuführen, daß Gerotorzellen
größeren Volumens erhalten werden.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die
Bögen des Rotors zwischen den Hauptwirkungslinien ausgeschnitten
sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
Durch die Ausschnitte in den Bögen des Rotors wird die Größe
der Gerotorzellen wirksam vergrößert. Die erhaltene Gesamtwirkung
besteht darin, daß die Vorrichtung mehr wie eine Vorrichtung
mit einer idealen einzigen, sich ausdehnenden Zelle und
einer einzigen, sich verkleinernden Zelle arbeitet anstelle
einer Vorrichtung mit mehreren Zellen. Hierdurch wird der Wir
kungsgrad der Vorrichtung verbessert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise
erläutert.
Fig. 1 ist eine mittlere seitliche Querschnittsansicht einer
Gerotorvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Stator und
einem ausgeschnittenen Rotor.
Fig. 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittan
sicht eines ausgeschnittenen Bogens des Rotors gemäß Fig. 1,
wobei eine Statorrolle eine Kante des Ausschnitts bildet.
Fig. 3 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittan
sicht eines ausgeschnittenen Bogens des Rotors gemäß Fig. 1,
wobei eine Statorrolle die andere Kante des Ausschnitts bildet.
Fig. 4 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittan
sicht des ausgeschnittenen Bogens des Rotors gemäß
Fig. 1 mit zwei dazwischen liegenden Statorrollen.
Gemäß der Zeichnung umfaßt eine Gerotorvorrichtung 10 einen
Rotor 11 und einen Stator 12, die zwischen sich Druckzellen
13 bilden. Der Rotor 11 ist innerhalb des Stators 12 gering
fügig exzentrisch angeordnet für Umlaufbewegung in dem Stator
12. Wenn der Rotor 11 sich in dem Stator 12 dreht, treten die
Bögen 20 des Rotors 11 mit den Rollen 21 des Stators 12 in
sich änderndem Ausmaß in Berührung. Der geometrische Ort der
Berührungspunkte beim Kämmen der Bögen 20 und der Rollen 21
bestimmt Wirkungslinien 30. Gewöhnlich ändern sich diese
Wirkungslinien 30 kontinuierlich in bezug auf einen beson
deren Bogen 20, wobei sie in einem Bogen von etwa 120° bei
einer Umdrehung um den Stator 12 schwingen. Die Bögen 20
des Rotors 11 befinden sich während einer solchen Drehung
kontinuierlich mit einer Rolle 21 des Stators 12 in Berührung.
Bei der dargestellten Ausführungsform treffen die Berührungs
linien 30 an einer Stelle 33 sechs Exzentrizitäten (die An
zahl der Rotorbögen) exzentrisch zu dem Rotor.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Bögen 20 des Rotors
11 bei 25 relativ zu den Hauptwirkungslinien 31, 32 aus
geschnitten (Fig. 2 und 3). Die Hauptwirkungslinie 31
ist die Linie durch den geometrischen Ort der Kämmpunkte
der beiden Bögen, die der oberen Totpunkt-Statorrolle am
nächsten liegen, und die Hauptwirkungslinie 32 ist die Linie
durch den geometrischen Ort der Kämmpunkte der beiden Bögen,
die dem oberen Totpunkt-Bogen gegenüberliegen. Diese Linien
bestimmen zusammen die Grenzen der sich ausdehnenden und
zusammenziehenden Gerotorzellen.
Die Hauptwirkungslinie 31 ist bei der dargestellten bevor
zugten Ausführungsform die Wirkungslinie für die Statorrolle,
die der Statorrolle 21 benachbart liegt, die am oberen Totpunkt
zentrum 40 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform er
streckt sich die Kante 26 des Ausschnitts 25 von der
Stelle 23, an welcher die Hauptwirkungslinie 31 die Außenfläche
des Rotorbogens schneidet, in einem Winkel von im wesentlichen 45° mit
Bezug auf die Wirkungslinie (Fig. 2), wobei ein Verstärkungs
abschnitt 27 sich geringfügig in den Ausschnitt erstreckt.
Der Winkel von 45° führt zu einer Verteilung der Kompressions
last von der Berührungsstelle an der kritischen Wirkungslinie
über eine ausgedehnte Fläche und in diffuser Weise, und zwar
anders, als es sonst auftreten würde. Dies führt auch dazu,
das Kohlenstoffgehäuse des Rotors derart anzu
treiben, daß die Betriebslebensdauer der Vorrichtung verlängert
wird. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform (Fig.
2) unterstützt der Verstärkungsabschnitt 27 die Übertragung
und zusätzlich gewährleistet er eine gute Abdichtung an dieser
Stelle, indem er die Gestalt des Bogens 20 geringfügig zu
einer Stelle jenseits der kritischen Wirkungslinie trägt bzw.
versetzt (technisch könnte sich der Ausschnitt 25 über den
gesamten Weg zur Wirkungslinie 31 und zu der definierten
Stelle 23 erstrecken). Die Ausschnittkante 26 schafft einen
Übergang (blending) zwischen benachbarten Gerotorzellen 13
auf jeder Seite einer am oberen Totpunktzentrum angeordne
ten Statorrolle 21 (Talberührung).
Die Hauptwirkungslinie 32 ist bei der dargestellten bevor
zugten Ausführungsform (Fig. 3) die Wirkungslinie zwischen benachbarten
Statorrollen 21 mit einem Überbrückungsrotor 11. Die
Kante 28 des Ausschnitts 25 erstreckt sich von der
Stelle 24, an welcher die Hauptwirkungslinie 32 die Außenfläche
des Rotorbogens schneidet, wiederum in einem Winkel von im wesentlichen 45°.
Diese Ausschnittkante 28 schafft einen Übergang
zwischen benachbarten Gerotorzellen 13
auf jeder Seite einer Statorrolle 21, die sich in Berührung
mit der Mitte eines Bogens 20 des Rotors 11 befindet (Bogen
berührung).
Um Berührung zwischen dem Rotor 11 und dem Stator 12 an anderen
Punkten oder Stellen zu gewährleisten und die Last dazwischen
zu verteilen, wird es bevorzugt, daß die Bögen im Profil über
eine kurze Strecke (typisch 0,254 bis 2,03 mm ( 0,010 bis
0,080 Zoll)) an der definierenden oder bestimmenden Wirkungs
linie vorbei unverändert belassen werden.
Der Ausschnitt 25 vergrößert wirksam die Größe der Gerotor
zellen 13 durch Erzeugung von Übergangspunkten
innerhalb der aktiven sich ausdehnenden und zusammenziehenden
Gerotorzellen 13. Da noch Dichtungsberührung zwischen dem
Rotor und dem Stator, welche diese sich ausdehnenden und zu
sammenziehenden Zellen 13 trennt (das heißt zwischen solchen
Zellen) existiert, ist die Gesamtwirksamkeit der Vorrichtung nicht be
einträchtigt. Tatsächlich ergibt sich genau das Gegenteil.
Die Anordnung der Übergangspunkte bewirkt, daß die Vorrich
tung mehr entsprechend einer idealen Einheit aus einer einzigen
sich ausdehnenden Zelle und einer einzigen sich zusammenzie
henden Zelle arbeitet als eine Mehrzelleneinheit. Der Gesamt
fluidweg durch die Vorrichtung ist daher als Folge der Beseiti
gung der Strömungsbegrenzungen um 10% oder mehr verbessert.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.
Das betrachtete bevorzugte Ausführungsbeispiel umfaßt einen
Rotor mit sechs Bögen in einem Stator mit sieben Rollen. Die
Erfindung kann jedoch genausogut verwendet werden mit anders
gestalteten Gerotorzellenmechanismen, beispielsweise mit einem
Rotor mit dreizehn Bögen, der in einem Stator mit vierzehn
Rollen angeordnet ist. Mit einem solchen Rotor mit einer unge
raden Bogenzahl verläuft die Hauptwirkungslinie 31 durch die
Kämmpunkte der Bögen, welche die Statorrolle am oberen Tot
punktzentrum überbrücken, und die Hauptwirkungslinie 32 ver
läuft durch die Kämmpunkte der Bögen, welche dem Bogen be
nachbart liegen, welcher der Gerotorzelle am unteren Tot
punktzentrum direkt gegenüberliegt. Die Erfindung kann auch
konservativer gestaltet werden, wobei beispielsweise für das
Ausführungsbeispiel mit einem Rotor mit dreizehn Bögen die
Wirkungslinien durch die Kämmpunkte der Bögen verlaufen, die
um einen Bogen von den Bögen entfernt sind, welche die am oberen
Totpunktzentrum befindliche Statorrolle für die Linie 32 über
brücken, und wobei die Wirkungslinien um einen Bogen entfernt
liegen von dem Bogen, der der Gerotorzelle am unteren Tot
punktzentrum für die Linie 31 direkt gegenüberliegt. Diese
konservativere Gestaltung könnte auch erzeugt werden durch
Fortsetzung der erzeugten Gestalt des Ausschnitts der Bögen
über eine Strecke über die Strecke hinaus, die technisch er
forderlich ist (und dann gegebenenfalls in runder gebogener
Gestalt).
Claims (5)
1. Gerotorvorrichtung, umfassend einen Rotor (11) mit
einer Bögen (20) aufweisenden Gestalt, und mit Hauptwirkungs
linien (31, 32) zu umgebenden Statorrollen (21), wobei die
Hauptwirkungslinien die Linien zwischen Abschnitten von sich
ausdehnenden und sich zusammenziehenden Gerotorzellen (13) de
finieren,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bögen (20)
des Rotors (11) zwischen den Hauptwirkungslinien (31, 32) aus
geschnitten (bei 25) sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Ausschnitt eine erste (26) und eine zweite (28) Kante
hat, von denen die erste Kante (26) sich in einem Winkel zu der
ersten Hauptwirkungslinie (31), und die zweite Kante (28) sich
in einem Winkel zu der zweiten Hauptwirkungslinie (32) von im
wesentlichen 45° erstreckt.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (25) Übergangspunkte
zwischen Gerotorzellen (13), welche die Statorrolle (21) am
oberen Totpunktzentrum umgeben, und zwischen Gerotorzellen (13)
erzeugen, die dem Rotorbogen am unteren Totpunktzentrum gegen
überliegen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bögen (20) des Rotors (11) zwischen
einer Stelle in einem kurzen Abstand von jeder Hauptwirkungslinie
(31, 32) ausgeschnitten sind, wobei Verstärkungsabschnitte
(27) in den Bögen sich von den Hauptwirkungslinien (31, 32) in
den Ausschnitt (25) erstrecken.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der kurze Abstand im wesentlichen 0,254 bis 2,03 mm beträgt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
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