Rotorenpaar, das bestimmt ist, mit einem gasförmigen oder tropfbar Müssigen Kittel zusammenzuarbeiten. Die Erfindung betrifft ein Rotorenpaar, das bestimmt ist, mit einem gasförmigen oder tropfbar flüssigen Mittel zusammenzuarbei- ten, das zum Beispiel unter hohem Druck steht. Das Rotorenpaar ist zum Beispiel in Pumpen, Kompressoren, Messapparaten, Ge- schwindigkeitsweehselgetrieben und derglei chen verwendbar.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist nun bei dem Rotorenpaar die Anordnung ge troffen, dass ein Rotor innerhalb des andern Rotors arbeitet. Die zusammenarbeitenden Flächen weisen Vertiefungen und Vor sprünge auf, von denen je eine Vertiefung und ein Vorsprung zusammen je eine Abtei lung -bilden, wobei der eine Rotor eine Ab teilung weniger besitzt als der andere.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der paarweise zusammenarbeitenden Rotoren in einer Flüssigkeitspumpe; Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Mit tellinie Il-II der Fi.g. 1; Fig. 3 ist eine Innenansicht des Gehäuses mit den Einlass- und Auslassöffnungen für die Flüssigkeit; ' Fig. 4, 5 lind G zeigen Herstellungsarten der mit Vertiefungen und Erhöhungen ver- sehenen Arbeitsflächen;
Fig. 7 ist eine schaubildliche Ansicht eines Einsatzteils für den . innern Rotor, um Abnutzung auszugleichen; Fig. 8 zeigt ein Verfahren zum Herstel lung von Sehneidstählen für die Bearbeitung von innern Rotoren; Fig. 9 zeigt die Herstellung eines innern Rotors; Fig. 10 ist ein Schnitt nach 10-10 der Fig. B.
Die in Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Flüs sigkeitspumpe, welche ein Paar zusammen arbeitende Rotoren enthält, besitzt einen äussern Rotor 1 und einen innern Rotor 2, welehe beide mit konvex-konkaven Arbeits flächen :ausgestattet sind. Je eine konvexe und eine ihr unmittelbar benachbarte kon kave Arbeitsfläche stellen zusammen eine Abteilung des betreffenden Rotors dar. Dem Rotor 1 hat neun Abteilungen und der Rotor 2 acht.
In der Mittellinie II II (Fig. 1) liegt oben ein konvexer Vorsprung<B>3</B> des Ro- tors 2 zwischen zwei konvexen Vorsprüngen 4 und 5 des andern Rotors. An den andern Stellen berühren sich die konvexen Vor sprünge an irgend einer Stelle und gleiten bei der Drehung .aneinander vorbei.
Die Rotoren weisen Lager 6, 7 und 10 auf und drehen sich um Achsen 8 bezw. 9. Das Lager 6 dient zur Lagerung des ring förmigen Rotors 1, während die Lager 7 und 10 zur Lagerung des innern Rotors 2 dienen, der von einer Antriebswelle 1.8 getragen wird. Das Lager 6 wird von einem Zapfen 11 des Deckels 12 unterstützt. Die Lagerteile sind vorzugsweise aus gehärtetem und geschliffe nem Stahl hergestellt.
Das Gehäuse selbst besteht aus drei Tei len 12, 13, 14, die durch Bolzen zusammen gehalten werden, welche durch Öffnungen 15 der Gehäuseteile hindurchgehen. Diese Konstruktion ergibt eine gute Abdichtung, wenn die flachen, .aufeinanderliegenden Flä chen geschliffen sind.
Der ringförmige Rotor 1 ist an einer Scheibe 16 durch Schrauben befestigt, die durch Öffnungen 17 der Scheibe hindurch gehen. Die Scheibe 16 wird von dem Lager 6 auf dem Zapfen 11 getragen. Der innere Rotor 2 ist auf der Antriebswelle 18 a.ufge- keilt, welche von den Lagern 7 und 10 des hintern Gehäusedeckels 14 getragen wird. Eine Stoffbüchse 19 kann am Ende des Cyc- häuses vorgesehen sein.
Der Gehäuseteil 14 hat eine EinlassÖff- nung 20 und eine Ausla.ssöffnung 21. Die Öffnungen 20, 21 stehen unten in einem Abstand 20b voneinander, welcher Abstand der Länge einer Rotorenkammer 20a ent spricht. Der vordere Gehä.usecleekel 12 hat ähnliche Vertiefungen 20e, 21e, die mit den Öffnungen 20, 21 durch Bohrungen 22 in dem Gehäuse verbunden sind, um den Druck vor und hinter der Scheibe 16 auszugleichen.
Der Rotor 2 treibt den Rotor 1 an; der Antriebseingriff der Rotoren ist in Fig. 1 auf der rechten Seite der Mittellinie, die durch die Mittelpunkte 8 und 9 geht, zu er sehen. Alle Abteilungen des einen Rotors sind in ständigem Eingriff mit allen Abtei- Lungen des andern Rotors. Infolge der Ab nutzung der Vorsprünge würden mit der Zeit die Vorsprünge links von der Mittellinie nicht mehr in Berührung miteinander stehen und würde so ein Lecken .der Flüssigkeit stattfinden.
Um dies zu verhindern, werden Einsatz stücke 23 (Fig. 7), welche dieselbe äussere Abrundung besitzen wie die konvexen Vor sprünge, in Schlitze dieser Vorsprünge des Rotors 2 (Fig. 1) eingesetzt und durch Fe dern 24 nach aussen gedrückt. Der Druck des Druckmittels wird ebenfalls dazu benutzt, die Einsatzstücke nach .aussen zu drücken. Zn diesem Zwecke sind Schlitze 25 in den Einsatzstitcken vorgesehen. Letztere beste hen aus gehärtetem poliertem Stahl.
Ein Stift 26 in den Vorsprüngen geht lose durch eine Öffnung 2"r des Einsatzstückes hindurch und verhindert das Herausfallen desselben in der Lage links von der Mittellinie des Rotors.
Um die Rotoren herzustellen, wird zweck mässig ein runder Fräser benutzt, der densel ben Radius hat wie die konvexen Teile eines der Rotoren. zum Beispiel des innern Rotors 2. Der Fräser wird gemäss Fig. 4 um seine Achse 29 mit Schneidegeschwindigkeit ge dreht und die Achse selbst kreist um die zum äussern Rotor exzentrische Achse 9, wäh rend der zu formende Teil um die andere, zum innern Rotor exzentrische Achse 8 ge dreht wird,
wobei die Geschwindigkeiten um gekehrt proportional ztt der Anzahl der kon- vex-konkaven Abteilungen sind (in diesem Falle 8 und 9). Der Fräser kann zuerst eine Mittelöffnung in das urerkstücl-, fräsen.
wor auf er von dem Mittelpunkt 9 nach aussen ge führt wird, bis der Fräser während seiner Bewegung keine Schlingen bildet, an wel cher Stelle das Fräsen an der konvex-kon- kaven Fläche beginnt, wobei eine Kurve in die andere überläuft. Das beste Ergebnis wird. erhalten, wenn der Fräser so weit. vom Mittelpunkt entfernt ist, dass die Schlinge, welche bei der Bewegung des Fräsers gebil det wird, gerade aufhört.
Die Grösse des Ro- tors hängt bis zu einem .gewissen Grad von der Grösse des Fräsers ab. Die in den Figuren gezeigten relativen Grössen ergeben gute Re sultate.
Die Achse des Fräsers folgt in bezug auf den ringförmigen Rotor beim Formen dieses letzteren den Kurven 30 (Fig. 4). Diese Kurven unterscheiden sich von denen" wel che durch Punkte kleiner erzeugender Roll preise erzeugt werden, da die letzteren Kur ven nicht ineinander laufen. Der Fräse. kann auch den Kurven 31 folgen, deren exzentri scher Mittelpunkt bei 32 liegt. Auf diese Weise kann ein ringförmiger Stempel aus Werkzeugstahl mit acht konvex-konkaven Abteilungen geformt werden, welcher Stahl dazu benutzt werden kann, um das rohherge stellte Werkstück. für .den innern Rotor ge nau auszuschneiden.
Wenn Schneidewerkzeuge 37 (Fig. 8 und 10) zum Hobeln der innern Rotoren herge stellt werden sollen, so kann dies zum Bei spiel auf folgende Weise geschehen Die Werkstücke, aus denen die Schneide werkzeuge herzustellen sind, werden an einem Ring 32a befestigt, dessen Achse 33 acht mal um die exzentrische Achse 34 kreist, w itlirend der Ring einmal um die Achse 33 gedreht wird.
Die Achse des Fräsers 28a bleibt dabei an derselben Stelle, beschreibt jedoch infolge der Bewegung des Ringes eine :Kurve 35 in bezug auf den Ring, wodurch die konvex-konkaven Kurven 36 der Werk stücke erzeugt werden, welche Kurven den Vorsprüngen und Einbuchtungen des innern Rotors entsprechen.
Die Schneidstähle 37 werden aus Werk zeugstahl hergeslellt, welcher sich während des Härtens nicht oder unwesentlich verän dert. Sie weiden dann auf der Nabe 38 einer Fräsmaschine (Fig. 9) befestigt und benutzt, um den innern Rotor 39 auszufräsen. Eine Anzahl Werkstücke können dabei zu glei cher Zeit auf einem Dorn, wie in Fig. 9 ge zeigt, festgehalten werden.
Da die rückwär tigen Enden der Schneidstähle 37 bei deren Herstellung an Vorsprüngen (Fig. 8 und 10) anliegen, die von der Achse 33 bleiche Ab stände haben, so sind sämtliche Achneidstähle von derselben Länge. Die rückwärtigen En den der Schneidstä.hle sitzen in Schlitzen der Nabe 38, dio von der Welle 41 der Fräs maschine gedreht wird. Acht Schnitte wer den dann parallel zu dem Dorn vorgenom men: Die Schneidstähle werden durch Schrauben 44 in ihrer Stellung gehalten.
Dies ist eine Methode zur Herstellung in einander übergehender Kurven bei Rotoren, wobei diese Kurven durch Kreise beschrieben werden.
Wenn das Werkstück gedreht wird -wäh rend' der Bewegung des Schneidestahls beim Schneiden eines konvexen Vorsprunges, so wird ein schneckenförmiger Vorsprung er halten. Beide Rotoren weisen dann solche Vorsprünge auf. Es können weiterhin auch kreisrunde, elliptische, ovale; symmetrische oder unsymmetrische- Schneidstähle für die Erzeugung .der Kurven benutzt werden.
Ein Rotorenpaar mit doppelcycloidischen Abtei lungen ist in Fig. 5 därgestellt; dort wech seln Epi- und' Hypoeyclo@iden miteinander ab. Zwei Teilkreise 46, 47 berühren sich bei 48 auf der Mittellinie 49 und besitzen Durch messer in dem Grössenverhältnis 4 zu 5 (statt dessen könnte auch ein anderes Grössenver- hältnis, mit Ausnahme von 1 bis 2; .gewählt werden).
Die Mittelpunkte 50; 51 der Teil kreise liegen in einem bestimmten Abstand voneinander. Zwei Kreise 52, 53 können für dies Erzeugung der Cy cloiden benutzt wer den. Die Summe der Durchmesser dieser Kreise ist zweimal so gross wie -die Exzen trizität bezw. Entfernung zwischen 50 und <B>51.</B> Einer der Kreise kann auch unendlich klein sein, so dass der andere Kreis einen Durchmesser hat, der zweimal so gross als die Exzentrizität ist.
Dadurch wird ein Dop- pelcycloidensystem in ein einfaches Cycloi- densystem umgewandelt. Ein Punkt Z in beiden Kreisen; (unten Fig. 5) kann -die kon vexen Epi- und Hypocycloiden 54 bezw. 55 zwischen den Kreisen 46 und 47 erzeugen.
Diese- Ccyloiden können nach Lilly auch durch einen Kontaktkreis 56 erzeugt werden, w elcher duroh die Punkte Z und 48 hindurch geht. Alle drei Kreise rollen aufeinander. wobei die Berühivng im Punkt 48 aufrecht erhalten wird. Der Kontaktkreis erzeugt dann dieselben Epi-Cycloiden 54 mit dem Kreis 46 und dieselben Hypocycloiden 55 mit dem Kreis 47, welcher vorher durch die Rollkreise 52 und 53 erzeugt worden sind.
Die konkaven Cycloiden können im vorlie genden Fall durch Rollkreise 57, 58 entwik- kelt werden, jvelche auf der Innenseite des Teilkreises 46 und der Aussenseite des Krei ses 47 abgerollt werden. :so d'ass sie in der .Mittellinie 49 zusammenstossen, Wenn die Kreise 46, 47 stillstehen und der Rollkreis 52 um .den Kreis 46 abgerollt wird, gelangt derselbe schliesslich zu der Stellung 59, von welcher der Kreis entweder .auf dem Kreis -!6 oder auf dem Kreis 47 abgerollt werden kann.
Wenn der Rollkreis auf dem Kreis 46 abgerollt wird, so wird eine epi-cyteloidi- sche konvexe Form eines innern Rotors dar- orestellt. Rollt der Rollkreis auf dem Kreise --l"7, so wird eine epi-cycloidische konkave Form für einen äussern Rotor hergestellt. Dieselben Kurven werden entwickelt, wenn die Kreise 46 und 47 um ihre .eigenen Ach sen gedreht werden,
während die Achse des Rollkreises 59 in der in Fig. 5 gezeigten Stellung feststeht. Die Epi-Cycloiden stossen dann immer an der Mittellinie oben zu sammen.
Dasselbe gilt für die Hypo-Cycl.oiden 60, welche ebenfalls in der Mittellinie oben mit den Flypo-Cycloiden 55 zusammenstossen. Die Kurven dienen abwechselnd dazu, um die konvexen Teile zu verbinden und so die zu- sammenhängenden konvex-konkaven Abtei lungen des innern Rotors zu vervollständigen.
Wenn einer der Rollkreise 52, 53 unend lich klein wird, -so werden die Kurven der Rotoren reine Epi-Cycloiden oder reine 1Typo- Cycloiden. Da derartige Rotoren scharfe Spitzen von sehr kleiner Weite aufweisen würden, die senkrecht zum Grundkreis ste hen, so sind sie prelztisch nicht verwendbar. Die Spitzen müssen .genügend abgeflacht sein, um eine beständige Berührung zwischen den Rotorabteilungen aufrecht zu erhalten.
Eine Art und Weise, um die Abflachung her zustellen besteht. darin, die Achse eines klei nen Rollkreises auf den innern und äussern Epi-Cycloiden des Rotors abzurollen, so dass Einwicklungskurven geformt werden. Die Kurven werden co von rein epi-cycloidischen in konvex-konkave Kurven umgeändert, die in gleichem Abstand voneinander liegen. Der Durchmesser wird dabei durch den Radius des Rollkreise: verringert. Dieser Radius kann eine bestimmte Grösse nicht überschrei ten.
Je kleiner die Rollkreise sind, desto mehr nähert sich die Kurve der konjugierten Form.
In Fig. 6 arbeiten .die beiden Kreise 61, 62 mit einem Rollkreise 63 zusammen. Die konjugierten Kurven 64, 65 können durch einen Punkt 66 des Kreises 63 beschrieben werden; ein Rollkreis 6 7 kann benutzt wer den, um Einwicklungskurven 68, 69 herzu stellen, die für konjugierte Rotoren Verwen dung finden können.
Ähnliche Hy po-Cycloiden können durch einen Punkt des Kreises 63 erzeugt werden, wenn derselbe auf der Innenseite der Teil kreise 61, 62 abgerollt wird. Die Anzahl konjugierter Kurven, die mehr oder weniger für den Geb.raucb geeignet sind, ist sehr gross. , Konjugierte Rotoren können zu fest in einander sitzen, so class sie nicht frei umlau fen können. Um dies zu vermeiden, können die Rotoren durch eine Kraft gedreht und dabei ausgeschlif fen werden, bis sie gut in einander passen.
Konkave Teile des ring förmigen Rotors können, wenn kreisförmig, vertieft werden; unwesentliche Teile der Kurven können ebenfalls für verschiedene Zwecke Abweichungen erfahren.