Drehkolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Drehkolben maschine mit einem zentrisch drehbaren, zy lindrischen Gehäuse und einem in diesem be findlichen und zu ihm exzentrisch angeordne ten und umfangseits in keiner Stellung am Clehäuse dicht anliegenden Stator, der von Schaufeln umgeben ist, die - vom Gehäuse mitgenommen - um den Stator rotieren und den ringförmigen Raum zwischen Stator und Gehäuse in gegeneinander abgedichtete Kam= mern unterteilen, deren Rauminhalt sich bei der Rotation des Gehäuses verändert.
Dieselbe zeichnet sich erfindungsgemäss da durch aus, dass von je zwei diametral anein ander gegenüberliegenden Schaufeln minde stens je zwei diametral einander gegenüber liegende Stellen starr miteinander verbunden sind und dass die dem Stator zugekehrten Endflächen der Schaufeln Aussparungen be sitzen, in welche Einsätze eingeschoben sind, die in den Aussparungen Schwenkbewegun gen machen - können, dass ferner der Stator einen von der Kreisform abweichenden,
min destens annähernd elliptischen Querschnitt be sitzt und die auf der Statoroberfläche glei tenden Dichtungsflächen der Einsätze mit Rücksicht auf die verschiedenen Oberflächen krümmungen des Stators derart geformt und bemessen sind, dass ein in gewissen Schaufel lagen zwischen Statoroberfläche und Dich tungsfläche verbleibender Spalt die Dicke nicht überschreitet, bei welcher er durch den Schmierfilm nicht ausgeglichen werden könnte.
Es ist zweckmässig, das Verhältnis des Ab standes der Mittelpunkt von Gehäuse und Stator zum halben lichten Abstand gegenüber liegender Schaufeln gleich oder kleiner als 0,2 zu wählen. Bei dieser Wahl sind die Ver schiedenheiten der durch die mindestens an genähert elliptische Gestalt des Stators be dingten Krümmungen der Statoroberfläche relativ klein, und die Dichtungsflächen der Einsätze können ihnen besser angepasst wer den.
Die Dicke der Schaufeln und die Breite der Dichtflächen der Einsätze sind zweckmässig mindestens gleich dem vollen Hub zu wählen. Falls die Schaufeln in Schlitze des Gehäuses eingreifen und sich hinter den Schaufeln Luft räume befinden, deren Volumen sich bei Dre hung des Gehäuses periodisch ändert, würde auf die hintere Fläche der Schaufeln wech selnder Druck ausgeübt. Dieser kann in der Weise vermieden werden, dass die im Gehäuse hinter den Schaufeln befindlichen Lufträume durch im Gehäuse vorgesehene Kanäle zum Druckausgleich kommunizierend miteinander verbunden sind.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung an Hand von beispielsweisen Ausfüluungsfor= men näher erläutert. Es zeigen: Fig.l bis 3 ein Ausführungsbeispiel der Drehkolbenmaschine-nach der Erfindung, wo bei Fig.1 einen Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig.1 darstellen und Fig. 3 einzelne Teile in perspektivischer Darstellung zeigt,
Fig. 4 und 5 in grösserem Massstab als in Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsformen von Schaufeln mit den schwenkbaren Einsätzen, Fig. 6 und 7 in vereinfachter Darstellung und kleinerem Massstab als in Fig.1 und 2 zwei Varianten einer Drehkolbenmaschine nach den Fig.1 bis 3, Fig. 8 bis 14 in grösserem Massstab als in Fig.1 und 2 sieben verschiedene Ausführungs formen der Dichtungsflächen der schwenk baren Einsätze.
In den Fig. 1 bis 4 stellt 1 einen fest stehenden, zylindrischen Mantel dar, der auf der rechten Seite offen ist und einen Fuss 2 besitzt. Der Mantel ist mit einem Verschluss- deckel 3 versehen, der eine nach innen ge richtete Nabe 4 aufweist. Mit 5 sind Schrau ben (in der Fig.1 nur eine sichtbar) zum Be festigen des Deckels 3 auf -dem Mantel 1 be zeichnet. Der Mantel 1 ist mit einer nach innen gerichteten Nabe 101 versehen. Durch die Bohrungen der Naben 101 bzw. 4 laufen zwei Achsteile 8 und 9. Beide Achsteile 8, 9 sind starr mit dem Stator 10 verbunden.
Mit tels des Keils 6, des Gewindes 7 und der Mut ter 102 ist der Achsteil 8 und damit auch der Stator 10 in der Nabe 101 befestigt. Im Achs teil 8 befindet sich ein Kanal 11, der bei 111 am Umfang des Stators 10 ausmündet. Der Achsteil 9 enthält ebenfalls einen Kanal 12, der bei 13, also auf der der Öffnung 111 ent gegengesetzten Seite des Stators 10 am Um fang des Stators 10 ausmündet.
Um den Sta- tor 10 ist ein zylindrisch-zentrisch drehbares Gehäuse 14 angeordnet, dessen Achse in der Achse der Achsteile 8 und 9 liegt und welches mit seinen Verschlussdeckeln 15 und 16 und dessen Naben 17 und 18 auf der Achse 8, 9 drehbar gelagert ist. Der Keil 19 auf der Nabe 18 dient zum Aufkeilen einer (nicht gezeich neten) Riemenscheibe. Die Nabe 18 kann auch direkt mit einem Antriebsmotor gekuppelt werden, wobei eine Stopfbüchse nicht unbe dingt notwendig ist.
Das zylindrische Gehäuse 14 weist vier gleichmässig je um 90 gegeneinander versetzte Nuten 20, 21, 22, 23 auf, die alle im gleichen Abstand von der Achse des Gehäuses liegen. In diesen Nuten sind als Drehkolben wirkende Schaufeln 24, 25, 26, 27 angeordnet. In den dem Stator 10 zugekehrten Enden der Schau feln sind Aussparungen vorhanden, in die :Einsätze 28, 29, 30, 31, z. B. aus Metall oder Kunststoff, eingeschoben sind, die in den Aus sparungen um eine gedachte, zur Gehäuse achse parallele Achse Schwenkbewegungen machen können.
Wie aus den Fig.1 bis 3 er sichtlich, sind zwei diametral einander gegen überliegende Stellen je der zwei einander ge genüberliegenden Schaufeln 24, 26 bzw. 25, 27 mit einem Ring 32 bzw. 33 starr miteinander verbunden, wobei die Mittelebenen der Schau feln in jeder Stellung durch die Gehäuseachse gehen. Der Ring 32 weist zum Beispiel eine längliche Bohrung 32' auf, durch welche der Achsteil 9 geführt ist. In gleicher Weise ist der Ring 33 ausgebildet. Mit 34 ist ein Ring kanal bezeichnet, der die hinter den Schau feln 24, 25, 26, 27 befindlichen Lufträume zum Druckausgleich kommunizierend mitein ander verbindet. Verschiedene Kanäle dienen für die Zufuhr des Schmiermittels.
Dieses wird bei 35ra (Fig.1) zugeführt, durch die Kanäle 35b zu den Lagerstellen der zwei Achsteile 8, 9 und auch zu den. Gleitflächen zwischen Stator 10 und Gehäuse 14 geleitet, wodurch ein Teil des Schmiermittels in den Ringkanal 35c (Fig.1, 3) gelangt und von dort durch die -Kanäle 35c, des Deckels 15 zu den Bohrungen 35 (Fig. 1, 2, 4) der schwenkbaren Einsätze. Zufolge der Zentri- fugalwirkung gelangt das Schmiermittel schliesslich an die innere Peripherie des.
Ge häuses 14 und von dort durch den Kanal 35e im Deckel 15 zum Ringkanal 35f (Fig.1, 3) der Nabe 17, wo es die Maschine bei 35g ver- lä.sst, indem es von einer nicht dargestellten Ölpumpe angesaugt wird. Der beschriebene Ölweg ist in Fig.1 durch Pfeile bezeichnet. Zur Erleichterung der Herstellung der Schmiermittelkanäle im rotierenden Gehäuse mantel kann dieser aus einem äussern Teil 14a und einem innern Teil 14b zusammengesetzt sein, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.
Im dar gestellten Beispiel wird der Raum zwischen dem rotierenden Gehäuse 14 und dem zu ihm exzentrisch angeordneten und umfangseits in keiner Stellung dicht an ihm anliegenden Stator 10 durch die Schaufeln 24, 25, 26, 27 bzw. deren Einsätze 28, 29, 30, 31 in vier gegeneinander abgedichtete Kammern 36, 37, 38, 39 unterteilt. Statt zwei Paar Schaufeln 24, 25, 26, 27 können. auch nur ein Paar oder mehr als zwei Paar Schaufeln vorgesehen sein.
In den Fig. 4 und 5 sind in grösserem Mass stabe zwei beispielsweise Ausführungsformen von Schaufeln mit den schwenkbaren Einsät zen dargestellt. In der Ausführungsform nach Fig.4 gleitet die Schaufel 27 in der im Ge häuse 14 angeordneten Nut 23. Zur Zufuhr des Schmiermittels, z. B. Öl, zu den Dichtungs flächen 41 der Schaufel 27 dienen die Kanäle 45. Der Einsatz 31 selbst ist in der Ausspa rung 42 der Schaufel 27 schwenkbar.
In manchen Fällen kann es Schwierigkei ten bereiten, einwandfrei passende Nuten in das Gehäuse einzufräsen. Dagegen ist es unter Umständen leichter, z. B: kreisrunde Löcher zu bohren und die Führung durch zwei Lei sten in genauem lichtem Abstand der Schau feldicke herzustellen, wie dies in Fig. 5 dar gestellt ist. Die mit 43 bezeichnete Schaufel und der Dichtungseinsatz 40 entsprechen den Teilen 27 bzw. 31 der Fig. 4.
Jedoch wird die Nut 44 zur Führung der Schaufel 43 dadurch erhalten, dass in das Gehäuse 14 ein kreis rundes Loch gebohrt wird, in welches zwei als Zylindersegmente ausgebildete Führungs leisten 46, 47 eingeschoben werden, deren Gleitflächen 48, 49 einen Abstand voneinander haben, der der Dicke der Schaufel 43 für eine dichtende Führung der Schaufel angepasst ist.
Bei den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Aus führungsformen der Einsätze 31 bzw. 40 sind die Dichtungsflächen (41', FigA) dieser Ein sätze stetig gekrümmt, beispielsweise kreis- zylindrisch geformt.
Da der Einsatz 31 (F'ig.4) in. der Aussparung ,42 der Schaufel 27 schwenk bar ist, passt er sich durch Verschwenkung soweit als möglich der Krümmung der Ober fläche des Stators 10 an, so dass. zwischen der Statoroberfläche und der Dichtungsfläche des Einsatzes praktisch eine Flächendichtung zu stande kommt. Die Schaufel 27 weist Kanäle 45. zum Schmieren der Gleitflächen 41 auf.
Diese Kanäle 45 sind mit dem Schmierkanal 35 verbunden, der auch mit der Dichtungs fläche 41' des -Einsatzes 41 in Verbindung ist, damit die Zufuhr des Schmiermittels zu dieser Dichtungsfläche 41' gesichert ist.
Es ist aber nicht notwendig, dass die Dich tungsflächen der Einsätze stetig gekrümmt und volle Flächen sind, wie dies die Fig. 4 und 5 zeigen. Die Dichtungsflächen können auch Vertiefungen aufweisen. Solche Ausführungs formen sind beispielsweise in den Fig. 8 bis 12 dargestellt. In der Ausführungsform nach Fig. 8 ist die Dichtungsfläche 51 des Einsat zes 50 gewellt.
Die Kanten zwischen den Wel len bilden eine Hüllfläche, die der Stator- oberfläche angepasst ist, so dass jeweils min destens einige der Kanten auf der Statorober- f lache gleiten, so dass eine mehrfache Linien- diehtmig gewährleistet ist und eine ähnlich gute Dichtung wie bei einer Flächendichtung nach den Fig.4 und 5 erzielt wird. Andere Formen von Dichtungsflächen mit Vertiefun gen zeigen die Fig. 9 bis 12.
In Fig. 9 ist eine dreieckförmige Vertiefung 51 vorhanden. Beim Einsatz 50 der Ausführtmgsform nach Fig.10 sind die Vertiefungen als viereckige Nuten 51 ausgebildet. In der Ausführungsform nach Fig.11 ist die Dichtfläche ebenfalls wel lig gestaltet, wobei sie jedoch mit ihren ge rundeten Wellenbergen am Stator anliegt. Die Fig.12 zeigt eine Ausführungsform, bei der dreieckförmige Vertiefungen vorhanden sind.
Die auf der Statoroberfläche gleitenden Kanten sind auch hier so angeordnet, dass jeweils gleichzeitig mehrere solche Kanten auf der Statoroberfläche gleiten und die mehr fache Liniendichtung ergeben. Der übrige Aufbau der Schaufeln in den Fig.8 bis 12 entspricht der Fig. 3. In den Fig. 9 bis 12 ist der Einfachheit halber je nur der in Fig. 8 strichpunktiert eingerahmte Teil dargestellt.
Der Vorteil der Ausführungsformen nach den Fig. 8 bis 12 liegt darin, dass das Schmier mittel besonders gut zwischen Statoroberflä- che und Dichtungsflächen der Einsätze fest gehalten und nur in geringen Mengen durch Druckunterschiede zwischen je zwei Kam mern weggeschleudert wird.
Es kann ferner fabrikatonisch von Vorteil sein, dem Stator 10 in der axiälen Richtung ein geringes Spiel zu geben. Die Abdiehtung zwischen der Stirnfläche des Stators und dem Lagerdeckel 15 kann dann mittels eines ge drehten Ringes, der an einer Stelle, vorzugs weise an der Saugseite, geschlitzt ist, erreicht werden. Eine solche Ausführungsform ist schematisch in Fig. 6 dargestellt.
Der Stator 10 weist auf der Seite gegen den Lagerdeckel 15 eine konische Eindrehung 61 auf. Der Ring 62 ist etwas grösser gehalten, bei 62' geschlitzt und in die konische Eindrehung 61 eingelegt, so dass der Ring 62 dank seiner Federkraft eine genügende Abdichtung er gibt. Ein zusätzlicher Vorteil liegt darin, dass der Ring 62 sich im Betrieb automatisch ein und nachstellt.
In vielen Fällen kann es sich als zweck mässig erweisen, zur stabileren Führung der Schaufeln die im Gehäuse umfangseits vor gesehenen Nuten in die seitlichen Verschluss- deckel fortzusetzen und die axiale Länge der Schaufeln so zu wählen, dass sie in die Nuten der Verschlussdeckel abdichtend hineinragen.
Ausserdem kann es vorteilhaft sein, die Schau feln in der Richtung der Drehachse des Ge häuses zwei- oder mehrteilig auszuführen, wobei die Schaufelteile bündig gegeneinander liegen und je die zwei einander gegenüberlie genden Endschaufelteile mit einem Steg starr miteinander verbunden sind. Ein Ausfüh rungsbeispiel mit einer Unterteilung der Schaufeln in Richtung der Drehachse des Ge häuses ist in Fig. 7 dargestellt. Die Teile 8, 9 und 10 entsprechen denselben Teilen in den Fig.l und 2. Das zylindrische Gehäuse 14 weist zwei Verschlussdeckel 16a und 16b auf.
Jede Schaufel ist in axialer Richtung in zwei Teile 24a, 24b bzw. 26a, 26b unterteilt, wobei die zwei Teile bündig aneinanderstossen. Je zwei diametral gegenüberliegende Schaufel teile sind starr miteinander verbunden durch die vier Ringe 32a, 33a, 32b und 33b.
Wegen der Exzentrizität von Stator und Gehäuse einerseits und der starren Verbin dung zwischen zwei einander diametral ge genüberliegenden, mit den Einsätzen versehe- nen Schaufeln anderseits ergibt sich, dass der Querschnitt des Stators etwas von der Kreis form abweichen, und zwar mindestens ange nähert elliptisch sein muss,
wenn in jeder Stellung des Gehäuses zwischen den Einsät zen und der Statoroberfläche eine einwand freie Dichtung, insbesondere praktisch eine Flächendichtung bzw. eine mehrfache Linien- dichtung, bestehen soll. Im Ausführungsbei spiel nach Fig.2 ist zum Beispiel der hori zontale Statordurchmesser Db etwas grösser als der vertikale Statordurchmesser Da. Der Unterschied zwischen diesen beiden Grössen Da rund Db ist aber so klein, dass er in der Zeichnung nicht zum Ausdruck kommt.
Aus dieseln Umstand folgt auch, dass die ]#rüm- mimg der Statoroberfläche nicht konstant ist, dass sich also bei gegebenen Krümmungsver- hältnissen der Dichtungsflächen der Einsätze zwischen diesen Dichtungsflächen und der Statoroberfläche bei der Rotation des Gehäu ses ein wechselndes Spiel ergibt.
Um eine mög lichst ausgedehnte Flächendichtung bzw. eine vielfache Liniendichtung in jeder Stellung der Schaufeln bzw. der Einsätze zu gewährleisten, sind die Dichtungsflächen der Einsätze und die Statoroberfläche derart zu formen, dass bei gegebenem Abstand zweier einander dia metral gegenüberliegender Schaufeln dieses genannte Spiel, das heisst die Abweichung zwischen der Dichtungsfläche und der Stator- oberfläche, höchstens so gross ist, dass es durch den Schmierfilm ausgeglichen wird.
Es ist klar, dass eine möglichst geite Angleichung der beiden Flächen, dem Dichtungsfläche der Ein sätze einerseits und der Statoroberfläche an derseits, durch verschiedene Massnahmen er zielt werden kann. Man kann beispielsweise den Einsätzen eine bestimmte Krümmung, bei- spielsweise eine kreisförmige Krümmung, geben. Bei kreisförmig gekrümmten Dich tungsflächen der Einsätze, also bei konstan tem Krümmimgsradius, können zwei Grenz fälle unterschieden werden.
Es kann der Ra dius der Dichtungsfläche mindestens gleich dem grössten Krümmungsradius der Stator- oberfläche sein, oder es kann der Radius der Dichtungsflächen höchstens dem kleinsten Krümmungsradius der Statoroberfläche ent sprechen. Damit ergeben sich - übertrieben dargestellt - die in den Fig.13 und 14 ge zeigten Ausführungsformen. In Fig.13 ist dem Krümmungsradius der Dichtungsfläche 51 -des Einsatzes 50 kleiner als der Krümmungsradius des gezeigten Teils des Stators 10.
In diesem Falle gleiten die Endpartien der Dichtungs flächen 51 auf der Statoroberfläche. Bei der Ausführungsform nach Fig.14 ist der Krüm- mungsradius der Dichtungsfläche 51 grösser als -derjenige des gezeigten Teils der Stator- oberfläche, das heisst, von dem Dichtungsfläche 51 gleiten im wesentlichen deren Mittelpar- tien auf der Statoroberfläche. Ganz allgemein können die Verhältnisse,
falls der Krüm- mungsradius der Dichtungsfläche der Einsätze nicht konstant ist, so gewählt werden, dass der grösste Krümmungsradius der Dichtungs flächen der Einsätze höchstens so gross ist wie der kleinste Krümmungsradius der Stator- oberfläche, oder dass der kleinste Krümmungs- radius der der Einsätze mindestens so gross ist wie der grösste Krüm- mungsradius der Statoroberfläche.
Schliesslich sei noch erwähnt, dass es vor teilhaft ist, die Einsätze über den innern End- rand der Schaufeln etwas vorstehen zu lassen, wie dies insbesondere aus den Fig.3 bis 5 hervorgeht. Damit kann erreicht werden, dass mindestens über den grössten Teil eines Um laufes die Dichtungsflächen der Einsätze mit der Statoroberfläche in Berührung kommen und nicht auch noch Teile der Schaufeln.
Die Arbeitsweise der in den Fig.1 und 2 dargestellten und vorstehend beschriebenen Drehkolbenmaschine ist folgende: Das zylindrische Gehäuse 14 kann von der auf der hohlen Welle 18 sitzenden Riemen- Scheibe aus oder direkt angetrieben werden. Es kann aber auch direkt, unter Umständen ohne Verwendung von Stopfbüchsen, mit dem nicht gezeichneten Antriebsmotor gekuppelt sein.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der Zwi schenraum zwischen dem Stator 10 und dem Gehäuse 14 durch die vier Schaufeln 24, 25, 26, 27 bzw. deren Einsätze 28, 29, 30, 31 in vier Kammern unterteilt ist, deren Raum inhalte sich beim Drehen des Gehäuses peri odisch vergrössern und verkleinern. Durch den Kanal 11 wird zum Beispiel Luft angesaugt. Diese wird in den Kammern verdichtet und durch den Kanal 12 ausgestossen. Die mög lichst vollkommene Abdichtung der Kammern gegeneinander ist durch die erfindungsge mässe Ausbildung der Schaufeln bzw. deren Einsätze gesichert.
Die Maschine kann als Umwälz- oder Druckpumpe, Kompressor, Ge bläse, Getriebe, aber auch als Vakuumpumpe, als Motor und dergleichen verwendet werden.
Die beschriebene Drehkolbenmaschine weist ferner folgende Vorteile auf: Die Flächen dichtung oder die mehrfache Liniendichtung zwischen den Dichtungsflächen der Einsätze und der Statoroberfläche gewährleistet eine einwandfreie Dichtung zwischen .den verschie denen Kammern.
Diese Art der Dichtung er laubt es, den Stator selbst umfangseits nicht dichtend auf dem zylindrischen Gehäuse auf liegen ziz lassen, so dass der Raum zwischen Stator und Gehäuse im Querschnitt nicht die Form einer Sichel, sondern die eines geschlos senen, gemäss Fig. 1 sieh an der tiefsten Stelle verengenden Ringes annimmt. Dadurch wird jegliche Reibung zwischen Stator und rotie rendem Gehäuse vollkommen vermieden.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der starren Verbindung zweier einander diametral gegen überliegender Schaufeln, da sich dadurch die Fliehkräfte von zwei einander diametral ge genüberliegenden Schaufeln praktisch auf heben. Dies gibt auch die. Gewähr dafür, dass die Schaufeln bzw. die Dichtungsflächen ihrer Einsätze immer auf der Statoroberfläche auf liegen bzw. auf dieser gleiten. Es ist bemer kenswert, dass die Drehkolbenmaschine in der angegebenen Bauart geräuschlos und vibra- tionsfrei arbeitet und dass Ölabscheider nicht erforderlich sind.
Im übrigen hängt die Dicke der Schaufeln bzw. die Breite der Dichtfläche der Einsätze vom Verwendungszweck der Ma schine ab. Bei Maschinen für grössere Drücke, z. B. Kompressoren, wird diese Dicke bzw. Breite im allgemeinen grösser gewählt werden müssen als bei Maschinen für kleinere Drücke, z. B. Gebläse, Umwälzpumpen usw. Vemsuche haben ergeben, dass sich bei Kompressoren und ähnlichen Maschinen Schaufeln bzw. Ein satzdichtflächen als besonders günstig erwie sen haben, deren Dicke bzw. Breite mindestens gleich dem Hub 'ist.
Um auch die Bewegung der in den Nuten des Gehäuses sich bei der Rotation relativ verschiebenden Schaufeln möglichst reibungslos zu gestalten, können die Schaufeln in den Nuten zuYn Beispiel bei grö sseren Maschinen auf Rollen gelagert werden.
Im dargestellten und beschriebenen Aus führungsbeispiel sind die Ölkanäle 35 derart angeordnet, dass bei einem gas- oder dampf- förmigen Medium, also einem Medium, das spezifisch leichter ist als das Öl, bei der Ro tation durch die Wirkung der Fliehkraft eine Ölausscheidung in dem Maschine selbst statt findet, so dass das Medium durch das Öl nicht verschmutzt wird.
Rotary piston machine The invention relates to a rotary piston machine with a centrally rotatable, zy-cylindrical housing and a stator that is sensitive to it and is eccentrically arranged in relation to it and that is not tightly attached to the circumference in any position on the housing and is surrounded by blades that - taken along by the housing - Rotate around the stator and subdivide the annular space between the stator and the housing into mutually sealed chambers, the volume of which changes when the housing rotates.
According to the invention, the same is distinguished by the fact that of two diametrically opposed blades at least two diametrically opposite points are rigidly connected to one another and that the end surfaces of the blades facing the stator have recesses into which inserts are inserted make swivel movements in the recesses - the stator also has a shape deviating from the circular shape,
at least approximately elliptical cross-section and the sealing surfaces of the inserts that slide on the stator surface are shaped and dimensioned in such a way that a gap remaining in certain blade positions between the stator surface and the sealing surface does not exceed the thickness, taking into account the various surface curvatures of the stator, at which it could not be compensated by the lubricating film.
It is useful to choose the ratio of the stand from the center of the housing and stator to half the clearance between the opposite blades equal to or less than 0.2. With this choice, the differences in the curvatures of the stator surface caused by the at least approximately elliptical shape of the stator are relatively small, and the sealing surfaces of the inserts can be better adapted to them.
The thickness of the blades and the width of the sealing surfaces of the inserts should expediently be chosen to be at least equal to the full stroke. If the blades engage in slots in the housing and there are spaces behind the blades, the volume of which changes periodically when the housing is rotated, alternating pressure would be exerted on the rear surface of the blades. This can be avoided in such a way that the air spaces located in the housing behind the blades are connected to one another in a communicating manner by channels provided in the housing for pressure equalization.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings using exemplary Ausfüluungsfor = men. 1 to 3 show an exemplary embodiment of the rotary piston machine according to the invention, where in FIG. 1 a section along line II of FIG. 2, FIG. 2 a section along line II-II in FIG Fig. 3 shows individual parts in perspective,
4 and 5 on a larger scale than in FIGS. 1 and 2, two embodiments of blades with the pivotable inserts, FIGS. 6 and 7 in a simplified representation and on a smaller scale than in FIGS. 1 and 2, two variants of a rotary piston machine according to FIGS. 1 to 3, Fig. 8 to 14 on a larger scale than in Fig. 1 and 2, seven different execution forms of the sealing surfaces of the pivotable inserts.
In FIGS. 1 to 4, 1 represents a stationary, cylindrical jacket which is open on the right side and has a foot 2. The jacket is provided with a closure cover 3 which has an inwardly directed hub 4. With 5 screws are ben (only one visible in Figure 1) to fasten the cover 3 on -the jacket 1 be recorded. The jacket 1 is provided with an inwardly directed hub 101. Two axle parts 8 and 9 run through the bores of the hubs 101 and 4, respectively. Both axle parts 8, 9 are rigidly connected to the stator 10.
With means of the wedge 6, the thread 7 and the courage ter 102, the axle part 8 and thus also the stator 10 in the hub 101 is attached. In the axle part 8 there is a channel 11 which opens out at 111 on the circumference of the stator 10. The axle part 9 also contains a channel 12 which opens out at 13, ie on the opposite side of the stator 10 to the opening 111, at the start of the stator 10.
A cylindrically centric rotatable housing 14 is arranged around the stator 10, the axis of which lies in the axis of the axis parts 8 and 9 and which is rotatably mounted on the axis 8, 9 with its closure covers 15 and 16 and its hubs 17 and 18 . The wedge 19 on the hub 18 is used to wedge a (not signed designated) pulley. The hub 18 can also be coupled directly to a drive motor, whereby a stuffing box is not absolutely necessary.
The cylindrical housing 14 has four grooves 20, 21, 22, 23 which are uniformly offset from one another by 90 each and which are all at the same distance from the axis of the housing. Blades 24, 25, 26, 27 acting as rotary pistons are arranged in these grooves. In the stator 10 facing ends of the blades are recesses in which: Inserts 28, 29, 30, 31, z. B. made of metal or plastic, are inserted, which can make swiveling movements in the cutouts about an imaginary axis parallel to the housing axis.
As can be seen from Figures 1 to 3, two diametrically opposed points each of the two ge opposite blades 24, 26 and 25, 27 are rigidly connected to each other with a ring 32 and 33, the central planes of the show fences go through the housing axis in every position. The ring 32 has, for example, an elongated bore 32 'through which the axle part 9 is guided. The ring 33 is designed in the same way. 34 with a ring channel is designated, which connects the air spaces behind the show panels 24, 25, 26, 27 for pressure equalization communicating mitein other. Various channels are used to supply the lubricant.
This is fed at 35ra (Fig.1), through the channels 35b to the bearings of the two axle parts 8, 9 and also to the. Sliding surfaces guided between stator 10 and housing 14, whereby part of the lubricant gets into the annular channel 35c (Fig. 1, 3) and from there through the channels 35c of the cover 15 to the bores 35 (Fig. 1, 2, 4 ) of the swiveling inserts. As a result of the centrifugal effect, the lubricant finally reaches the inner periphery of the.
Ge housing 14 and from there through channel 35e in cover 15 to annular channel 35f (FIGS. 1, 3) of hub 17, where it leaves the machine at 35g by being sucked in by an oil pump, not shown. The oil path described is indicated by arrows in FIG. To facilitate the production of the lubricant channels in the rotating casing shell, this can be composed of an outer part 14a and an inner part 14b, as shown in FIG.
In the example provided, the space between the rotating housing 14 and the stator 10, which is arranged eccentrically to it and in no position close to it on the periphery, is provided by the blades 24, 25, 26, 27 or their inserts 28, 29, 30, 31 divided into four mutually sealed chambers 36, 37, 38, 39. Instead of two pairs of blades 24, 25, 26, 27 can. only one pair or more than two pairs of blades can also be provided.
4 and 5 are shown on a larger scale two example embodiments of blades with the pivotable insets zen. In the embodiment of Figure 4, the blade 27 slides in the housing 14 arranged in the groove 23 Ge. To supply the lubricant, for. B. oil, to the sealing surfaces 41 of the blade 27 are the channels 45. The insert 31 itself is tion 42 of the blade 27 in the Ausspa tion.
In some cases it can be difficult to mill perfectly fitting grooves into the housing. On the other hand, it may be easier, e.g. B: to drill circular holes and to produce the leadership through two Lei most of the thickness of the show at the exact clear distance, as shown in Fig. 5 represents. The blade denoted by 43 and the sealing insert 40 correspond to the parts 27 and 31 of FIG. 4.
However, the groove 44 for guiding the blade 43 is obtained in that a circular hole is drilled into the housing 14, into which two guide strips 46, 47 designed as cylinder segments are inserted, the sliding surfaces 48, 49 of which are spaced apart from one another the thickness of the blade 43 is adapted for a sealing guidance of the blade.
In the embodiments of the inserts 31 and 40 shown in FIGS. 4 and 5, the sealing surfaces (41 ', FIG. A) of these inserts are continuously curved, for example circularly cylindrical.
Since the insert 31 (FIG. 4) can be swiveled in the recess 42 of the blade 27, it adapts to the curvature of the upper surface of the stator 10 as far as possible by swiveling, so that between the stator surface and the Sealing surface of the insert is practically a surface seal. The blade 27 has channels 45 for lubricating the sliding surfaces 41.
These channels 45 are connected to the lubrication channel 35, which is also connected to the sealing surface 41 'of the insert 41, so that the supply of lubricant to this sealing surface 41' is secured.
It is not necessary, however, for the sealing surfaces of the inserts to be continuously curved and solid surfaces, as shown in FIGS. 4 and 5. The sealing surfaces can also have depressions. Such execution forms are shown, for example, in FIGS. In the embodiment of FIG. 8, the sealing surface 51 of the insert 50 is corrugated.
The edges between the shafts form an enveloping surface that is adapted to the stator surface so that at least some of the edges slide on the stator surface, so that multiple lines are guaranteed and a seal similar to that in the case of a surface seal according to Figures 4 and 5 is achieved. Other forms of sealing surfaces with recesses are shown in FIGS. 9 to 12.
In Fig. 9 there is a triangular recess 51. When using 50 of the embodiment according to FIG. 10, the depressions are designed as square grooves 51. In the embodiment of Figure 11, the sealing surface is also designed wel lig, but it rests with its rounded wave crests on the stator. FIG. 12 shows an embodiment in which there are triangular depressions.
The edges sliding on the stator surface are also arranged here in such a way that several such edges slide on the stator surface at the same time and result in a multiple line seal. The rest of the structure of the blades in FIGS. 8 to 12 corresponds to FIG. 3. In FIGS. 9 to 12, for the sake of simplicity, only the part framed in phantom in FIG. 8 is shown.
The advantage of the embodiments according to FIGS. 8 to 12 is that the lubricant is held particularly well between the stator surface and the sealing surfaces of the inserts and is only thrown away in small quantities by pressure differences between two chambers.
It can also be advantageous in terms of manufacturing to give the stator 10 a small amount of play in the axial direction. The sealing between the end face of the stator and the bearing cap 15 can then be achieved by means of a ge rotated ring which is slotted at one point, preferably on the suction side. Such an embodiment is shown schematically in FIG.
The stator 10 has a conical recess 61 on the side facing the bearing cover 15. The ring 62 is kept somewhat larger, slotted at 62 'and inserted into the conical recess 61 so that the ring 62, thanks to its spring force, provides a sufficient seal. An additional advantage is that the ring 62 automatically adjusts and readjusts during operation.
In many cases it can prove useful to continue the grooves in the housing circumferentially in the lateral closure cover for more stable guidance of the vanes and to select the axial length of the vanes so that they protrude sealingly into the grooves of the closure cover.
It may also be advantageous to run the show in the direction of the axis of rotation of the housing in two or more parts, the blade parts being flush with each other and each of the two opposite end blade parts are rigidly connected to one another with a web. An exemplary embodiment with a subdivision of the blades in the direction of the axis of rotation of the housing is shown in FIG. Parts 8, 9 and 10 correspond to the same parts in FIGS. 1 and 2. The cylindrical housing 14 has two closure covers 16a and 16b.
Each blade is divided in the axial direction into two parts 24a, 24b and 26a, 26b, the two parts butting against one another. Two diametrically opposite blade parts are rigidly connected to one another by the four rings 32a, 33a, 32b and 33b.
Because of the eccentricity of the stator and housing on the one hand and the rigid connection between two diametrically opposed blades with inserts on the other hand, the cross-section of the stator deviates somewhat from the circular shape, at least approximately elliptical got to,
if in every position of the housing between the inserts and the stator surface a perfect seal, in particular practically a surface seal or a multiple line seal, should exist. In the Ausführungsbei game of Figure 2, for example, the horizontal stator diameter Db is slightly larger than the vertical stator diameter Da. The difference between these two sizes Da around Db is so small that it is not reflected in the drawing.
It also follows from this fact that the curvature of the stator surface is not constant, that is, given the curvature ratios of the sealing surfaces of the inserts between these sealing surfaces and the stator surface, there is an alternating clearance when the housing rotates.
In order to ensure the most extensive surface seal possible or a multiple line seal in every position of the blades or the inserts, the sealing surfaces of the inserts and the stator surface are to be shaped in such a way that at a given distance between two diametrically opposed blades this game, the is the deviation between the sealing surface and the stator surface, at most large enough to be compensated for by the lubricating film.
It is clear that the closest possible approximation of the two surfaces, the sealing surface of the inserts on the one hand and the stator surface on the other hand, can be achieved through various measures. For example, the inserts can be given a specific curvature, for example a circular curvature. In the case of circularly curved sealing surfaces of the inserts, i.e. with a constant radius of curvature, two borderline cases can be distinguished.
The radius of the sealing surface can be at least equal to the largest radius of curvature of the stator surface, or the radius of the sealing surfaces can correspond at most to the smallest radius of curvature of the stator surface. This results - shown exaggerated - the embodiments shown in FIGS. 13 and 14. In FIG. 13, the radius of curvature of the sealing surface 51 of the insert 50 is smaller than the radius of curvature of the part of the stator 10 shown.
In this case, the end portions of the sealing surfaces 51 slide on the stator surface. In the embodiment according to FIG. 14, the radius of curvature of the sealing surface 51 is greater than that of the part of the stator surface shown, that is to say the middle parts of the sealing surface 51 essentially slide on the stator surface. In general, the conditions
If the radius of curvature of the sealing surface of the inserts is not constant, it should be chosen so that the largest radius of curvature of the sealing surfaces of the inserts is at most as large as the smallest radius of curvature of the stator surface, or that the smallest radius of curvature of the inserts is at least is as large as the largest radius of curvature of the stator surface.
Finally, it should be mentioned that it is advantageous to let the inserts protrude slightly beyond the inner end edge of the blades, as can be seen in particular from FIGS. 3 to 5. It can thus be achieved that the sealing surfaces of the inserts come into contact with the stator surface at least over the largest part of a cycle and not parts of the blades as well.
The mode of operation of the rotary piston machine shown in FIGS. 1 and 2 and described above is as follows: The cylindrical housing 14 can be driven from or directly by the belt pulley seated on the hollow shaft 18. However, it can also be coupled directly to the drive motor, not shown, under certain circumstances without the use of stuffing boxes.
From Fig. 2 it can be seen that the inter mediate space between the stator 10 and the housing 14 is divided into four chambers by the four blades 24, 25, 26, 27 or their inserts 28, 29, 30, 31, the space they contain periodically increase and decrease when the housing is turned. For example, air is sucked in through the channel 11. This is compressed in the chambers and expelled through the channel 12. The most complete possible sealing of the chambers from one another is ensured by the design of the blades and their inserts according to the invention.
The machine can be used as a circulation or pressure pump, compressor, blower, gear, but also as a vacuum pump, as a motor and the like.
The rotary piston machine described also has the following advantages: The surface seal or the multiple line seal between the sealing surfaces of the inserts and the stator surface ensures a perfect seal between .den different chambers.
This type of seal allows the stator itself to be circumferentially not sealing on the cylindrical housing, so that the space between the stator and housing in cross section is not the shape of a sickle, but that of a closed, as shown in FIG at the deepest point of the narrowing ring. This completely avoids any friction between the stator and the rotating housing.
Another advantage arises from the rigid connection of two diametrically opposite blades, as this practically lifts the centrifugal forces of two diametrically opposite blades. This also gives the. Guarantee that the blades or the sealing surfaces of their inserts always rest or slide on the stator surface. It is noteworthy that the rotary piston machine in the specified design works silently and vibration-free and that oil separators are not required.
In addition, the thickness of the blades or the width of the sealing surface of the inserts depends on the intended use of the machine. In machines for higher pressures, e.g. B. compressors, this thickness or width will generally have to be chosen larger than in machines for smaller pressures, eg. B. blowers, circulating pumps, etc. Vemsuche have shown that in compressors and similar machines blades or a set of sealing surfaces have proven particularly favorable whose thickness or width is at least equal to the stroke '.
In order to make the movement of the blades, which move relatively in the grooves of the housing, as smoothly as possible during rotation, the blades can be mounted on rollers in the grooves, for example in larger machines.
In the illustrated and described exemplary embodiment, the oil channels 35 are arranged in such a way that in the case of a gaseous or vaporous medium, i.e. a medium that is specifically lighter than the oil, oil is separated in the machine during rotation due to the effect of centrifugal force takes place itself, so that the medium is not contaminated by the oil.