Verdrängungsmaschine Die Erfindung betrifft eine mit positiver Verdrän gung arbeitende Verdrängungsmaschine, insbesondere Kompressor, Motor oder Pumpe, welche mindestens zwei mit Zähnen versehene, ineinandergreifende Rotoren enthält.
Pumpen dieser allgemeinen Beschreibung, deren Ro toren auf parallelen Achsen laufen, sind bekannt. Ihr grösserer Rotor hat Innenverzahnung und umfängt den kleineren Rotor. Diese bekannte Ausführung hat eine bestimmte und sehr beschränkte Zahnhöhe, die genau ein Modul beträgt, d. h. eine Zahnteilung dividiert durch z = 3,1416. Die geringe Zahnhöhe ergibt eine entspre chend kleine Fördermenge. Auch sind noch weitere Ein schränkungen vorhanden.
Die vorliegende Erfindung soll diesen Einschränkun gen abhelfen. Sie soll Rotoren von grösserer Zahnhöhe schaffen, mit Zahnhöhen meistens grösser als zwei Modul und mit entsprechend grösserer Fördermenge. Diese Rotoren sollen überdies imstande sein, grössere zentri fugale Trägheitskräfte auszuhalten als bekannte Rotoren mit Innenverzahnung, so dass sie schneller laufen kön nen. Auch sollen die Trägheitskräfte mehr in der Längs richtung der Zähne wirken, so dass die Zahnform ge nauer erhalten bleibt.
Die bekannten Rotoren mit parallelen Achsen kom men in Berührung hauptsächlich an den stark gekrümm ten Endflächen der Zähne. Diese berühren die Seiten flächen und die Endflächen der Zähne des anderen Rotors. Infolge der kleinen Zahnhöhe und der dadurch bedingten starken Profilneigung kommen die Zahnseiten nur kurz miteinander in Eingriff. Ein wichtiger Zweck der Erfindung ist, Zähne zu schaffen, deren weniger geneigte Seitenflächen viel länger miteinander in Be rührung bleiben, so dass beständig Berührung zwischen Seitenflächen stattfindet.
Diese verschiedenen erwünschten Eigenschaften wer den erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Zähne zahlen der zwei ineinandergreifenden Rotoren um einen Zahn verschieden sind und die Drehachsen dieser Ro- toren im Winkel zueinander stehen, derart, dass Zahn berührung über den ganzen Umfang verteilt stattfindet.
Die Erfindung soll anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden, worin Fig. 1 eine schematische Ansicht darstellt zur Er klärung der Theorie.
Fig.2 ist ein Axialschnitt eines Ausführungsbei spiels.
Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linien 3-3 der Fig. 2. Fig. 4 ist ein Axialschnitt einer weiteren Ausführung. Fig.5 ist ein Axialschnitt, teilweise eine Seiten ansicht, eines Rotors einer weiteren Ausführungsart. Fig.6 ist eine axiale Ansicht eines Rotors mit geraden, nach der Spitze gerichteten Zähnen.
Fig. 7 ist eine ähnliche Ansicht eines Rotors mit der Länge nach gekrümmten Zähnen.
Fig. 8 ist eine Axialansicht eines Rotors mit der Länge nach gekrümmten und spiralförmig angeordneten Zähnen.
Fig. 9 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer Herstellungsart der Rotor-Zähne, wobei der Rotor im Axialschnitt erscheint.
Fig. 10 ist ein ähnliches Schema zum Gebrauch eines Hobelstahls oder auch einer hin und her bewegten Schleifscheibe.
Fig. 11 ist eine der Fig. 10 entsprechende Ansicht in der Richtung der Werkzeugbewegung schauend. Das eingezeichnete Werkzeug arbeitet am Zahnboden.
Fig. 12 ist eine weitere Ansicht in der Richtung der Werkzeugbewegung, wobei das Werkzeug an einer Zahn seite arbeitet. Sie zeigt den Rotor in geneigter Lage.
Fig. 13 ist eine schematische Ansicht, wie Fig. 12, für ein Werkzeug von anderem Profil.
Fig. 14 ist eine Ansicht der Rotoren der Fig. 2 in grö sserem Massstab, in der Richtung senkrecht zur Ebene der Achsen schauend.
Fig. 15 ist eine Teilansicht davon in der Richtung der Momentanachse (32 in Fig. 2) schauend. Sie zeigt die Zähne in vollem Eingriff. Fig. 16 ist eine Teilansicht in der Richtung der Be rührungslinie (39 in Fig. 2) der Zahnenden.
Fig. 17 ist eine schematische Ansicht einer Kraft einheit, bestehend aus einem Kompressor und Motor. Fig. 18 ist ein schematischer Schnitt nach Linie 18-18 der Fig. 17.
Fig.19 und 20 sind schematische Ansichten zur Erläuterung des Vorteils, erreicht durch Neigung der Achsenebenen der beiden Rotorpaare gegeneinander. Sie können als Schnitte nach Linie 19-19 der Fig. 17 angesehen werden, in der Richtung der Pfeile schauend.
In Fig. 1 bezeichnen 30, 31 die Rotorachsen, die sich in der Spitze 0 schneiden. Der Rotor mit Achse 31 hat N Zähne, während der Rotor mit Achse 30 (N + 1) Zähne besitzt. Die beiden kämmenden Rotoren haben eine bestimmte Momentanachse 32 der Relativbewe gung. Sie kann als Berührungslinie der beiden koni schen Teilflächen aufgefasst werden, die aufeinander abrollen, ohne zu gleiten. Ein jeder Punkt 33 der Momentanachse hat einen Abstand von den Achsen 31, 30 im Verhältnis der Zähnezahlen N, (N + 1).
Es soll s den spitzen Winkel zwischen den Achsen 30, 31 bezeichnen, und p die Neigung der Momentan achse 32 zur Senkrechten. Die Teilkegel-Winkel 28, 29 der beiden Rotoren sind dann (90 -s-p) und (90 + p). Punkt 33 hat dann Abstände (0-33) - cos (s + p) und (0-33) - cos p je von den Achsen 31, 30.
Ihr Verhältnis
EMI0002.0018
<U>cos <SEP> (s <SEP> --f- <SEP> p)</U> <SEP> ist <SEP> gleich <SEP> <U>N</U> <SEP> = <SEP> <B>In.</B>
<tb> cos <SEP> p <SEP> N <SEP> -I- <SEP> 1 Wie bekannt, kann dies umgewandelt werden in
EMI0002.0019
tg <SEP> p <SEP> _ <SEP> <U>cos <SEP> s <SEP> - <SEP> m</U> <SEP> wobei <SEP> m <SEP> = <SEP> <U>N</U>
<tb> sin <SEP> s <SEP> <U>N <SEP> 1</U> Es soll nun numerisch gezeigt werden, eine wieviel grössere Zahnhöhe mit sich schneidenden Achsen er reicht werden kann als mit parallelen Achsen. Beispiels weise für ein Zähnezahlverhältnis N/(N + 1) von 8/9 wird Winkel p = 16 35' bei s = 15 . Die Zahnhöhe 2s im Winkelmass ist dann 30 auf einem Grosskreis gemes sen.
Die Teilung im Winkelmass auf einem Grosskreis gemessen ist
EMI0002.0022
Das Verhältnis der Zahnhöhe zur Teilung ist 30/38,33 = 1/1,28. Für par allele Achsen ist dieses Verhältnis 1/,z _-_ 1/3,14.
Das Zahnhöhenverhältnis hat einen grossen Einfluss auf die erreichbare Zahnform. Auch vergrössert das günstigere Verhältnis die Verdrängung oder Förderung.
Die Rotoren 34, 35 (Fig. 2) mit Achsen 30, 31 sind drehbar in einem Gehäuse 36 gelagert, das aus zwei fest miteinander verbundenen Teilen besteht. Die Ro toren haben Aussenflächen, die in einer gemeinsamen Kugelfläche 37 liegen. Ihr Mittelpunkt 0 liegt im Schnitt punkt der Achsen 30, 31. Das Gehäuse 36 hat eine dazu passende Hohlkugelfläche, die als Abdichtung dient und die durch einen oder mehr Einlasskanäle und Aus lasskanäle 38, 38' unterbrochen ist.
Wenn Fig. 2 und 3 sich auf einen Kompressor be ziehen, so ist der Auslassdruck grösser als der Einlass druck und die Auslassöffnung ist kleiner. 38 ist der Einlass, 38' der Auslass für einen Kompressor. Bei einem Motor ist der Einlassdruck grösser und die Ein lassöffnung ist kleiner. In Fig. 3 ist der Umdrehungssinn rechtsgängig wie die Uhrbewegung für einen Kompres sor, linksgängig für einen Motor. Am inneren Ende reichen die Zähne 45, 46 zu einer Kugelfläche 40 mit demselben Mittelpunkt 0. Diese Kugelfläche reicht an eine zylindrische Fläche 41 heran, die beide am Ende einer Welle 42 angebracht sind.
Der Rotor 34 ist starr mit der Welle 42 verbunden durch zahnartige Vorsprünge, die in Lücken 43 hineinpassen, welche in einer Flansche 44 der Welle 30 angebracht sind.
Fig. 14 bis 16 sind Ansichten der Rotoren 34, 35 in grösserem Massstab. Die ineinander,-reifenden Zähne 45, 46 bilden Zwischenräume 47, 47', 47", . . . von wechselndem Inhalt. Bei Drehung im Sinne des Pfeiles 48 nehmen die Zwischenräume an Inhalt ab. Bei einem Kompressor fängt die Auslassöffnung an, wo sich dieser Inhalt wesentlich verringert hat. <I>Zahnprofile</I> Man mag zuerst die Zähnezahlen N, (N + 1) an nehmen und den Winkel s der Drehachsen. 2s ist dann der Winkel der Zahnhöhe. Dann kommt die Krümmung der äusseren Zahnenden, deren Krümmungsachsen und ihr Winkelabstand voneinander, wenn in Berührung miteinander (Fig. 16). Die betrachteten Zahnoberflächen enthalten Geraden, die alle durch die Spitze 0 gehen.
Das äussere Zahnende liegt entwed--r in einer Kreis- kegelfläche oder in einer Kegelfläche von derselben Krümmung.
In einer Ausführungsart hat das Zahnende 46e (Fig. 14) des Rotors mit N Zähnen eine kreiskegelför mige Oberfläche, deren Achse 50 in Fig. 1 eingezeichnet ist in der Lage, wenn sie in der Ebene der Drehachsen liegt. Sie ist um den Winkel b gegen die Momentanachse 32 geneigt. 50' ist die Lage der Achse 50 nach einer halben Umdrehung um die Rotorachse 31, so dass sie wiederum in der Ebene der Achsen 30, 31 liegt, der Zeichenebene der Fig. 1. Die Krümmungsachse 51' des Zahnendes 45e des Rotors 34 schliesst einen Winkel b' ein mit der Krümmungsachse 50'.
Dieser Winkel wird vorzugsweise kleiner gehalten als die halbe Winkelteilung des grösseren Rotors 34.
Mit sphärischer Trigonometrie kann folgende Formel für Winkel b' abgeleitet werden:
EMI0002.0054
Winkel b wird verändert, bis b' einen annehmbaren Wert erreicht.
Nach Annahme des Zahnendes 46e des Rotors 35 und seiner Krümmungsachse 50 kann die ganze Ober fläche der Zähne 45 bestimmt werden, als die vom Zahnende 46e umhüllte Fläche, wenn das Zahnende sich um Achse 31 dreht, während sich der Rotor 34 um seine eigene Achse dreht im Verhältnis der Zähnezahlen (N + 1) und N, so dass die Teilkegelflächen aufeinander abrollen, ohne zu gleiten.
Wenn das angenommene Zahnende 46e eine Kreis kegelfläche ist, so kann sie durch einen Kegelfräser oder Schleifkörper dargestellt werden, dessen Achse mit Achse 50 übereinstimmt. Wenn nun die Achse dieses Werkzeuges wie oben beschrieben vorschubsmässig re lativ zum Rotor 34 bewegt wird, dann wird das rotie rende Werkzeug dessen Zähne herstellen. Während dieser Bewegung beschreibt die Achse 50 (Fig. 1) eine Kegelfläche, und ihr Punkt 53 beschreibt einen Kreis 53', der in Fig. 1 als Gerade erscheint.
Die Berührungslinie zwischen Rotor 34 und dem kegel förmigen Zahnende liegt immer in einer Ebene, die die Momentanachse 32 und Achse 50 enthält. Die Be rührungslinie ist die Erzeugende der Kegelfläche in dieser Ebene, der Normalebene der erzeugenden Mantel linie. Ganz allgemein ist diejenige Erzeugende in Be rührung, deren Normalebene die Momentanachse ent hält.
Die erwünschte Zahnweite kann erreicht werden durch entsprechende Annahme des Kegelwinkels.
Es soll hervorgehoben werden, dass die Zahnober flächen 45s eine erwünschte mässige Neigung zu Axial ebenen haben, das heisst zu Ebenen die Achse 30 ent halten. Dies wird durch die grössere Zahnhöhe erreicht. Die Profile der Seitenfläche 45s sind weniger als dreissig Grad zur Axialebene (49, Fig. 15) geneigt, die sie in der Mitte schneidet.
Die Seitenflächen 45s kommen mit den Endflächen 46e des Rotors 35 in Berührung. Und sie haben noch eine weitere Berührungslage. Die Normalebene der Berührungslinie kommt noch ein zweites Mal in die Lage, wo sie die Momentanachse enthält, in ihrer Rotation um Achse 30. In dieser zweiten Lage sind die Seitenflächen 45s, 46s der beiden Rotoren 34, 35 in Eingriff. Es geht dies auch aus Fig. 15 hervor. Die Seiten 45s haben offenbar Gegenseiten 46s, mit denen sie kämmen. Die Berührungslagen der Seiten können mit bekannter sphärischer Trigonometrie errechnet wer den. Damit sind auch die Berührungslinien und die Zahnform selbst der Seiten 46s bestimmbar.
54 (Fig. 15) ist die Eingrifflinie der Zahnseiten 45s, 46s, während 54' die Eingriffslinie der entgegengesetzten Zahnseiten darstellt. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass die Eingriffdauer nach Linie 54 mehr als eine Teilung beträgt, da die Zähne hoch sind. Jederzeit be rühren sich mindestens ein Paar Zähne mit ihren Seiten flächen auf jeder der beiden Seiten. Infolge der mässigen Relativkrümmung der Seitenprofile kann jederzeit eine bedeutende Last übertragen werden, auch bei ungünsti ger Schmierung oder Schmierung mit gasförmigem Medium.
Die punktierte Linie 54e ist die Eingriffslinie der Zahnenden 46e. 33-33a, Fig.2, ist der Zahnkopf oder Addendum des Rotors 34; und 33-33b ist sein Zahn fuss oder Dedendum. Obschon im Ausführungsbeispiel der Zahnkopf kleiner ist als der Zahnfuss, kann er auch grösser sein. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 sind die Einlass- und die Auslassöffnungen alle beide am äusseren Ende der Zähne angebracht, an der Kugel fläche 37.
<I>Weitere Ausführungsbeispiele</I> Fig. 4 zeigt eine Ausführung mit Einlassöffnung an der inneren Kugelfläche 40 und Auslassöffnung an der äusseren Kugelfläche 37. Diese Ausführung mag bei spielsweise für Flüssigkeitspumpen benützt werden, wo die Zentrifugalwirkung bedeutend mithilft. Die Rotoren 34', 35' mit Drehachsen 30, 31 haben die beschriebene Zahnform. Sie sind drehbar in einem Gehäuse 55 ge lagert, mit dem ein Hohlkörper 56 mit Kugelende 56' fest verbunden ist.
Dieses Ende hat aussen die be schriebene innere Kugelfläche 40 und anschliessend daran eine Zylinderfläche 41', die zur Lagerung des Rotors 34' dient. Flüssigkeit strömt ein, längs Achse 30 und durch die öffnungen 57, welche im Kugelende 56' angebracht sind. Auslassraum 58 führt zu einem nicht eingezeichneten Auslass.
In den bis jetzt beschriebenen Beispielen hat die innere Kugelfläche 40 etwa den halben Durchmesser der äusseren Kugelfläche 37. Wenn die Zähne bis zur Spitze 0 gingen, so wäre das innerhalb der Kugelfläche 40 geförderte Volumen nur ein Achtel des innerhalb der Kugelfläche 37 geförderten Volumens, deren Durch messer doppelt so gross ist. Mit von Kugelfläche 37 bis zur Kugelfläche 40 reichenden Zähnen ist die För derung immer noch 7/8 der grössten möglichen Förde rung innerhalb Kugelfläche 37, während ein bedeutender Herstellungsvorteil erreicht wird beim Schneiden oder Schleifen. Bei anderen Herstellungsverfahren, wie z. B. Pressen, Prägen, Giessen verringert sich dieser Vorteil.
Dann mag die innere Kugelfläche 40 verkleinert wer den bis fast zu null. Fig.5 zeigt einen so gestalteten Rotor 34". Seine innere Kugelfläche 40i ist viel kleiner. Ihre Aussenseite ist direkt am Rotor 34" angebracht.
Verhältnismässig kleine innere Kugelflächen mögen auch an sehr grossen Rotoren verwendet werden, und auch an Rotoren für äusserst hohe Geschwindigkeiten, wo erhöhte Herstellungskosten annehmbar sind.
Fig. 6 ist eine Axialansicht eines Rotors 34" der als Rotor 34 oder 34' wie beschrieben verwendet werden kann. Er hat gerade Zähne 60, die gegen die Spitze 0 gerichtet sind, wo sich die Achsen der beiden Rotoren schneiden. Die Zahnoberfläche enthält gerade Linien, die alle durch die Spitze 0 gehen.
Fig. 7 ist eine Axialansicht eines Rotors 34b, dessen Zähne 60b der Länge nach gekrümmt sind, haupt sächlich für schnellere Herstellung bei kleinen und mittleren Abmessungen. Entgegengesetzte Zahnseiten 61, 61' sind der Länge nach je konvex und konkav. In der Mitte sind die Zähne gegen die Spitze 0 zugerichtet.
Der in Fig. 8 abgebildete Rotor 34, hat längsge krümmte Zähne 60, die spiralförmig angeordnet sind. Solche Zähne kommen in Erwägung hauptsächlich in der in Fig. 4 dargestellten Ausführung. Die mit Fig. 6 bis Fig. 8 beschriebenen Gestaltungen können jede in beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendet werden.
Wenn erwünscht, können Leitschaufeln in den Ein lass- und Auslassöffnungen eingebaut werden, um eine erwünschte Strömung weiterhin zu sichern.
<I>Herstellung</I> Ein Herstellungsverfahren für Rotor 34 mit geraden nach der Spitze gerichteten Zähnen ist schon beschrieben worden. Der damit laufende Rotor 35 kann auch mit einem solchen Kegelfräser in einer ähnlichen Abwälz- bewegung geschnitten werden. Jedoch sind dann die Drehbewegungen um die beiden sich schneidenden Ach sen in einem veränderlichen Verhältnis. Diese Abände rung der Übersetzung mag beispielsweise durch Nocken bewirkt werden.
Ein weiteres Verfahren, das auch für grosse Abmes sungen günstig ist, soll nun mit Fig. 9 beschrieben wer den. Es verwendet einen gleichartigen Kegelfräser 62 oder Schleifkörper, dessen Achse 63 die Achse 30 des Werkstückes 34a an der Spitze 0 schneidet. Der Fräser 62 rotiert um seine Achse zum Schneiden, während sich das Werkstück 34a langsam um seine Achse 30 dreht, und während der Fräser um die Spitze 0 entsprechend vorgeschoben wird. Er wird um eine durch 0 gehende Achse vorgeschoben, die senkrecht zur Werkstückachse 30 und zur Zeichenebene stehen mag.
Eine weitere Lage 62' des Fräsers in seiner Vorschubbewegung ist ge strichelt eingezeichnet. Die Vorschubbewegung des Frä- sers um 0 steht in einem veränderlichen Verhältnis zur Drehbewegung des Werkstückes. Es ist eine lang same hin und her gehende Schwenkung um 0 zwischen zwei Endlagen 62, 62'. Das Werkstück kann sich gleich förmig langsam um seine Achse drehen. Jedoch kann eine schnellere Herstellung erzielt werden durch peri odische Abänderung seiner Drehgeschwindigkeit.
Der Rotor 35 des Paares kann mit einem gleich artigen Fräser in einem gleichartigen Verfahren her gestellt werden. Dabei ist jedoch der Vorschub des Fräsers in anderer Weise von der Drehbewegung des Werkstückes abhängig.
Fig. 10 bis 12 beziehen sich auf eine Herstellung mit hin und her gehendem Werkzeug. Hobelstahl 64 oder Schleifscheibe 64' haben ein konvex gekrümmtes Ar beitsprofil 65 oder Schnittkante, das mindestens so stark gekrümmt ist wie das konkave Bodenprofil am inneren Zahnende des Rotors. Es ist ein Kreisbogen mit Mittelpunkt 67 (Fig. 11). Die Seiten 68 dienen nur zur Festlegung des Arbeitsprofils, ohne zur Zahnge staltung beizutragen. Hobelstahl 64 oder Schleifscheibe 64' wird längs der Zähne nach Linie 70 gegen die Spitze 0 zu und davon weg bewegt.
Die Gerade 70 liegt in der Zeichenebene der Fig. 10 und steht senkrecht zur Zei chenebene der Fig. 11 und 12. Fig. 10 und 11 zeigen die Vorschubslage, wo das Werkzeug den Zahnboden längs Linie 70 bearbeitet. Die Zahnseitenflächen werden erzeugt, während das Werkstück 34 um Achse 59 ver schoben wird, die durch 0 geht und senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 10 steht. In der gestrichelt ein gezeichneten Lage 34i des Werkstückes wird eine durch 0 gehende Gerade einer Seitenfläche erzeugt. Fig. 12 zeigt dieselbe Lage des Werkstückes.
Um jederzeit längs einer im Raum fest stehenden Geraden 70 zu schneiden oder zu schleifen, wird das Schneidwerkzeug oder die Schleifscheibe in einem Kreis bogen 72 (Fig. 12) um eine Achse verschoben, die mit der Geraden 70 übereinstimmt. Dieser Vorschub erfolgt in der Weise, dass die Profilneigung des Werkzeuges längs der Geraden 70 beständig mit der Profilneigung des Werkstückzahnes übereinstimmt, d. h. dass das Werkzeug das Werkstück längs der Geraden 70 tangiert.
Diese zusätzliche Vorschubbewegung des Werkzeuges kann eine kreisförmige Translation sein, wobei das Werkzeug stets in paralleler Lage bleibt, und wobei Mittelpunkt 67 den Kreisbogen 72 beschreibt. Die zusätzliche Vorschubbewegung ist der Drehbewegung des Werkstückes in Abhängigkeit zugeordnet. Auch die Vorschubbewegung um Spitze 0 zwischen Werkstück und Werkzeug ist der Drehbewegung des Werkstückes zugeordnet, wiederum in einem veränderlichen Ver hältnis.
Das Verfahren ist fortlaufend. Das Werkstück wird einmal um Achse 59 vorgeschoben und zurückgescho ben für jeden Zahn, während sich das Werkstück be ständig um seine Achse dreht. Die Drehung kann gleich förmig oder periodisch veränderlich erfolgen. Nach einer vollen Umdrehung des Werkstückes sind die Zähne fertiggestellt.
Eine Schleifscheibe 64' (Fig. 10) muss klein genug sein, so dass sie das Werkstück nicht berührt auf der entgegengesetzten Seite (links in Fig. 10). Diese Ein schränkung wird gemildert, wenn der grössere Rotor 34 des Paares eine ungerade Zähnezahl hat. Dann kann die Schleifscheibe auf der entgegengesetzten Seite etwas in eine Zahnlücke hineinreichen.
Schruppen kann durch einen Fräser 64" (Fig.10) von gleichem Kreisprofil erfolgen, ohne hin und her gehende Bewegung, aber mit denselben Vorschubbewe- gungen.
Spiralzähne können geschnitten werden durch Zu satz einer fortlaufenden Drehbewegung des Werkstückes, wobei die Schnittgeschwindigkeit des Hobelstahles von dieser zusätzlichen Bewegung abhängig gemacht wird und beispielsweise gleichförmig erfolgt.
Fig. 13 veranschaulicht ein Arbeitsprofil von verän derlicher Krümmung. Es ist konvex und am meisten gekrümmt am Ende 74 und weniger gekrümmt auf beiden Seiten 75. Es kann an einem geradlinig bewegten Hobelstahl oder einer Schleifscheibe verwendet werden, oder auch an einem Stahl 76, der um eine Achse 77 zum Schneiden hin und her geschwenkt wird.
Achse 77 liegt in einer zur Geraden 70 senkrechten Ebene. In dieser Ebene geht auch hier das Schnittprofil durch einen Punkt der Geraden 70. Die zusätzliche Vorschubbewegung des Werkzeuges erfolgt allgemein in der Weise, dass das Arbeitsprofil in dieser Ebene stets diesen Punkt schneidet und stets wie das Zahnprofil geneigt ist. Alle andern Vorschubbewegungen sind gleich wie in dem mit Fig. 10 bis 12 beschriebenen Verfahren. Sie sind derart, dass die feststehende Gerade 70 die Zahnoberflächen beschreibt.
Ein Arbeitsprofil (73) von veränderlicher Krüm mung hat weniger Abnützung und ergibt eine verfeinerte Oberflächenbeschaffenheit oder schnellere Herstellung der Rotoren.
Es soll noch erwähnt werden, dass die beschriebene Zahnform besonders geeignet ist zur Verfeinerung durch Schaben, Einlaufen und Läppen, wobei die vielen gleich zeitigen Berührungsstellen eine gleichförmige Bewegung erzwingen.
<I>Einheiten mit</I> mehreren Rotorpaaren Schematische Ansicht Fig. 17 zeigt eine Anordnung mit zwei Rotorpaaren 80, 81 und 82, 83 von verschie dener Fördermenge, in einem gemeinsamen Gehäuse 84 eingebaut. Die Einheit kann als Motor oder auch als Kältemaschine gebaut werden. Für einen Motor sind die Rotoren 80, 81 der bewegliche Teil eines Kompressors. Luftzufuhr ist durch Kanal 85. Kanal 86 führt die ver dichtete Luft in einen Verbrennungsraum schematisch als 88 eingezeichnet. Kanal 89 führt das Verbrennungs gas zum anderen Rotorpaar 82, 83. Ein Abgaskanal 90 führt das verbrauchte Verbrennungsgas nach aussen.
Der zwischen den Drehachsen 91, 92 der Rotoren 80, 81 eingeschlossene Winkel ist vorzugsweise kleiner als der zwischen den Drehachsen 92, 93 der Rotoren 82, 83 eingeschlossene Winkel, der zwischen einer Drehachse und der Verlängerung der anderen Drehachse gebildet wird. Die Rotoren 81, 82 haben eine gemein same Achse 92 und sind fest miteinander verbunden. Ausserdem ist vorzugsweise die Ebene der sich schnei denden Achsen 91, 92 zur Eene der sich schneiden den Achsen 92, 93 geneigt, um einen besseren Druck ausgleich zwischen den Rotoren 81, 82 zu erzielen. Der Grund dieser Neigung soll nun mit Fig. 19 und 20 be schrieben werden.
Fig.19 veranschaulicht die Belastung, wenn die Achsen 91, 92, 93 alle in einer Ebene sind. Die Druck luft übt einen einseitigen Druck auf den Rotor 81 aus. Dieser Druck mag längs des Pfeiles 94 erfolgen, der in Fig. 17 und 19 eingezeichnet ist. Er schneidet die Mittel ebene 78 der Welle 78' in einem Punkt 79. Ein ähn licher einseitiger Druck wirkt auf Rotor 82. Er mag längs des Pfeiles 95 erfolgen, der die Ebene 78 im Punkte 96 schneidet. Die Länge der Pfeile entspricht der Grösse der Last.
Die axialen Druckkomponenten durch die Punkte 79, 96 wirken gegeneinander und heben sich zum Teil auf, bilden aber auch ein Dreh moment in einer durch 79, 96 gehenden Ebene, die parallel zur Achse 92 verläuft. Das Drehmoment nimmt zu mit zunehmendem Abstand der Punkte 79, 96 von einander. Die längs der Pfeile 94, 95 wirkenden Kräfte können in einer Resultierenden 92-97 (Fig. 19) zu sammengefasst werden plus einem Drehmoment um Achse 92. Das Drehmoment ist die Differenz der Dreh momente, die durch die Punkte 79, 96 gehenden Kräfte bewirkt werden.
Fig. 20 veranschaulicht die Wirkung einer Neigung der Ebene der Achsen 91, 92 um Achse 92. Die Neigung bringt Punkt 79 in die Lage 79' nahe bei Punkt 96. Die Resultierende 92-97' ist etwas kleiner als die Resul tierende 92-97. Aber der Hauptgewinn liegt in der scharfen Verkleinerung des durch die axialen Kraft komponenten bewirkten Drehmomentes, die nun durch die Punkte 79', 96 gehen. Schema Fig.17 ist der Fig. 20 entsprechend aufzufassen.
Das Drehmoment, das auf den Rotor 82 des Motors ausgeübt wird, treibt den Kompressor. Nur ein kleiner Teil davon wird durch die Zahnseiten des Rotorpaares 82, 83 übertragen.
Im Betrieb wird Luft durch das Rotorpaar 80, 81 komprimiert in einem durch Kante 87 (Fig. 17) der Auslassöffnung bestimmten Mass. Dieser Druck bleibt im Verbrennungsraum bestehen, wo die Temperatur erhöhung das Volumen vergrössert. Dadurch benötigt das Rotorpaar 82, 83 ein grösseres gefördertes Volumen, das durch einen grösseren Druchmesser und einen ver grösserten Winkel (s) der Drehachsen erreicht werden kann.
Wenn die Brennstoffzufuhr verkleinert wird, dann nimmt das Volumen im Verbrennungsraum weniger zu, und der Druck darin nimmt ab. Die Druckluft dehnt sich aus nach Austritt aus dem Kompressor, wobei sich ihr Volumen vergrössert, bis die weitere Vergrösserung durch Verbrennung es dem durch das Rotorpaar 82, 83 geförderten Volumen gleich macht.
Ein erhöhter Wirkungsgrad bei veränderter Be lastung kann durch Veränderung der Auslassöffnung des Kompressors erreicht werden, wobei die Auslassöffnung vergrössert wird bei verkleinerter Brennstoffzufuhr. Dies verkleinert den im Kompressor erreichten Luftdruck, so dass er dem im Verbrennungsraum herrschenden Druck etwa gleich ist.
Fig. 17 und 18 zeigen schematisch eine Ausführung zur Veränderung der Auslassöffnung. Die Kante 87 der Auslassöffnung ist an einem Schieber 98 angebracht, der um Achse 91 gemäss der Brennstoffzufuhr ver schoben werden kann. Seine gestrichelt eingezeichnete Lage 98' entspricht einer Einstellung für verringerte Zufuhr und verkleinerten Luftdruck. Die Auslasskante ist dann in der Lage 87'. Die Verschiebung am anderen Ende 98e hat wenig Wirkung auf die Leistung, da dort fast keine Volumenveränderung stattfindet.
Kühlung der heissen Teile mag in irgendeiner be kannten Art geschehen.
Wenn Fig. 17 eine Kälteeinheit betrifft, dann geht die frische Luft durch das grössere Rotorpaar 82, 83 und wird dort komprimiert. Dabei erhitzt sich die Luft und kommt dann zur Abkühlung in einen Raum 88, allgemein in einen Raum zur Temperaturveränderung. Nach der Abkühlung wird die komprimierte Luft zu den Rotoren 80, 81 geleitet, die nun als Motor dienen. Während die Luft dort expandiert, fällt ihre Tempera tur und ein Strom frischer kühler Luft verlässt die Einheit.