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Drehkolbenverdichter mit den Läufer drehbeweglich durchdringendem
Schaufelkolben Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbengebläse und ähnliche Maschinen
jener Bauart, bei welcher zwei umlaufende Körper -Läufer und Schaufelkolben - sich
zwischen zwei Wandungen um zwei zueinander geneigte Achsen bewegen und dadurch eine
Relativbewegung gegeneinander ausführen, wobei der Läufer mit den Gehäusewandungen
durch Berührung längs einer Linie die Förderräume bildet. Da bei derartigen Gebläsen
durchgehende Schaufelkolben verwendet werden können- und daher keine freien Fliehkräfte
in den Schaufelkolben auftreten und da auch die Schaufelkolben, deren Schwerpunkt
sich in einer Ebene bewegt, bei ihrer Relativbewegung gegen den Läufer keinen Beschleunigungskräften
unterworfen sind, so können diese Maschinen mit sehr hohen Drehzahlen betrieben
werden.
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Bei den bisher bekanntgewordenen Vorschlägen für den Bau ähnlicher
Maschinen als Expansionsmaschinen oder Pumpen ist die Anordnung in der Regel so
getroffen, daß der Schaufelkolben durch die ebenen Seitenwände, an welchen er entlang
gleitet, um seine Achse hin und her geschoben wird. Dabei sind große Reibungsverluste
und rasche Abnutzung unvermeidlich. Man hat zur Verringerung der Reibung und Abnutzung
auch bereits vorgeschlagen, den Schaufelkolben mittels besonderer, starr mit ihm
verbundener ringförmiger Führungen an den Gehäusewandungen anliegen zu lassen; da
aber hierbei keine Beweglichkeit des Schaufelkolbens gegenüber den Drehachsen vorhanden
ist, sind Klemmungen unvermeidlich und ein einwandfreier Betrieb überhaupt nicht
möglich. Für Expansionsmaschinen ähnlicher Bauart, bei welchen der Schaufelkolben
angetrieben wurde, wurde auch bereits der Vorschlag gemacht, Schaufelkolben und
Läufer durch besondere Lager in der Ebene um ihre Drehachse festzuhalten. Der Schaufelkolben
besitzt jedoch bei dieser Anordnung keine Schwenkbarkeit um seine Längsmittelachse;
er muß deshalb im Läuferschlitz außer der hin und her gehenden Bewegung noch eine
Schwenkbewegung ausführen und deshalb durch federnde Dichtungsleisten abgedichtet
werden. Eine Lag(5rung des Schaufelkolbens im Läufer mit Zapfen zwecks Aufnahme
der Kräfte zwischen Schaufelkolben und Läufer ist bei dieser Anordnung nicht möglich.
Die Dichtungsleisten haben erhöhte Reibung zur Folge; die Schaufelkolbenflächen
müssen hierbei geschmiert werden, ganz besonders auch deshalb, weil der Läufer bei
jeder Umdrehung gegenüber dem Schaufelkolben beschleunigt und verzögert wird.
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Gegenstand der Erfindung ist gleichfalls ein Drebkolbengebläse der
erwähnten Bauart, bei welchem Schaufelkolben und Läufer, unabhängig von den Gehäusewandungen,
je durch besondere, zweckmäßig nahe den Achsen gelegene -Lager abgestützt und dadurch
zwangläufig in der Ebene um ihre Drehachse festgehalten sind. Um die Schaufelkolbenflächen
hierbei stets parallel zur
Läuferachse und damit auch zu den Schlitzwandungen
zu halten und dadurch eine Abstützung des Schaufelkolbens im Läufer durch einen
Zapfen zu ermöglichen, ist der Schaufelkolben erfindungsgemäß um seine Längsmittelachse
schwenkbar ausgeführt. Er wird hierzu zweckmäßig durch einen in seiner Längsmittelachse
liegenden besonderen Zapfen geführt, der seinerseits von einem in geeigneter Weise
im Gehäuse geführten Arm gefaßt ist. Wird zugleich, wie dies im Patent 568 898 näher
beschrieben ist, der Schaufelkolben mit Spiel im Läufer gelagert, derart, daß die
Kräfte zwischen Schaufelkolben und Läufer unmittelbar durch im Läufer gelagerte,
am Schaufelkolben befestigte Zapfen aufgenommen werden, so ist der Schaufelkolben
von allen Reibungskräften entlastet und bedarf, abgesehen von den Lagerstellen an
seinen Zapfen, überhaupt keiner Schmierung. Die gesamte Reibungsarbeit wird dadurch
außerordentlich gering, der Wirkungsgrad und die Lebensdauer dementsprechend hoch.
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Die Figuren zeigen an Hand. schematischer Darstellungen einige Ausführungsbeispiele
derartiger Gebläse mit weiteren Einzelheiten, die nachstehend kurz beschrieben sind.
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In Fig. @i und 2 ist im Längs- und Querschnitt ein Drehkolbengebläse
dargestellt, bei welchem sich der Schaufelkolben d bzw. dessen Mittellinie zwischen
den beiden den Läufer d längs je einer Linie berührenden Gehäusewandungen bi und
b2 um die Achse x-x dreht. Im Läufer selbst bewegt sich der Schaufelkolben um die
Wellenzapfen h, h. In der Längsmittelachse des Schaufelkolbens ist der Zapfen
o angebracht. Dieser Zapfen o ist durch einen Arm p gefaßt, der mit den in der Gehäusenabe
gelagerten Führungsringen q fest verbunden ist. Ein Beispiel für die.Ausführung
dieses Teiles p-q ist aus Fig. 3 und q. zu ersehen. Die Führungsringe q drehen sich
ebenfalls um die Achse x-x. Dadurch wird auch die Welle o und damit die Schaufelkolbenmittellinie
zwangläufig in einer zur Achse x-x senkrechten Umlaufebene festgehalten. Der Schaufelkolben
wird also durch die Führungsringe q mit Hilfe- des Armes p und der Welle o um die
Achsex-x zwischen den beiden seitlichen Wandungen b1, b2 geführt, wobei er seine
Relativbewegung gegen den Läufer ausführt. Auf diese Weise wird eine Reibung des
Schaufelkolbens an den Seitenwandungen vermieden.
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Außer der Drehung um die Achse x-x muß der Schaufelkolben noch eine
Schwenkung um seine Längsmittellinie ausführen. Zu diesem Zwecke wird der Zapfen
o entweder mit dem Schaufelkolben aus einem Stück ausgeführt oder fest in ihm gelagert.
und im Arm p beweglich gelagert oder umgekehrt im Arm p fest und im Schaufelkolben
beweglich angeordnet.
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Fig.5 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Schaufelkolben nur
auf einer Seite durch den Arm p und den Lagerring q geführt wird.
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Bei der Ausführung nach Fig.6 ist der Arm p, der den Schaufelkolben
in seiner Drehebene festhält, zugleich als Wellenzapfen ausgebildet, der in dem
Lagerdeckel-r drehbar gelagert ist. Während ferner gemäß Fig. i und 5 die Läuferwelle
d1, a2 zwecks Durchführung des Armes p zu den Führungsringen q geschlitzt ist, ist
nach Fig. 6 der Läuferwellenstummel auf. der rechten Seite hohl ausgeführt, so daß
der Arm p nach außen zu seiner Lagerung geführt werden kann.
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Bei den in den Fig. i, 2, 5, 6 gezeigten Gebläsen ist der Schaufelkolben
mit senkrecht zu seiner Längsmittelachse liegenden Zapfen h im Läufer schwenkbar
gelagert, wobei er mit seinen Seitenflächen im Läufer gleitet (s. Fig. 2). Fig.
7 zeigt demgegenüber eine Anordnung, bei welcher sich der Schaufelkolben, wie bereits
oben erwähnt ist, frei den Gehäusewandungen folgend mit Spiel s im Läufer bewegt,
wobei die Schaufeldrücke durch die Zapfen. h aufgenommen bzw. durch sie übertragen
werden. Bei dieser Ausführung ist der- Schaufelkolben selbst überhaupt keinen Reibungskräften
unterworfen; sämtliche auf ihn wirkende Kräfte werden von den Zäpfen h und o aufgenommen
bzw. auf ihn ausgeübt. Der Schaufelkolben selbst bedarf keiner Schmierung, nur die
Wellen 1z und o müssen in ihren Lagern geschmiert werden.