EP0024006B1

EP0024006B1 - Rotationskolbengebläse

Info

Publication number: EP0024006B1
Application number: EP80104452A
Authority: EP
Inventors: Werner Ing. grad Gössling
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-08-09
Filing date: 1980-07-29
Publication date: 1984-10-17
Also published as: ATE9924T1; DE2932266B1; EP0024006A1; DE2932266C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine, insbesondere Gebläse mit einem eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung für ein Arbeitsmedium aufweisenden Gehäuse, mit einem innerhalb dieses Gehäuses drehbar angeordneten Rotor, der aus einer auf der einen Seite des Gehäuses um eine Drehachse drehbar gelagerten Antriebswelle einer an dieser befestigten Scheibe, einer Mehrzahl von an ihren einen Enden von dieser getragenen, im wesentlichen durch die Mitte von jeweiligen Förderschaufeln verlaufenden Achsen und einem sich auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses befindenden, die anderen Enden der Achsen tragenden ringförmigen Bauteil besteht, und mit einem innerhalb des Rotors, jedoch exzentrisch zur Antriebswelle auf einem an der entgegengesetzten Seite des Gehäuses befestigbaren Achszapfen frei drehbar gelagerten Führungsteil, das die Förderschaufeln so lenkt, daß die sich zwischen benachbarten Förderschaufeln, dem Gehäuse und dem Führungsteil befindenden Zwischenräume bei jeder vollen Umdrehung ein größt- und ein kleinstmögliches Volumen einnehmen.
Der Zweck solcher Gebläse, die nach der Verdrängungsmethode arbeiten und deren Betrieb auch bei großer Herstellungsgenauigkeit nicht ohne Reibungsverluste möglich ist, liegt darin, Gase, wie in der Hauptsache Luft, gegen Druckhöhen zu fördern, die durch Schleuderkraft- (Radial-) oder Propeller- (Axial-) Ventilatoren mit wirtschaftlich anwendbaren Drehzahlen nicht mehr erreichbar sind.
Eine Rotationskolbenmaschine dieser Art ist aus der US-A 1 385 084 bekannt. Nachteilig bei dieser bekannten Maschine sind die Tatsachen, daß die Förderschaufeln in Öffnungen in einem zylinderförmigen Bauteil angeordnet sind, das einen erheblichen Strömungswiderstand darstellt, daß der Rotor im wesentlichen nur an einer Seite gelagert ist, daß die Laufeigenschaften des ringförmigen Bauteiles nicht zufriedenstellend : sind, und daß die Abdichtung der Seitenkanten _' der Förderschaufeln, die an den feststehenden Seiten des Gehäuses vorbeilaufen, schwierig ist.
Eine sehr ähnliche Anordnung ist in der DE-A 2616322 beschrieben und unterscheidet sich von der Anordnung gemäß der US-A 1 385 084 hauptsächlich darin, daß das Führungsteil nicht frei drehbar gelagert ist, sondern während der Drehung des Rotors mitgeschleppt wird, und daß der Achszapfen kein getrenntes Bauteil, sondern ein einheitliches Teil des Gehäuses darstellt. Auch diese Anordnung ist mit den oben erwähnten Nachteilen behaftet.
Schließlich sind weitere ähnliche Anordnungen in der FR-A 975 985 dargestellt. Bei einer ersten Ausführungsform sind zwei im wesentlichen gleiche Rotorscheiben vorhanden, so daß die Achsen für die Förderschaufeln gleichmäßig abgestützt sind. Bei dieser ersten Ausführung werden jedoch die Achsen an den radial inneren Enden der Förderschaufeln angeordnet, so daß diese beträchtlichen Zentrifugal- und Druckkräften ausgesetzt sind. Bei einer weiteren Ausführung laufen zwar die Achsen durch die Mitte der jeweiligen Schaufeln, bei dieser Ausführung ist jedoch der Rotor nur einseitig gelagert. Bei beiden Ausführungen laufen die Seitenkanten der Förderschaufeln an feststehenden Flächen vorbei, was eine zufriedenstellende Abdichtung der Schaufelkanten ohne Reibungsverluste schwierig macht. Weiterhin werden bei beiden Ausführungen die schwenkbar angeordneten umlaufenden Förderschaufeln durch in einem Steuergehäuse vorgesehene Steuerhebel, die ein außermittig zur Drehachse der Antriebswelle angebrachtes feststehendes zylindrisches Führungsteil abtasten, gelenkt. Hierdurch tritt eine ständige Reibung der umlaufenden Steuerhebel am feststehenden Führungsteil auf und im übrigen ist die Steuerwirkung der Steuerhebel verhältnismäßig ungenau.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der eingangs genannten Anordnung zu beseitigen und insbesondere das Abdichten der Förderschaufeln gegenüber dem Gehäuse zu vereinfachen und die Reibungsverluste zu verringern. Gleichzeitig soll eine mechanisch stabile Anordnung geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das ringförmige Bauteil in Form einer zweiten Scheibe ausgebildet ist, und daß die beiden Scheiben sich über den gesamten Schwenkbereich der Förderschaufeln erstrecken.
Auf diese Weise werden die Achsen für die Förderschaufeln an deren beiden Enden gleichmäßig abgestützt und die Tatsache, daß die Scheiben sich mit dem Rotor drehen, ermöglicht eine einfache und reibungsarme Abdichtung der Seitenkanten der Förderschaufeln. Gleichzeitig wird die vorteilhafte Wirkung des frei drehbaren Führungsteiles, an dem die Schaufeln durch die Fliehkraft und den Förderdruck dicht anliegen, beibehalten, das eine sich mitdrehende Begrenzung der zwischen benachbarten Förderschaufeln gebildeten Zwischenräume darstellt und dadurch die Förderschaufeln direkt und sicher lenkt.
Bevorzugt wird die zweite Scheibe auf einem am Achszapfen vorgesehenen, mit der Antriebswelle koaxialen Schaft gelagert. Der Achszapfen wird auch bevorzugt im Gehäuse zur Verstellung drehbar um die genannte Drehachse angeordnet.
Auf diese Weise kann die Position des Führungsteiles im Gehäuse nach Lösen der Befestigung für den Achszapfen und durch Drehen desselben verstellt werden, womit jeweils eine geringstmögliche Spaltbreite zu erzielen ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Anmeldungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt im einzelnen :

Figur 1 die schematische Schnittdarstellung eines nach der Erfindung gestalteten Rotationskolbengebläses, und
Figur 2 den in Fig. 1 angegebenen Schnitt A-B.

Wie aus den Abbildungen hervorgeht, besteht das Rotationskolbengebläse aus einem Gehäuse 10, das eine Einlaßöffnung 11 und eine Auslaßöffnung 12 für das Arbeitsmedium, dessen Strömungsrichtung durch die Pfeile 13 angedeutet ist, aufweist. Innerhalb dieses Gehäuses befindet sich ein drehbar angeordneter Rotor 14, welcher aus einer auf der einen Seite des Gehäuses 10 um eine Drehachse 15 drehbar gelagerten Antriebswelle 16, einer an dieser befestigten Scheibe 17, einer Mehrzahl von an ihren einen Enden von der Scheibe 17 getragenen, im wesentlichen durch die Mitte von jeweiligen Förderschaufeln 18 verlaufenden Achsen 19 und einem sich auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses 10 befindenden, die anderen Enden der Achsen tragenden ringförmigen Bauteil in Form einer zweiten Scheibe 20 besteht.
Innerhalb des Rotors 14, jedoch exzentrisch zur Antriebswelle 16 befindet sich ein auf einem an der entgegengesetzten Seite des Gehäuses 10 befestigten Achszapfen 21 frei drehbar gelagertes Führungsteil 22. Das Führungsteil 22 lenkt die Förderschaufeln 18 so, daß die sich zwischen benachbarten Förderschaufeln, dem Gehäuse und dem Führungsteil befindenden Zwischenräume 23 bei jeder vollen Umdrehung ein größt-und ein kleinstmögliches Volumen einnehmen. Da also die Antriebswelle 16 des Rotors 14 und der die Drehachse des zylindrischen Führungsteils 22 darstellende Achszapfen 7 gegeneinander versetzt sind, findet eine Luftförderung in der der Fig. 1 zu entnehmenden Pfeilrichtung 13 statt.
Die beiden Scheiben 17 bzw. 20 erstrecken sich dabei über den gesamten Schwenkbereich der Förderschaufeln.
Die zweite Scheibe 20 ist auf einem am Achszapfen 21 vorgesehenen mit der Antriebswelle 16 koaxialen Schaft 24 gelagert.
Der Achszapfen 21 ist am Gehäuse durch die Mutter 25 lösbar befestigt. Zur Verstellung des Achszapfens wird die Mutter 25 gelöst und der Achszapfen um die Drehachse 15 gedreht.
Die außerhalb ihres Schwerpunktes gelagerten Förderschaufeln 18 legen sich aufgrund der Fliehkraftwirkung mit ihren abgerundeten leichteren Enden 26 an das zylindrische Führungsteil 22 an. Letzteres ergibt demnach eine sich mitdrehende Begrenzungsfläche der Zwischenräume 23, ohne daß eine nennenswerte Reibung der Förderschaufeln 18 am Führungsteil 22 zustande kommt. Hierbei ist die Gewichts- und Flächenverteilung der Förderschaufeln 18 in Bezug auf ihre jeweiligen Achsen 19 so gewählt, daß die Förderschaufeln infolge der Fliehkraft nur geringfügig, infolge des Gegendruckes des Fördermediums jedoch in höherem Maße an das zylindrische Führungsteil 2 angedrückt werden.
Wie ersichtlich, weist das Gehäuse 10 zwei in Draufsicht im wesentlichen quadratische Seiten 27 auf.

Claims

1. Rotationskolbenmaschine, insbesondere Gebläse mit einem eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung (11, 12) für ein Arbeitsmedium aufweisenden Gehäuse (10), mit einem innerhalb dieses Gehäuses drehbar angeordneten Rotor (14), der aus einer auf der einen Seite des Gehäuses (10) um eine Drehachse (15) drehbar gelagerten Antriebswelle (16), einer an dieser befestigten Scheibe (17), einer Mehrzahl von an ihren einen Enden von dieser getragenen, im wesentlichen durch die Mitte von jeweiligen Förderschaufeln (18) verlaufenden Achsen (19) und einem sich auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses (10) befindenden, die anderen Enden der Achsen tragenden ringförmigen Bauteil (20) besteht, und .mit einem innerhalb des Rotors (14), jedoch exzentrisch zur Antriebswelle (16) auf einem an der entgegengesetzten Seite des Gehäuses (10) befestigbaren Achszapfen (21) frei drehbar gelagerten zylindrischen Führungsteil (22), das die Förderschaufeln (18) so lenkt, daß die sich zwischen benachbarten Förderschaufeln (18), dem Gehäuse (10) und dem Führungsteil (22) befindenden Zwischenräume (23) bei jeder vollen Umdrehung ein größt- und ein kleinstmögliches Volumen einnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Bauteil in Form einer zweiten Scheibe (20) ausgebildet ist, und daß die beiden Scheiben (17, 20) sich über den gesamten Schwenkbereich der Förderschaufeln (19) erstrecken.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe (20) auf einem am Achszapfen (21) vorgesehenen mit der Antriebswelle (16) koaxialen Schaft (24) gelagert ist.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Achszapfen (21) im Gehäuse (10) zur Verstellung drehbar um die genannte Drehachse (15) angeordnet ist.

4. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichts- und Flächenverteilung der Förderschaufeln (18) in Bezug auf ihre jeweiligen Achsen (19) so gewählt ist, daß die Förderschaufeln (18) infolge der Fliehkraft nur geringfügig, infolge des Gegendruckes der Fördermediums jedoch in höherem Maße an das zylindrische Führungsteil (22) angedrückt werden.

5. Rotationskolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten (27) des Gehäuses (10) in Draufsicht im wesentlichen quadratisch sind, so daß sich eine würfelartige Form der Maschine ergibt und daß die Einlaßöffnung (11) und die Auslaßöffnung (12) auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuses liegen.