EP0578853B1 - Rotary machine with conjugated profiles in continuous contact - Google Patents
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- EP0578853B1 EP0578853B1 EP92112084A EP92112084A EP0578853B1 EP 0578853 B1 EP0578853 B1 EP 0578853B1 EP 92112084 A EP92112084 A EP 92112084A EP 92112084 A EP92112084 A EP 92112084A EP 0578853 B1 EP0578853 B1 EP 0578853B1
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- EP
- European Patent Office
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- rotors
- stator
- profiles
- machine
- rotor
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
- F01C1/12—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F01C1/126—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with elements extending radially from the rotor body not necessarily cooperating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/003—Systems for the equilibration of forces acting on the elements of the machine
- F01C21/006—Equalization of pressure pulses
Definitions
- the present invention relates to a rotary machine which can be used as a compressor for suppressible media, as a pump for non-suppressible liquids, or as a motor operated by suppressible or non-suppressible media.
- the invention relates to a machine whose rotary chambers are delimited by a surface of a stator and the surfaces of two or more counter-rotating rotors (or “rotating pistons") which have conjugate profiles.
- the rotation of the rotors is synchronized by means of gears located on the outside of the machine.
- Roots compressor two runners have two or three protrusions with straight or helical generatrices; the compression chamber is defined by the body of the stator and the protrusions of one of the rotors; therefore the compression ratio is 1 and the compression takes place because of the backflow of the medium and in an irregular manner.
- Such a machine the efficiency of which is lower than that of the machines in which the compression is at least partially gradual, is only used in the case of very low compression ratios.
- Compressor “Waade” it is similar to the previous compressor. Partial compression in the compression chambers can be achieved in this compressor by the design of the projections of the rotors, as a result of which the compression ratio can be adjusted by changing the width of the inlet opening; its compression ratio can reach 3.
- Compressor “Bicera” the compression ratio of this compressor can be changed during operation by changing the position of the inlet openings. The application of this machine is currently tentative.
- Compressor “Lysholm” or screw compressor it is with two rotors equipped with helical projections, the profiles of which are unequal: one of the profiles is convex, the second is concave.
- the helical line between two successive protrusions of one of the stators and one of the rotors is divided into two chambers by contact with the protrusion of the second stator. As the rotors rotate, this contact moves axially between a first end of the stator in which the input opening is located and a second end in which the output opening is arranged; therefore the volume of the chamber gradually decreases.
- This compressor is used to generate compressed air with compression ratios up to 5 and flow rates up to 6 m 3 x sec -1 .
- Compressor “Hunter” in the course of delivery of the agent from the entrance to the exit, one of the two rotors safely causes the tightness; the active member consists of the second rotor, which is equipped with projections running in contact with the walls of the outside of the stator and a stable inner member.
- the same can be used as compressors, pumps or motors operated by suppressible or non-suppressable media.
- the machine described in this document has no common or triple contact on the edge of the stator.
- DE - A 677 150 relates to a rotary lobe pump in which the inlet and outlet slots "t” and “u” are arranged in the end walls of the housing in the region of the recesses “e” so that they can be controlled by these recesses during operation.
- the outlet slots “t” are connected to the line “w” through the line "v”, while the outlet slots “u” are connected to the line "x” through the lines "y”.
- the pump works in the following way:
- the rotating bodies "b” and “b 1 " rotate in the direction indicated by the arrows in Fig.l. As they move away from the position shown, which marks the beginning of the suction stroke, the volume enclosed by the wings on the inlet side is increased and the conveying means; Air, gas or the like is sucked in through the slots "t". At the same time, the volume enclosed between the other sides of the wing pistons is reduced, so that the charge sucked in in the previous working stroke is compressed.
- This pump is equipped with rotors with a simple projection; therefore the stator is not isolated from the outside of the machine.
- FR-A-2 593 857 shows a pump for gases or liquids which is made up of two cylindrical cavities existing housing includes; the cavities are interconnected and each contain a helical rotor; each of the rotors includes an axis which passes through the walls of the housing and is connected to a pinion; the pinions mesh with each other and the movements of the motor transmitted to one of the pinions cause the rotors to rotate in opposite directions; the housing includes two openings on the wall opposite the pinion, one of the openings for suction and the second for outflow; in the 0 ° position the two openings are closed by the rotors; the pump is reversible by simply reversing the direction of rotation.
- This pump has a single tooth and does not allow progressive pressure drops that serve to increase volumetric efficiency.
- GB-2137696 describes a capsule pump with two shafts comprising: a cavity, two rotors contained in the cavity which rotate with the shafts, each of the rotors being provided with a shoulder and a notch cut; the pump also has an inlet opening and a first outlet opening, which is located at the front end of the cavity and which works together with one of the rotors through which it is controlled so that an internal compression of the medium to be pumped takes place; finally the pump is equipped with a second outlet opening which works together with a pressure relief valve.
- the pump of this document has the same drawbacks as the pump described in FR-A-2 593 857.
- FR - A 2 109 922 shows a compression system comprising two compressors which are used for the step-like compression of a medium.
- the high pressure stage has a cavity with a compression chamber and two intersecting bores in which a main rotor and a valve rotor are contained, each of the rotors having a hub from which at least one radial tooth rises.
- a cavity is provided in the area of the tooth, which enables the passage of a tooth of the other rotor in the course of a contact of the contours of the rotors, the contact serving for the tightness between the rotors.
- Another compressor forms a low-pressure stage and has a cavity with at least one compression chamber, and movable compression means in the cavity to compress the medium.
- the system comprises inlet openings and outlet openings in the high pressure stage, inlet openings and outlet openings in the low pressure stage, a connection between the outlet opening of the low pressure stage and the inlet opening of the high pressure stage and driving means which actuate the compression means of the high pressure stage to compress the medium according to the successive stages.
- the machine described in this document has no common or triple contact on the edge of the stator.
- the independent claim emphasizes the shape of the protrusions of the rotors, the edges of which are rounded so that no sharp connecting edge is obtained.
- this feature denies the possibility of having a triple touch under the edge caused by the intersection of the two cylinders, the edge of a first rotor and the edge of a second rotor.
- a rotary machine with high volumetric efficiency can be obtained in which a series of pressure drops between the high pressure area and the low pressure area prevents the uncontrolled leakage of the medium to the outside of the machine or from the high pressure area to the low pressure area.
- the invention seeks to remedy this.
- the invention solves the problem of creating a rotary machine with conjugated profiles in continuous contact.
- the following result can be achieved: the tip of the tooth of one rotor leaves contact with the inner wall of the stator at the same time that the tooth comes into contact with the tip of the tooth of the other rotor; an angular position is confirmed at this moment in which there is a triple contact between the teeth and the edge of the stator.
- the advantages achieved by using the invention are that the uncontrolled leakage of the medium to the outside of the machine or from the high pressure area to the low pressure area is prevented by a pressure drop between the high pressure area and the low pressure area.
- a secondary line for connecting one of the chambers, in which an irregular pressure value for the operation of the machine occurs, is preferably to one of the lines mentioned.
- the secondary line connects an inlet opening with a chamber with variable volume, the secondary line with a throttle valve for determining the flow of the medium supplied by the chamber to one of the lines mentioned, in order to limit the pressure of the medium at the start of the working cycle.
- each of the connecting edges of a rotor begins rotating in a common cavity of adjacent hollow cylinders at the same time that it comes into contact with the side surface of the adjacent rotor.
- the figures represent a rotating machine with conjugated profiles in continuous contact as well as structural and functional parts of the same machine.
- a rotary machine 1 essentially consists of a stator 2 located in a central plate 3 and two side plates 4 and 5, which include the central plate 3.
- a drive 8 ensures the rotation of the shaft 6, to which it is attached.
- Two toothed wheels 9 and 10 engage with each other to synchronize the rotary movements of the shafts 6 and 7.
- a first rotor 11 rotates with the shaft 6 and a second rotor 12, which is adjacent to the first rotor 11, rotates with the shaft 7, the rotors 11 and 12 being located in a cavity 13 of the central plate 3; the stator 2 is formed from the middle plate 3 and from the side plates 4 and 5.
- the cavity 13 shows the cavity 13 in which the rotors 11 and 12 rotate in opposite directions; the cavity 13 consists of two hollow cylinders 14 and 15, the axes of symmetry of which are parallel to the axis of symmetry of the stator 2.
- the rotor 11 rotates in the hollow cylinder 14 and the rotor 12 rotates in the hollow cylinder 15.
- the hollow cylinders 14 and 15 are interspersed with one another such that the rotor 11 in the hollow cylinder 15 and the rotor 12 rotate in the hollow cylinder 14 in the course of rotation and at certain angular positions.
- the rotors 11 and 12 are in opposite directions; their directions of rotation are indicated by the arrows F 1 and F 2 .
- An intake line 16 connects the cavity 13 to an inlet opening equipped with a filter (not shown), which ensures that a medium enters the machine.
- An exit opening 17 made in the plate 4 is located in a predetermined position of the hollow cylinder 14. Such an exit opening, not shown, is made in the plate 5. From this and from the outlet opening 17 begins an outflow line 18 which is connected to a user or to a container for the medium used.
- exit opening (not shown) is not designated in the wake.
- the hollow cylinder 15 is connected to the suction line 16 by a secondary line 19, the first end 20 of which opens into the hollow cylinder 15 and the second end 21 into the suction line 16.
- a throttle valve 22 is provided in the secondary line 19 for controlling the flow of the medium through the same secondary line 19.
- a groove 23 is provided for connecting the suction line 16 to a part of the cavity 13; the purpose of this connection is explained below.
- the rotor 12 has first and second sides 24 and 25 which slide on walls 26 and 27 with very little friction; the walls 26 and 27 each belong to the plates 4 and 5 and delimit the cavity 13 by two surfaces which are perpendicular to the axis of symmetry of the same cavity 13. This prevents undesired leakage of the medium during the operation of the machine.
- the rotors 11 and 12 have the same profiles, the design of which is selected such that the same rotors are in continuous contact during their rotation in order to limit chambers with variable volume, the chambers driving the medium during the rotation of the rotors, compressing them and let it expand.
- Such a profile is formed from an involute connected to a trochoid.
- the profiles of the rotors 11 and 12 each comprise two identical involute contours E 1 , E 2 , E 3 and E 4 and two identical trochoid contours T 1 , T 2 , T 3 and M 4 .
- the involute contour E 1 is located in the rotor 11 between an edge C 1 and a connection point R 1 , the trochoid contour T 1 extends between the connection point R 1 and an edge C 2 ; the involute contour E 2 is arranged between the edge C 2 and a connection point R 2 , and the trochoid contour T 2 is provided between the connection point R 2 and the edge C 1 .
- the involute contour E 3 is located in the rotor 12 between an edge C 3 and a connection point R 3 , the trochoid contour T 3 extends between the connection point R 3 and an edge C 3 ; the involute contour E 4 is arranged between the edge C 4 and a connection point R 4 , and the trochoid contour T 4 is provided between the connection point R 4 and the edge C 4 .
- Figures 4 to 8 explain the operation of the machine 1 in successive angular positions of the rotors 11 and 12 in the course of their synchronized rotary movements.
- the line 16 is connected to the chamber 28 with variable volume; the chamber 28 is located. between the contours E 1 and T 1 of the rotor 11, the contours E 3 e T 3 of the rotor 12 and the side wall 29 of the stator 2.
- the edges C 1 and C 4 of the rotors 11 and 12 are in contact with the side wall 29 ; the medium contained in the chamber 30 has been compressed since the volume of the chamber 30 is smaller than the volume of the chamber 28, the chamber 30 being between the contours E 2 and T 2 of the rotor 11 and the contours E 4 e T 4 of the rotor 12 and the side wall 29 of the stator 2.
- the rotor 11 closes the outlet opening 17 connected to the outflow line 18 and the groove 23 connects the line 16 to a chamber 31 with variable volume, which by touching the edge C 2 with the contour T 4 and the contour E 2 with the contour E. 4 is limited.
- the pressure of the medium in the chamber 31 remains constant in the suction value in order to prevent the resistances caused by excessive expansion, since the chamber 31 tends in the directions F 1 and F 2 during the rotation of the rotors 11 and 12. to stretch.
- the angular position shown in FIG. 5 was achieved by synchronized rotation of the rotors 11 and 12 in the directions F 1 and F 2 .
- the medium previously contained in the chamber 28 is in two chambers 28a and 28b, the chamber 28a and 28b each by the contours E 1 and T 1 of the rotor 11, the contours E 3 and T 2 of the rotor 12 and will limit the wall 29 of the stator 2.
- the pressure of the medium contained in the chambers 28a and 28b is equal to the pressure of the medium which was previously found in the chamber 28, since the total volume of the chambers 28a and 28b is equal to the volume of the chamber 28.
- the pressure of the medium in the chamber 30a is greater than the pressure of the medium previously contained in the chamber 30, since the volume of the chamber 30a is less than the volume of the chamber 30, the chamber 30a being defined by the contours T 2 and E 4 in mutual contact, the edge C 1 and C 2 and the wall 29 with which the edge C 1 and C 2 are in contact is limited.
- the chamber 30a is delimited by the contours E 2 e T 2 and E 4 . In this operating state, the pressure of the medium contained in the chamber 30 reaches its maximum value because the rotor 11 has not yet opened the outlet opening 17.
- the angular position shown in FIG. 6 was achieved by a further synchronized rotation of the rotors 11 and 12 in the directions F 1 and F 2 . Because of this rotation, the opening is opened by the rotor 11 so that medium then flows from the chamber 30b to the outflow line 18. In this operating state, the total volume of the chambers 28a and 28b has not changed, so that the pressure value of the medium has remained constant.
- the edges C 1 and C 3 are in mutual contact to prevent undesired leakage from the outlet opening 17 in order to achieve the maximum volumetric efficiency, the contact in the connecting edge of the hollow cylinder 14 with the hollow cylinder 15 in which the chambers 28 and 30 are variable Part of the stator containing the volume.
- the chamber 30b is delimited by the contours E 2 and T 2 , the edge C 1 of the rotor 11 and the edge C 2 of the rotor 12 in the course of the mutual contact of the contours E 2 , T 2 and E 4 , T 4 .
- the angular position shown in FIG. 7 was achieved by a further synchronized rotation of the rotors 11 and 12 in the directions F 1 and F 2 .
- the chamber 30c is connected to the suction pipe 16; in addition, chambers 28a and 28b are assembled to form a single chamber 28c in which the pressure value of the medium is equal to the pressure value of the medium in the separate chambers 28a and 28b.
- the outlet opening 17 is connected to the chamber 30c, which is limited by the contact of the edge C 3 with the contours E 2 and T 2 and the contours E 2 , T 2 and E 4 , T 4 .
- the medium thus opens into the outflow line 18 with a pressure value that is hardly greater than the pressure value of the user or the container.
- the volume of the chamber 30c is smaller than the volume 30b of FIG. 6, but the pressure of the medium does not increase because the rotor 11 has opened the outlet opening.
- the angular position shown in FIG. 8 was achieved by a further synchronized rotation of the rotors 11 and 12 in the directions F 1 and F 2 .
- the compression of the medium contained in the chamber 28c begins.
- the throttle valve 22 is actuated, which controls the flow of the medium supplied from the chamber 28c to the suction line 16 until the edge C 4 the end 20 of the line 19 as the rotor 11 rotates in the direction of F 1 .
- the reduction in the volume of the chamber 30d continues until the rotor 11 exits the outlet closes again.
- the edge C 1 is in contact with the connection point R3. Such contacts occur between the edge C3 and the connection point R1 and so on in order to achieve an operation of the machine with low noise and wear.
- a circulation machine was thus created by means of which the mutual separation of chambers with variable volume is achieved in order to prevent leakage of the medium to parts with low pressure in any angular position of the rotors.
- Appropriate dimensions and positions of the groove 23 can be used to achieve controlled leakage paths in order to prevent undesired pressure differences in the various applications of the machine with non-suppressable liquids.
- each of the edges C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 , C 6 is with two contours E 1 , T 1 , E 2 , T 2 , E 3 , T 3 , E 4 , T 4 , E 5 , T 5 , E 6 , T 6 connected by a circular contour K 1 , K 2 , K 3 , K 4 , K 5 and K 6 , which on the side wall 29 of one of the hollow cylinders 14 or 15 to maintain a primary Tightness slides, each of the circular contours having two separate connecting edges W 1 , W 2 , W 3 , W 4 , W 5 , W 6 , C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 , C 6 .
- each of the rotors 11, 12 has three involute contours E 1 , E 2 , E 3 and three trochoid contours T 1 , T 2 , T 3 .
- the two rotors are the same as the previous rotors.
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umlaufmaschine, die als Verdichter für unterdrückbare Medien, als Pumpe für nicht unterdrückbare Flüßigkeiten, oder als durch unterdrückbare oder nicht unterdrückbare Medien betriebter Motor anwendbar ist.The present invention relates to a rotary machine which can be used as a compressor for suppressible media, as a pump for non-suppressible liquids, or as a motor operated by suppressible or non-suppressible media.
Besonders betrifft die Erfindung eine Maschine, deren Drehkammern durch eine Fläche eines Stators und die Flächen von zwei oder mehreren gegenläufigen Läufern (oder "drehenden Kolben") begrenzt wird, die conjugierte Profile aufweisen. Die Synchronisierung der Drehbewegungen der Läufer ist mittels Getriebe erhaltet, die sich in der Außenseite der Maschine befinden.In particular, the invention relates to a machine whose rotary chambers are delimited by a surface of a stator and the surfaces of two or more counter-rotating rotors (or "rotating pistons") which have conjugate profiles. The rotation of the rotors is synchronized by means of gears located on the outside of the machine.
Derartige Maschine sind zahlreich; im Gefolge sind die wichigsten Maschine schematisch beschrieben:Such machines are numerous; The most important machines are described schematically below:
Verdichter "Roots": Zwei Läufer weisen zwei oder drei Vorsprünge mit geraden oder schraubenförmigen Erzeugenden auf; die Verdichtungskammer ist durch den Körper des Stators und den Vorsprünge eines der Rotor begrenzt; deshalb ist das Verdichtungsverhältnis 1 und geht die Verdichtung wegen des Rückflusses des Mediums und in unregelmäßiger Weise vor. Eine derartige Maschine, deren Wirkungsgrad niedriger als jener der Maschinen ist, bei welchen die Verdichtung wenigstens teilweise gradweise vorgeht, ist nur im Fall von sehr niedrigen Verdichtungsverhältnissen benützt."Roots" compressor: two runners have two or three protrusions with straight or helical generatrices; the compression chamber is defined by the body of the stator and the protrusions of one of the rotors; therefore the compression ratio is 1 and the compression takes place because of the backflow of the medium and in an irregular manner. Such a machine, the efficiency of which is lower than that of the machines in which the compression is at least partially gradual, is only used in the case of very low compression ratios.
Verdichter "Waade": er ist dem vorangehenden Verdichter ähnlich. In diesem Verdichter läßt sich eine Teilverdichtung in den Verdichtungskammern durch die Gestaltung der Vorsprünge der Rotore erreichen, dadurch ist das Verdichtungsverhältnis durch die Änderung der Weite der Eingangsöffnung einstellbar; sein Verdichtungsverhältnis kann den Wert 3 erreichen.Compressor "Waade": it is similar to the previous compressor. Partial compression in the compression chambers can be achieved in this compressor by the design of the projections of the rotors, as a result of which the compression ratio can be adjusted by changing the width of the inlet opening; its compression ratio can reach 3.
Verdichter "Bicera": das Verdichtungsverhältnis dieses Verdichters ist im Laufe des Betriebs durch die Änderung der Stelle der Eingangsöffnungen veränderlich. Die Anwendug dieser Maschine ist z.Z. versuchmäßig.Compressor "Bicera": the compression ratio of this compressor can be changed during operation by changing the position of the inlet openings. The application of this machine is currently tentative.
Verdichter "Lysholm" oder Schraubenverdichter: er ist mit zwei Läufern mit schraubenförmigen Vorsprüngen ausgestattet, deren Profile ungleich sind: eines der Profile ist konvex, das zweite ist konkav. Die schraubenförmige Leitung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vorsprüngen eines der Statore und eines der Läufer ist in zwei Kammern durch die Berührung mit dem Vorsprung der zweiten Stators geteilt. Im Laufe des Drehens der Rotore bewegt sich diese Berührung axial zwischen einem ersten Ende des Stators, in dem sich die Eingangsöffnung befindet , und einem zweiten Ende, in dem die Ausgangsöffnung angeordnet ist; deshalb vermindert sich der Rauminhalt der Kammer stufenweise. Dieser Verdichter ist zur Erzeugung der Preßluft mit Verdichtungsverhältnissen bis 5 und Durchflüssen bis 6 m3 x sec-1 angewandt.Compressor "Lysholm" or screw compressor: it is with two rotors equipped with helical projections, the profiles of which are unequal: one of the profiles is convex, the second is concave. The helical line between two successive protrusions of one of the stators and one of the rotors is divided into two chambers by contact with the protrusion of the second stator. As the rotors rotate, this contact moves axially between a first end of the stator in which the input opening is located and a second end in which the output opening is arranged; therefore the volume of the chamber gradually decreases. This compressor is used to generate compressed air with compression ratios up to 5 and flow rates up to 6 m 3 x sec -1 .
Verdichter "Jäger": im Laufe der Lieferung des Mittels von dem Eingang an den Ausgang verursacht einer der zwei Rotore die Dichtigkeit sicher; das Wirkglied besteht aus dem zweiten Rotor, der mit in Berührung mit den Wänden der Außenseite des Stators und eines standfesten Innenglieds laufenden Vorsprüngen ausgestattet ist.Compressor "Hunter": in the course of delivery of the agent from the entrance to the exit, one of the two rotors safely causes the tightness; the active member consists of the second rotor, which is equipped with projections running in contact with the walls of the outside of the stator and a stable inner member.
Mit dazu zweckmäßigen Änderungen in den Abmessungen der oben genannten Maschine sind dieselben als Verdichter, Pumpen oder durch unterdrückbare oder nicht unterdrückbare Medien betriebte Motore anwendbar.With appropriate changes in the dimensions of the above-mentioned machine, the same can be used as compressors, pumps or motors operated by suppressible or non-suppressable media.
Die oben genannten Maschine weisen die folgenden Nachteile auf:
- Mängel an Dichtigkeit; im Laufe ihrer Drehens sind die Rotore nicht in kontinuierlicher gegenseitiger Berührung; daraus bestehen ungewünschte Lecke, die besonders für die Verdichter für unterdrückbare Medien sehr schädlich sind, da den mechanischen und volumetrischen Wirkungsgrade verkleinern;
- Lack of tightness; in the course of their rotation, the rotors are not in continuous mutual contact; this results in undesired leaks, which are particularly harmful for the compressors for suppressible media, since the mechanical and volumetric efficiency are reduced;
Geräusch in der Bedienung; besonders bei den Kapselmaschine (z. B. bei dem Verdichter "Roots") verursacht die Pulsation des Mediums ein besichtliches Geräusch, das nur durch die Verwendung einer teueren Schaldämpferanlage beseitigbar ist.Operating noise; especially in the case of the capsule machine (for example in the "Roots" compressor), the pulsation of the medium causes an audible noise which can only be eliminated by using an expensive silencer system.
DE-A-2 062 007 beschreibt eine Umlaufmaschine mit conjugierten Profilen in kontinuierlicher Berührung, die folgende Glieder umfaßt:
- einen Stator, dessen erster Teil an einer Ansaugleitung und dessen zweiter Teil an einer Ausflussleitung für ein Medium angeschlossen sind; wobei die Ausflussleitung an einem Benützer oder einem Behälter angeschlossen ist;
- eine Mehrzahl an anliegenden und in Synchronisierung gegenläufenden Rotoren, die sich in einem Hohlraum des Stators befinden, wobei die Rotore das Medium von der Ansaugleitung an die Ausflussleitung liefern; jeder der Rotore befindet sich in einem in dem Hohlraum enthaltenen Hohlzylinder, wobei zwei anliegende Hohlzylinder in dem Mittelteil des Stators zur Bildung zwei Kanten und eines gemeinsamen Hohlraums miteinander durchsetzt sind, in dem sich die Rotore in einer bestimmten Winkelstellung drehen;
- Synchronisierungsmittel zur Synchronisierung der Drehbewegungen der Rotore;
- und wobei die Rotore Seitenflächen aufweisen, die aus ersten Profilen und aus zweiten Profilen bestehen, die sich im Laufe des Drehens der Rotore in kontinuierlicher Berührung bleiben lassen, um Kammern mit veränderlichem Rauminhalt in dem Stator zu begrenzen, wobei die Kammern das Medium im Laufe des Drehens der Rotore treiben, verdichten und sich ausdehnen lassen.
- a stator, the first part of which is connected to an intake line and the second part of which is connected to an outflow line for a medium; the outflow line being connected to a user or a container;
- a plurality of adjacent and synchronously opposing rotors which are located in a cavity of the stator, the rotors delivering the medium from the suction line to the outlet line; each of the rotors is located in a hollow cylinder contained in the cavity, two adjacent hollow cylinders being interspersed in the central part of the stator to form two edges and a common cavity in which the rotors rotate in a certain angular position;
- Synchronization means for synchronizing the rotary movements of the rotors;
- and wherein the rotors have side surfaces consisting of first profiles and second profiles that can remain in continuous contact as the rotors rotate to define variable volume chambers in the stator, the chambers maintaining the medium during the Rotate the rotors, compress them and allow them to expand.
Diese Strukturen entsprechen jenen, die in dem einleitenden Teil des Anspruchs 1 der vorliegenden Anmeldung dargestellt sind.These structures correspond to those set out in the introductory part of
Die in diesem Dokument beschriebene Maschine weist keine gemeinsame oder dreifache Berührung an der Kante des Stators auf.The machine described in this document has no common or triple contact on the edge of the stator.
DE - A 677 150 betrifft eine Drehkolbenpumpe bei welcher die Ein-und Auslaßschlitze "t" und "u" in den Stirnwandungen des Gehäuses im Bereich der Aussparungen "e" so angeordnet sind, daß sie im Betriebe von diesen Aussparungen gesteuert werden können. Die Auslaßschlitze "t" stehen durch die Leitung "v" mit der Zuleitung "w" in Verbindung, während die Auslaßschlitze "u" durch die Leitungen "y" mit der Ableitung "x" verbunden sind.DE - A 677 150 relates to a rotary lobe pump in which the inlet and outlet slots "t" and "u" are arranged in the end walls of the housing in the region of the recesses "e" so that they can be controlled by these recesses during operation. The outlet slots "t" are connected to the line "w" through the line "v", while the outlet slots "u" are connected to the line "x" through the lines "y".
Die Pumpe arbeitet in folgender Weise:The pump works in the following way:
Die Drehkörper "b" und "b1" drehen sich in der durch die Pfeile in Fig.l angegebenen Richtung. In dem Maß, wie sie sich von der gezeichnet Stellung, die den Beginn des Saughubes bezeichnet, entfernen, wird das Volumen, das durch die Flügel auf der Eintrittsseite eingeschlossen ist, vergrößert und das Fördermittel; Luft, Gas o. dgl., wird durch die Schlitze "t" angesaugt. Gleichzeitig wird das zwischen den anderen Seiten der Flügelkolben eingeschlossene Volumen verringert, so daß die im vorhergehenden Arbeitshub angesaugte Ladung zusammengedrückt wird.The rotating bodies "b" and "b 1 " rotate in the direction indicated by the arrows in Fig.l. As they move away from the position shown, which marks the beginning of the suction stroke, the volume enclosed by the wings on the inlet side is increased and the conveying means; Air, gas or the like is sucked in through the slots "t". At the same time, the volume enclosed between the other sides of the wing pistons is reduced, so that the charge sucked in in the previous working stroke is compressed.
Erreicht bei weiterer Drehung die linke Kante der Aussparung "e" des linken Drehkörpers den Auslaßschlitz "u", dann wird die zusammengepreßte Ladung in die Ableitung gefördert. Nachdem der Flügelkolben d die Auslaßschlitze a abgedeckt hat, ist der Verdichtungshub beendet. Die Stellung der Flügelkolben entspricht dann der Stellung der Fig.l, nur daß jetzt die Kolben nach unten gerichtet sind.When the left edge of the recess "e" of the left rotating body reaches the outlet slot "u" during further rotation, the compressed load is conveyed into the discharge line. After the wing piston d has covered the outlet slots a, the compression stroke is ended. The position of the wing piston then corresponds to the position of Fig.l, only that the pistons are now directed downwards.
Diese Pumpe ist mit Rotoren mit einfachem Vorsprung ausgestattet; deshalb ist der Stator nicht isoliert von der Außenseite der Maschine.This pump is equipped with rotors with a simple projection; therefore the stator is not isolated from the outside of the machine.
FR-A-2 593 857 zeigt eine Pumpe für Gase oder Flüssigkeiten, die ein aus zwei zylinderförmigen Hohlräumen bestehendes Gehäuse umfaßt; die Hohlräume sind mit einander verbunden und enthalten jeder einen schraubenförmigen Rotor; jeder der Rotore umfaßt eine Achse, welche die Wände des Gehäuses durchquert und an einem Ritzel angeschlossen ist; die Ritzel greifen untereinander ein, und die Bewegungen des Motors, die einem der Ritzel übertragen sind, verursachen das gegenläufende Drehen der Rotore; das Gehäuse umfaßt zwei Öffnungen an der den Ritzel gegenüberliegenden Wand, eine der Öffnungen dient für das Ansaugen und die zweite für den Ausfluß; in der Stellung 0° werden die beiden Öffnungen durch die Rotore geschlossen; die Pumpe wird durch die einfache Umkehr der Drehrichtung umkehrbar.FR-A-2 593 857 shows a pump for gases or liquids which is made up of two cylindrical cavities existing housing includes; the cavities are interconnected and each contain a helical rotor; each of the rotors includes an axis which passes through the walls of the housing and is connected to a pinion; the pinions mesh with each other and the movements of the motor transmitted to one of the pinions cause the rotors to rotate in opposite directions; the housing includes two openings on the wall opposite the pinion, one of the openings for suction and the second for outflow; in the 0 ° position the two openings are closed by the rotors; the pump is reversible by simply reversing the direction of rotation.
Diese Pumpe weist einen einzigen Zahn auf, und erlaubt keine progressive Druckgefälle, die zur Erhöhung des volumetrischen Wirkungsgrades dienen.This pump has a single tooth and does not allow progressive pressure drops that serve to increase volumetric efficiency.
GB - 2137696 beschreibt eine Kapselpumpe mit zwei Wellen, die umfaßt: einen Hohlraum, zwei in dem Hohlraum enthaltenen Rotore, die sich mit den Wellen drehen, wobei jeder der Rotore mit einem Ansatz und einem Kerbschnitt ausgestattet ist; außerdem weist die Pumpe eine Eingangsöffnung auf, und eine erste Ausgansgöffnung, die sich am Stirnende des Hohlraums befindet, und die zusammen mit einem der Rotore arbeitet, durch welche sie so gesteuert ist, daß eine innere Verdichtung des zu pumpenden Mediums stattfindet; schließlich ist die Pumpe mit einer zweiten Ausgansgöffnung ausgestattet, die zusammen mit einem Entlüftungsventil des Druckes arbeitet.GB-2137696 describes a capsule pump with two shafts comprising: a cavity, two rotors contained in the cavity which rotate with the shafts, each of the rotors being provided with a shoulder and a notch cut; the pump also has an inlet opening and a first outlet opening, which is located at the front end of the cavity and which works together with one of the rotors through which it is controlled so that an internal compression of the medium to be pumped takes place; finally the pump is equipped with a second outlet opening which works together with a pressure relief valve.
Die Pumpe dieses Dokuments weist die selben Nachteile der Pumpe auf, die in FR-A-2 593 857 beschrieben ist.The pump of this document has the same drawbacks as the pump described in FR-A-2 593 857.
FR - A 2 109 922 zeigt eine zwei Verdichter umfassende Verdichtungsanlage, die für die stufenartigen Verdichtung eines Mediums dienen.FR - A 2 109 922 shows a compression system comprising two compressors which are used for the step-like compression of a medium.
Die Hochdruckstufe weist einen Hohlraum mit einer Verdichtungskammer auf, und zwei überschneidenden Bohrungen, in denen ein Hauptrotor und ein Ventil-Rotor enthalten sind, wobei jeder der Rotore eine Nabe aufweist, aus der sich mindestens ein Radialzahn erhebt.The high pressure stage has a cavity with a compression chamber and two intersecting bores in which a main rotor and a valve rotor are contained, each of the rotors having a hub from which at least one radial tooth rises.
Im Bereich des Zahnes ist ein Hohlraum vorgesehen, der den Durchgang eines Zahnes des anderen Rotors im Laufe einer Berührung der Konturen der Rotore ermöglicht, wobei die Berührung für die Dichtheit zwischen den Rotoren dient.A cavity is provided in the area of the tooth, which enables the passage of a tooth of the other rotor in the course of a contact of the contours of the rotors, the contact serving for the tightness between the rotors.
Ein weiterer Verdichter bildet eine Niederdruckstufe und weist einen Hohlraum mit mindestens einer Verdichtungskammer auf, und bewegliche Verdichtungsmittel in dem Hohlraum zur Verdichtung des Mediums.Another compressor forms a low-pressure stage and has a cavity with at least one compression chamber, and movable compression means in the cavity to compress the medium.
Außerdem umfaßt die Anlage Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen in der Hochdruckstufe, Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen in der Niederdruckstufe, eine Verbindung zwischen der Ausgangsöffnung der Niederdruckstufe und der Eingangsöffnung der Hochdruckstufe und Mitnehmmittel, die die Verdichtungsmittel der Hochdruckstufe zur Verdichtung des Mediums gemäß der aufeinanderfolgenden Stufen betätigen.In addition, the system comprises inlet openings and outlet openings in the high pressure stage, inlet openings and outlet openings in the low pressure stage, a connection between the outlet opening of the low pressure stage and the inlet opening of the high pressure stage and driving means which actuate the compression means of the high pressure stage to compress the medium according to the successive stages.
Die in diesem Dokument beschriebene Maschine weist keine gemeinsame oder dreifache Berührung an der Kante des Stators auf.The machine described in this document has no common or triple contact on the edge of the stator.
EP-A-456 352 betrifft eine Umlaufmaschine mit conjugierten Profilen in kontinuierlicher Berührung, welche einen Körper eines Stators umfaßt; innerhalb des Körpers befinden sich zwei zylindrische Bohrungen, die sich überschneiden; ein Eingang, der mit beiden Bohrungen verbunden ist, sorgt für den Eintritt des Mediums mit niedrigem Druck in den Körper, und ein Ausgang; der in einer oder mehreren Grundwanden des Körpers angeordnet ist, dient für den Auslaß des Mediums mit Hochdruck aus dem Körper; ein erster und ein zweiter Rotore mit zwei Vorsprüngen sind vorgesehen, wobei jeder der Rotore in einem Hohlraum montiert ist, und wobei die Drehbewegungen der Rotore synchronisiert sind;
- der erste Rotor weist ein Schließungsglied auf, das den Ausgang periodisch schließt, damit der Hochdruck erhalten und das Medium mit Hochdruck aus dem Körper ausgelassen wird;
- jeder der Vorsprünge des Rotors weist eine strahlige Verbindungskante auf, so daß der Rand des Rotors nicht schneidend ist.
- the first rotor has a closure member which periodically closes the outlet to maintain high pressure and to discharge the medium at high pressure from the body;
- each of the projections of the rotor has a radiating connecting edge so that the edge of the rotor is not cutting.
Deshalb hebt der unabhängige Anspruch die Gestalt der Vorsprünge der Rotore hervor, deren Ränder gerundet sind, damit keine scharfe Verbindungskante erhalten wird.Therefore, the independent claim emphasizes the shape of the protrusions of the rotors, the edges of which are rounded so that no sharp connecting edge is obtained.
Tatsächlich verneint dieses Merkmal die Möglichkeit eine dreifache Berührung unter der Kante, die durch das Überschneiden der beiden Zylinder verursacht wird, die Kante eines ersten Rotors und die Kante eines zweiten Rotors zu haben.In fact, this feature denies the possibility of having a triple touch under the edge caused by the intersection of the two cylinders, the edge of a first rotor and the edge of a second rotor.
In diesem wie in dem übrigen z.Z. vorliegenden Stand der Technik sind keine Umlaufmaschinen vorgesehen, die Rotore in kontinuierlicher Berührung aufweisen, welche geeignet sind, eine dreifache Berührung unter der Kante, die durch das Überschneiden der beiden Zylinder verursacht wird, die Kante eines ersten Rotors und die Kante eines zweiten Rotors zu erhalten; auch die Gestalt der Rotore ist z.Z. aus dem vorliegenden Stand der Technik nicht entnehmbar.In this, as in the rest of the current state of the art, no rotary machines are provided which have rotors in continuous contact which are suitable, a triple contact under the edge caused by the intersection of the two cylinders, the edge of a first rotor and the edge of a second rotor too receive; the shape of the rotors is also currently not evident from the current state of the art.
Auch die Kombination des vorangehenden Merkmales mit dem Merkmal der Rotore mit einer Mehrzahl an Zähnen oder Vorsprüngen ist z.Z. aus dem vorliegenden Stand der Technik nicht entnehmbar.The combination of the preceding feature with the feature of the rotors with a plurality of teeth or projections is also currently. cannot be inferred from the present prior art.
Durch die Kombination der beiden Merkmale läßt sich eine Umlaufmaschine mit hohem volumetrischem Wirkungsgrad erhalten, bei welcher eine Serie von Druckgefällen zwischen dem Hochdruckgebiet und dem Niederdruckgebiet die nicht gesteuerte Lecke des Mediums nach der Außenseite der Maschine oder von dem Hochdruckgebiet nach dem Niederdruckgebiet verhindert.By combining the two features, a rotary machine with high volumetric efficiency can be obtained in which a series of pressure drops between the high pressure area and the low pressure area prevents the uncontrolled leakage of the medium to the outside of the machine or from the high pressure area to the low pressure area.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.The invention seeks to remedy this.
Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Umlaufmaschine mit conjugierten Profilen in kontinuierlicher Berührung zu schaffen. Durch die Verwendung der Erfindung läßt sich das folgende Ergebnis erreichen: die Spitze des Zahnes eines Rotors verläßt die Berührung mit der Innenwand des Stators in dem selben Augenblick, bei welchem der Zahn in Berührung mit der Spitze des Zahnes des anderes Rotors kommt; wobei sich eine Winkelstellung in diesem Augenblick bewahrheitet, bei welcher eine dreifache Berührung zwischen den Zähnen und der Kante des Stators stattfindet.The invention, as characterized in the claims, solves the problem of creating a rotary machine with conjugated profiles in continuous contact. Using the invention, the following result can be achieved: the tip of the tooth of one rotor leaves contact with the inner wall of the stator at the same time that the tooth comes into contact with the tip of the tooth of the other rotor; an angular position is confirmed at this moment in which there is a triple contact between the teeth and the edge of the stator.
Die durch die Verwendung der Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß die nicht gesteuerten Lecke des Mediums nach der Außenseite der Maschine oder von dem Hochdruckgebiet nach dem Niederdruckgebiet durch eine Druckgefall zwischen dem Hochdruckgebiet und dem Niederdruckgebiet verhindert wird.The advantages achieved by using the invention are that the uncontrolled leakage of the medium to the outside of the machine or from the high pressure area to the low pressure area is prevented by a pressure drop between the high pressure area and the low pressure area.
Die erfindungsgemäße Umlaufmaschine umfaßt folgende Vorrichtungen:
- einen Stator, dessen erster Teil an einer Ansaugleitung und dessen zweiter Teil an einer Ausflussleitung für ein Medium angeschlossen sind; wobei die Ausflussleitung an einem Benützer oder einem Behälter angeschlossen ist;
- eine Mehrzahl an anliegenden und in Synchronisierung gegenläufenden Rotoren, die sich in einem Hohlraum des Stators befinden, wobei die Rotore das Medium von der Ansaugleitung an die Ausflussleitung liefern; jeder der Rotore befindet sich in einem in dem Hohlraum enthaltenen Hohlzylinder, wobei zwei anliegende Hohlzylinder in dem Mittelteil des Stators zur Bildung zwei Kanten und eines gemeinsamen Hohlraums miteinander durchsetzt sind, in dem sich die Rotore in einer bestimmten Winkelstellung drehen;
- Synchronisierungsmittel zur Synchronisierung der Drehbewegungen der Rotore;
- wobei die Rotore Seitenflächen aufweisen, die aus ersten Profilen und aus zweiten Profilen bestehen, die sich im Laufe des Drehens der Rotore in kontinuierlicher Berührung bleiben lassen, um Kammern mit veränderlichem Rauminhalt in dem Stator zu begrenzen, wobei die Kammern das Medium im Laufe des Drehens der Rotore treiben, verdichten und sich ausdehnen lassen;
- und wobei die Rotore mit einer Mehrzahl an Zähnen oder Vorsprüngen ausgestattet sind.
- wobei die Spitze des Zahnes eines Rotors die Berührung mit der Innenwand des Stators in dem selben Augenblick verläßt, in welchem der Zahn in Berührung mit der Spitze des Zahnes des anderes Rotors kommt; wobei sich eine Winkelstellung in diesem Augenblick bewahrheitet, bei welcher eine dreifache Berührung zwischen den Zähnen und der Kante des Stators stattfindet.
- a stator, the first part of which is connected to an intake line and the second part of which is connected to an outflow line for a medium; the outflow line being connected to a user or a container;
- a plurality of adjacent and synchronously opposing rotors which are located in a cavity of the stator, the rotors delivering the medium from the suction line to the outlet line; each of the rotors is located in a hollow cylinder contained in the cavity, two adjacent hollow cylinders being interspersed in the central part of the stator to form two edges and a common cavity in which the rotors rotate in a certain angular position;
- Synchronization means for synchronizing the rotary movements of the rotors;
- the rotors having side surfaces consisting of first profiles and second profiles that can be kept in continuous contact as the rotors rotate to define variable volume chambers in the stator, the chambers rotating the medium the rotor drives, compresses and can be expanded;
- and the rotors are provided with a plurality of teeth or protrusions.
- the tip of the tooth of one rotor leaving contact with the inner wall of the stator at the same time that the tooth comes into contact with the tip of the tooth of the other rotor; an angular position is confirmed at this moment in which there is a triple contact between the teeth and the edge of the stator.
Vorzugsweise ist eine Nebenleitung zum Anschliessen einer der Kammer, in der ein unregelmäßiger Druckwert für die Arbeitsweise der Maschine zustande kommt, an einer der genannten Leitungen.A secondary line for connecting one of the chambers, in which an irregular pressure value for the operation of the machine occurs, is preferably to one of the lines mentioned.
Vorteilharferweise verbindet die Nebenleitung eine Eingangsöffnung mit einer Kammer mit veränderlichem Rauminhalt, wobei die Nebenleitung mit einem Drosselventil zur Bestimmung des Durchflusses des von der Kammer an eine der genannten Leitungen gelieferten Mediums ausgestattet ist, um den Druck des Mediums am Anfang der Arbeitslaufs zu begrenzen.Advantageously, the secondary line connects an inlet opening with a chamber with variable volume, the secondary line with a throttle valve for determining the flow of the medium supplied by the chamber to one of the lines mentioned, in order to limit the pressure of the medium at the start of the working cycle.
Außerdem fängt jede der Verbindungskanten eines Rotors sein Drehen in einer gemeinsamen Hohlraum anliegender Hohlzylider in denselben Augenblick an, in dem sie mit der Seitenfläche des anliegenden Rotors in Berührung kommt.In addition, each of the connecting edges of a rotor begins rotating in a common cavity of adjacent hollow cylinders at the same time that it comes into contact with the side surface of the adjacent rotor.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Umlaufmaschine gemäß der Erfindung, unter bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt im einzelnen:
- Fig.1 einen Vertikalschnitt einer erfindungsgemäßen Maschine;
- Fig.2 einen Schnitt der Maschine mit der Fläche A-A der Fig.1;
- Fig.3 einen Schnitt der Maschine mit der Fläche B-B der Fig. 2;
- Fig.4 eine schematische Darstellung des Stators und zwei Rotore in einer ersten Winkelstellung;
- Fig.5 eine schematische Darstellung des Stators und der beiden Rotore in einer zweiten Winkelstellung;
- Fig.6 eine schematische Darstellung des Stators und der beiden Rotore in einer dritten Winkelstellung;
- Fig.7 eine schematische Darstellung des Stators und der beiden Rotore in einer vierten Winkelstellung;
- Fig.8 eine schematische Darstellung des Stators und der beiden Rotore in einer fünften Winkelstellung;
- Fig.9 eine schematische Darstellung des Stators und der beiden Rotore in einer dritten Winkelstellung;
- Fig.10 ein Dichtigkeitsglied eines Stators in vergrössertem Maßstab.
- 1 shows a vertical section of a machine according to the invention;
- 2 shows a section of the machine with the area AA of FIG. 1;
- 3 shows a section of the machine with the surface BB of FIG. 2;
- 4 shows a schematic representation of the stator and two rotors in a first angular position;
- 5 shows a schematic representation of the stator and the two rotors in a second angular position;
- 6 shows a schematic representation of the stator and the two rotors in a third angular position;
- 7 shows a schematic illustration of the stator and the two rotors in a fourth angular position;
- 8 shows a schematic illustration of the stator and the two rotors in a fifth angular position;
- 9 shows a schematic illustration of the stator and the two rotors in a third angular position;
- 10 shows a sealing member of a stator on an enlarged scale.
Die Figuren stellen eine Umlaufmaschine mit conjugierten Profilen in kontinuierlicher Berührung sowie bauliche und funktionalistischen Teile derselben Maschine.The figures represent a rotating machine with conjugated profiles in continuous contact as well as structural and functional parts of the same machine.
Gemäß Fig.1 besteht eine Umlaufmaschine 1 in wesentlichem aus einem in einer Mittelplatte 3 sich befindlichen Stator 2 und aus zwei Seitenplatten 4 und 5, die die Mittelplatte 3 umfassen. In den Platten 4 und 5 sind Lager für zwei Wellen und weitere bekannte mechanische Vorrichtungen vorgesehen, die mit Bezugsziffern nicht bezeichnet sind. Ein Antrieb 8 sorgt für das Drehen der Welle 6, an welcher er befestigt ist.According to FIG. 1, a
Zwei Zahnräde 9 und 10 greifen untereinander zur Synchronisierung des Drehbewegungen der Wellen 6 und 7 ein.Two
Ein erster Rotor 11 dreht sich mit der Welle 6 und ein zweiter Rotor 12, der dem ersten Rotor 11 anliegend ist, dreht sich mit der Welle 7, wobei sich die Rotore 11 und 12 in einem Hohlraum 13 der Mittelplatte 3 befindet; der Stator 2 ist aus der Mittelplatte 3 und aus den Seitenplatten 4 und 5 gebildet.A
Fig.2 stellt den Hohlraum 13 dar, in dem die Rotore 11 und 12 gegenläufig drehen; der Hohlraum 13 besteht aus zwei Hohlzylidern 14 und 15, deren Symmetrieachsen zu der Symmetrieachse des Stators 2 parallel sind. Im allgemeinen dreht sich der Rotor 11 in dem Hohlzylider 14 und der Rotor 12 dreht sich in dem Hohlzylider 15. In dem Mittelteil des Stators 2 sind die Hohlzylider 14 und 15 miteinander so durchsetzt, daß der Rotor 11 in dem Hohlzylider 15 und der Rotor 12 in dem Hohlzylider 14 im Laufe des Drehens und bei bestimmten Winkelstellungen drehen. Die Rotore 11 und 12 sind gegenläufig; ihre Drehungsrichtungen sind von den Pfeilen F1 und F2 bezeichnet.2 shows the
Eine Ansaugleitung 16 verbindet den Hohlraum 13 mit einer mit einem nicht dargestellten Filter ausgetatteten Eingangsöffnung, die für den Eintritt eines Mediums in die Maschine sorgt. Eine in der Platte 4 ausgefürte Ausgangsöffnung 17 befindet sich in einer vorbestimmten Stelle des Hohlzyliders 14. Eine derartige nicht dargestellte Ausgangsöffnung ist in der Platte 5 ausgeführt. Von dieser und von der Ausgangsöffnung 17 fängt eine Ausflussleitung 18 an, die an einem Benützer oder an einem Behälter für das verwendete Medium angeschlossen ist.An
Zur Vereinfachung ist die nicht dargestellte Ausgangsöffnung im Gefolge nicht bezeichnet.To simplify matters, the exit opening (not shown) is not designated in the wake.
Der Hohlzylider 15 ist mit der Ansaugleitung 16 durch eine Nebenleitung 19 verbunden, deren erstes Ende 20 in den Hohlzylider 15 und zweites Ende 21 in die Ansaugleitung 16 münden. Ein Drosselventil 22 ist in der Nebenleitung 19 zur Steuerung des Durchflusses des Mediums durch dieselbe Nebenleitung 19 vorgesehen.The
In der Platte 4 ist eine Nut 23 zur Verbindung der Ansaugleitung 16 mit einem Teil des Hohlraums 13 vorgesehen; der Zweck dieser Verbindung ist im Gefolge erklärt.In the plate 4, a
Die Nut 23 ist in der Fig.6 besser dargestellt; in dieser Figur bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten, die in den vorangehenden Figuren bezeichnet sind.The
Der Rotor 12 weist eine erste und eine zweite Seiten 24 und 25 auf, die mit einer sehr geringen Reibung auf Wänden 26 und 27 gleiten; die Wände 26 und 27 gehören je den Platten 4 und 5 und begrenzen den Hohlraum 13 durch zwei Flächen, die zur Symmetrieachse desselben Hohlraums 13 senkrecht sind. Dadurch werden ungewünschte Lecke des Medium im Laufe des Betriebs der Maschine behindert.The
Die Rotore 11 und 12 weisen gleiche Profile auf, deren Gestaltung so gewählt ist, daß dieselben Rotore im Laufe ihres Drehens in kontinuierlicher Berührung sind, um Kammern mit veränderlichem Rauminhalt zu begrenzen, wobei die Kammern das Medium im Laufe des Drehens der Rotore treiben, verdichten und sich ausdehenen lassen.The
Ein derartiges Profil ist aus einer mit einer Trochoide verbundenen Evolvente gebildet.Such a profile is formed from an involute connected to a trochoid.
Die Arbeitsweisen dieser Profile sind in den Figuren von 4 bis 8 dargestellt.The working methods of these profiles are shown in the figures from 4 to 8.
Die Profile der Rotore 11 und 12 umfassen je zwei gleiche Evolventekonturen E1, E2, E3 und E4 und zwei gleiche Trochoidekonturen T1, T2, T3 und T4.The profiles of the
In dem Rotor 11 befindet sich die Evolventekontur E1 zwischen einer Kante C1 und einem Verbindungspunkt R1, die Trochoidekontur T1 erstreckt sich zwischen dem Verbindungspunkt R1 und einer Kante C2; die Evolventekontur E2 ist zwischen der Kante C2 und einem Verbindungspunkt R2 angeordnet, und der Trochoidekontur T2 ist zwischen dem Verbindungspunkt R2 und der Kante C1 vorgesehen.The involute contour E 1 is located in the
In dem Rotor 12 befindet sich die Evolventekontur E3 zwischen einer Kante C3 und einem Verbindungspunkt R3, die Trochoidekontur T3 erstreckt sich zwischen dem Verbindungspunkt R3 und einer Kante C3; die Evolventekontur E4 ist zwischen der Kante C4 und einem Verbindungspunkt R4 angeordnet, und der Trochoidekontur T4 ist zwischen dem Verbindungspunkt R4 und der Kante C4 vorgesehen.The involute contour E 3 is located in the
Die Figuren von 4 bis 8 erklären die Arbeitsweise der Maschine 1 in aufeinanderfolgenden Winkelstellungen der Rotore 11 und 12 im Laufe ihrer synchronisierten Drehbewegungen.Figures 4 to 8 explain the operation of the
In der in der Fig.4 dargestellten Winkelstellung ist die Leitung 16 an der Kammer 28 mit veränderlichem Rauminhalt angeschlossen; die Kammer 28 befindet. sich zwischen den Konturen E1 und T1 des Rotors 11, den Konturen E3 e T3 des Rotors 12 und der Seitenwand 29 des Stators 2. Die Kanten C1 und C4 der Rotore 11 und 12 sind in Berührung mit der Seitenwand 29; das in der Kammer 30 enthaltene Medium ist verdichtet worden, da der Rauminhalt der Kammer 30 kleiner als der Rauminhalt der Kammer 28 ist, wobei sich die Kammer 30 zwischen den Konturen E2 und T2 des Rotors 11 und den Konturen E4 e T4 des Rotors 12 und der Seitenwand 29 des Stators 2 befindet. Der Rotor 11 schließt die an der Ausflussleitung 18 angeschlossene Ausgangsöffnung 17 und die Nut 23 verbindet die Leitung 16 mit einer Kammer 31 mit veränderlichem Rauminhalt, die durch die Berührungen der Kante C2 mit der Kontur T4 und der Kontur E2 mit der Kontur E4 begrenzt wird.In the angular position shown in Figure 4, the
Der Druck des Mediums in der Kammer 31 bleibt wegen dieser Verbindung stätig in dem Ansaugwert zur Verhinderung der durch eine übermäßige Ausdehnung verursachten Widerstände, da die Kammer 31 im Laufe des Drehens der Rotore 11 und 12 in den Richtungen F1 und F2.neigt, sich zu dehenen.Because of this connection, the pressure of the medium in the
Die in der Fig.5 dargestellte Winkelstellung wurde durch ein synchronisiertes Drehens der Rotore 11 und 12 in den Richtungen F1 und F2.erreicht; durch dieses Drehen befindet sich das in der Kammer 28 vorher enthaltene Medium in zwei Kammern 28a und 28b, wobei die Kammer 28a und 28b je durch die Konturen E1 und T1 des Rotors 11, die Konturen E3 und T2 des Rotors 12 und die Wand 29 des Stators 2 begrenzen werden. Der Druck des in der Kammern 28a und 28b enthaltenen Mediums ist dem Druck des Mediums gleich, das sich vorher in der Kammer 28 fand, da der Gesamtrauminhalt der Kammern 28a und 28b dem Rauminhalt der Kammer 28 gleich ist.The angular position shown in FIG. 5 was achieved by synchronized rotation of the
Der Druck des Mediums in der Kammer 30a ist größer als der Druck des vorher in der Kammer 30 enthaltenen Mediums, da der Rauminhalt der Kammer 30a kleiner als der Rauminhalt der Kammer 30 ist, wobei die Kammer 30a durch die Konturen T2 und E4 in gegenseitiger Berührung, die Kante C1 und C2 und die Wand 29, mit welcher die Kante C1 und C2 in Berührung sind, begrenzt wird. Außerdem wird die Kammer 30a durch die Konturen E2 e T2 und E4 begrenzt. In diesem Betriebszustand erreicht der Druck des in der Kammer 30 enthaltenen Mediums seinen Höchstwert, da der Rotor 11 die Ausgangsöffnung 17 noch nicht geöffnet hat.The pressure of the medium in the
Die in der Fig.6 dargestellte Winkelstellung wurde durch ein weiteres synchronisiertes Drehens der Rotore 11 und 12 in den Richtungen F1 und F2.erreicht; wegen dieses Drehens wird die Öffnung durch den Rotor 11 so geöffnet, daß dann Medium aus der Kammer 30b zu der Ausflussleitung 18 fließt. In diesem Betriebszustand ist der Gesamtrauminhalt der Kammern 28a und 28b nicht verändert, damit ist der Druckwert des Medium stätig geblieben.The angular position shown in FIG. 6 was achieved by a further synchronized rotation of the
Die Kante C1 und C3 sind in gegenseitiger Berührung zur Verhinderung ungewünschter Lecke aus der Ausgangsöffnung 17, um den maximalen volumetrischen Wirkungsgrad zu erreichen, wobei die Berührung in der Verbindungskante des Hohlzyliders 14 mit dem Hohlzylider 15 in dem die Kammern 28 und 30 mit veränderlichem Rauminhalt enthaltenden Teil des Stators vorgeht. Die Kammer 30b wird durch die Konturen E2 und T2, die Kante C1 des Rotors 11 und die die Kante C2 des Rotors 12 im Laufe der gegenseitigen Berührung der Konturen E2, T2 und E4, T4 begrenzt.The edges C 1 and C 3 are in mutual contact to prevent undesired leakage from the outlet opening 17 in order to achieve the maximum volumetric efficiency, the contact in the connecting edge of the
Die in der Fig.7 dargestellte Winkelstellung wurde durch ein weiteres synchronisiertes Drehens der Rotore 11 und 12 in den Richtungen F1 und F2.erreicht; wegen dieses Drehens ist die Kammer 30c mit der Ansaugleitung 16 verbunden; außerdem sind sich die Kammern 28a und 28b zur Bildung einer einzigen Kammer 28c versammelt, in der der Druckwert des Mediums dem Druckwert des Mediums in den getrennten Kammern 28a und 28b gleich ist. Die Ausgangsöffnung 17 steht in Verbindung mit der Kammer 30c, die durch die Berührungen der Kante C3 mit die Konturen E2 und T2 und der Konturen E2, T2 und E4, T4 begrenzt ist. Damit mündet das Medium in die Ausflussleitung 18 mit einem Druckwert, der kaum größer als der Druckwert der Benützers oder des Behälters ist. Der Rauminhalt der Kammer 30c ist kleiner als der Rauminhalt 30b der Fig.6, aber der Druck des Mediums steigert nicht, da der Rotor 11 die Ausgangsoffnung geöffnet hat.The angular position shown in FIG. 7 was achieved by a further synchronized rotation of the
Die in der Fig.8 dargestellte Winkelstellung wurde durch ein weiteres synchronisiertes Drehens der Rotore 11 und 12 in den Richtungen F1 und F2.erreicht; in diesem Betriebszustand fängt die Verdichtung des in der Kammer 28c enthaltenen Mediums an. Zur Bestimmung des Druckwerts des Mediums am Anfang seiner Verdichtung wird das Drosselventil 22 betätigt, das den Durchfluß des von der Kammer 28c an die Ansaugleitung 16 gelieferten Mediums steuert, bis die Kante C4 das Ende 20 der Leitung 19 im Laufe des Drehens des Rotors 11 in der Richtung F1 getreten hat. Die Verminderung des Rauminhalts der Kammer 30d geht weiter, bis der Rotor 11 die Ausgangsöffnung wieder schließt.The angular position shown in FIG. 8 was achieved by a further synchronized rotation of the
Durch die Fortsetzung des Drehens der Rotore 11 und 12 in der Richtungen F1 und F2 wird den in der Fig.4 dargestellten Betriebszustand wieder erreicht, aber in diesem Fall sind die Profile umgekehrt.By continuing to rotate the
5 Für einen Winkelwert des auf das Drehen des Rotors 12 bezüglichen Drehens des Rotors 11 ist die Kante C1 in Berührung mit dem Verbindungspunkt R3. Derartige Berührungen kommen zwischen der Kante C3 und dem Verbindungspunkt R1 zustande und so weiter, um eine Arbeitsweise der Maschine mit niedrigen Geräusch und Abnutzung zu erreichen.5 For an angular value of the rotation of the
Es wurde also damit eine Umlaufmaschine geschaffen, durch welche die gegenseitige Trennung von Kammern mit veränderlichem Rauminhalt erreicht wird, um Lecke des Mediums zu Teilen mit niedrigem Druck in einer beliebigen Winkelstellung der Rotore zu behindern.A circulation machine was thus created by means of which the mutual separation of chambers with variable volume is achieved in order to prevent leakage of the medium to parts with low pressure in any angular position of the rotors.
Durch dazu zweckmäßige Abmessungen und Stellungen der Nut 23 lassen sich kontrollierte Leckwege erreichen, um ungewünschte Druksverschiedenheiten in den verschiedenen Anwendungen der Maschine mit nicht unterdrückbaren Flüssigkeiten zu behindern.Appropriate dimensions and positions of the
Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angegeben werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beispielhaften Charakters handelt. So fällt auch die Anordnung, die in der Fig.9 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung wird jede der Kanten C1, C2, C3, C4,C5,C6 ist mit zwei Konturen E1,T1, E2,T2, E3,T3, E4,T4, E5,T5, E6,T6 durch eine Kreiskontur K1, K2, K3, K4, K5 und K6 verbunden, die auf der Seitenwand 29 eines der Hohlzylinder 14 oder 15 zur Erhaltung einer primären Dichtigkeit gleitet, wobei jede der Kreiskonturen zwei eigene Verbindungskanten W1, W2, W3, W4, W5, W6, C1, C2, C3, C4, C5, C6 aufweist.At this point it should be expressly stated once again that the foregoing description is only of such an exemplary character. The arrangement shown in FIG. 9 also falls. In this arrangement, each of the edges C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 , C 6 is with two contours E 1 , T 1 , E 2 , T 2 , E 3 , T 3 , E 4 , T 4 , E 5 , T 5 , E 6 , T 6 connected by a circular contour K 1 , K 2 , K 3 , K 4 , K 5 and K 6 , which on the
Außerdem weist jeder der Rotore 11, 12 drei Evolventekonturen E1, E2, E3 und drei Trochoidekonturen T1, T2, T3 auf.In addition, each of the
Bezüglich auf die übrigen Einzelheiten sind die beiden Rotore so gleich wie die vorherigen Rotoren.In terms of the rest of the details, the two rotors are the same as the previous rotors.
Claims (8)
- Rotatory machine with conjugated profiles in continuous contact, comprising the following elements:one stator (2), the first side of of said stator (2) being connected to a suction duct (16), and the second side of said stator (2) being connected to a delivery duct (18) for a fluid; said delivery duct (18) being connected to an utiliser or a tank;a plurality of adjacent rotors (11,12) counter-rotating in synchronization, which are housed in a hollow (13) of the stator (2), said rotors (11,12) sending the fluid from the suction duct (16) into the delivery duct (18); each of said rotors (11,12) being located in a hollow cylinder (14,15) housed in said hollow (13), two adjacent hollow cylinders (14,15) being introduced into the central part of the stator (2) to generate two edges and a common cavity, in which said rotors (11,12) rotate in a pre-established angular position;synchronization means (6,7) for the synchronization of the rotations of said rotors (11,12);said rotors (11,12) presenting lateral surfaces consisting of first profiles (E1,E2,E3,E4,E5,E6) and second profiles (T1,T2,T3,T4,T5,T6), which remain in continuous contact during rotation of said rotors (11,12) to delimit chambers (28,28a,28b,28c,30,30a,30b,30c,30d) with variable volume in said stator (2), said chambers (28,28a,28b,28c,30, 30a,30b,30c,30d) displacing, pressing and making expand the fluid during rotation of said rotors (11,12); andsaid rotors (11,12) being fitted with a plurality of teeth or lobes;characterised by the fact that the point of the tooth of one rotor (11) leaves the contact with the internal wall of the stator (2) in the same instant in which the tooth is brought into contact with the point of the tooth of the other rotor (12); an angular position taking place in this instant, in said angular position a triple contact among said teeth and the edge (I1) of the stator (2) occurring .
- Rotatory machine as in claim 1, characterised by the fact that each of said first profiles (E1,E2,E3,E4,E5,E6) is radiused with one of said second profiles (T1,T2,T3,T4,T5,T6) by means of a radiusing part shaped as an arc of a circle (K1,K2,K3,K4,K5,K6), each of the parts shaped as an arc of a circle (K1, K2,K3,K4,K5,K6) presenting two radiusing edges (W1,W2,W3,W4,W5,W6, C1,C2,C3,C4,C5,C6).
- Rotatory machine as in claim 2, characterised by the fact that each of said first profiles (E1,E2,E3,E4,E5,E6) is radiused with one of said second profiles (T1,T2,T3,T4,T5,T6) by means of a radiusing part shaped as an arc of a circle (K1,K2,K3,K4,K5,K6), on which the internal wall (29) of a cylindrical hollow (14,15) slides.
- Rotatory machine as in claim 1, characterised by the fact that each of said first profiles (E1,E2,E3,E4E5,E6) comprises identical contours shaped as an involute, and each of said second profiles (T1,T2,T3,T4,T5,T6) also comprises identical contours shaped as a trochoid; each of the contours shaped as an involute being radiused with the relative contour shaped as a trochoid by means of a radiusing point (R1,R2,R3,R4,R5,R6).
- Rotatory machine as in claim 1, characterised by the fact that each of said first and said second profiles (E1,E2,E3,E4,E5,E6,T1,T2,T3,T4,T5,T6) presents radiusing edges (W1,W2,W3,W4,W5,W6), which, during rotation of said rotors (11,12), are brought into contact with the lateral wall (29) of the stator (2) or with the profile of an adjacent rotor (11,12).
- Rotatory machine as in claim 1, characterised by the fact that a by pass canalisation (19) connects the suction duct (16) to a chamber (28,30,31) with variable volume; the by pass canalisation (19) being fitted with a throttle valve (22) to regulate the flow rate of the fluid sent from chamber (28, 30,31) into the suction duct (16) or the delivery duct (18) in order to define the pressure of the fluid at the begin of the working phase.
- Rotatory machine as in claim 1, characterised by the fact that the by pass canalisation (19) connects one of the chambers (31), in which an irregular value of pressure for the working of the machine occurs, to one of said suction or delivery ducts (16,18).
- Rotatory machine as in previous claims, characterised by the fact that the machine (1) can be used as a compressor for compressible fluids, as a pump for incompressible liquids, or as a motor moved by compressible or incompressible fluids.
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