CH449428A - Verdrängungsmaschine - Google Patents

Verdrängungsmaschine

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CH449428A
CH449428A CH248066A CH248066A CH449428A CH 449428 A CH449428 A CH 449428A CH 248066 A CH248066 A CH 248066A CH 248066 A CH248066 A CH 248066A CH 449428 A CH449428 A CH 449428A
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CH
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tooth
rotors
rotor
axis
displacement machine
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CH248066A
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Wildhaber Ernest
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Wildhaber Ernest
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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
    • F01C3/00—Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members
    • F01C3/06—Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees
    • F01C3/08—Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C3/085—Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing the axes of cooperating members being on the same plane

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Description


  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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Mit positiver Verdrängung arbeitende Verdrän gungsmaschine, insbesondere Kompressor, Motor oder Pumpe, welche mindestens zwei mit Zähnen versehene, ineinandergreifende Rotoren enthält, dadurch gekenn zeichnet, dass die Zähnezahlen der zwei ineinandergrei- fenden Rotoren um einen Zahn verschieden sind und die Drehachsen dieser Rotoren im Winkel zueinander stehen, derart, dass Zahnberührung über den ganzen Umfang verteilt stattfindet.
    II. Verfahren zur Herstellung der Verdrängungs maschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass zur Gestaltung des Rotors ein Rotorkörper beständig um seine Achse gedreht wird, während ein Werkzeug eine Arbeitsbewegung ausführt und während eine relative Vorschubbewegung um eine Achse bewirkt wird, welche die Drehachse des Rotorkörpers schneidet, so dass der Vorschub von Zahnkopf zu Zahnfuss und von Zahnfuss zu Zahnkopf erfolgt.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verdrängungsmaschine nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnseitenflächen der Rotoren in der Mitte der Zahnhöhe um weniger als dreissig Grad gegen eine durch diese Mitte gehende Axialebene geneigt sind. 2. Verdrängungsmaschine nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne der Rotoren gerade sind und gegen eine Spitze zu verlaufen. 3.
    Verdrängungsmaschine nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren eines Paares sphärische Aussenflächen aufweisen, die in einer gemein samen Kugelfläche liegen, und die Maschine durch Einlassöffnung und Auslassöffnung gesteuert wird, wobei mindestens die Auslassöffnung an dieser Kugelfläche angebracht ist. 4. Verdrängungsmaschine nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung sowie die Auslassöffnung an der besagten Kugelfläche ange bracht sind. 5.
    Verdrängungsmaschine nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren auch sphäri sche Innenflächen aufweisen, welche in einer gemein samen inneren Kugelfläche liegen, und dass der Ein lass durch diese innere Kugelfläche erfolgt. 6. Verdrängungsmaschine nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren eines Rotor paares abgerundete Zahnköpfe aufweisen, welche mit einander in Berührung kommen, und dass der Krüm- mungsradius in der Mitte des Zahnkopfes des einen Rotors und des anderen Rotors zusammen weniger als eine halbe Teilung beträgt. 7.
    Verdrängungsmaschine nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne des kleineren Rotors eines Paares einen nach einer Kreiskegelfläche verlaufenden äusseren Zahnkopf aufweisen, dessen Achse durch den Schnittpunkt der Rotorachsen geht. $. Verdrängungsmaschine nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung einstell bar ist. 9. Verdrängungsmaschine nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Rotorpaare auf weist und dass ein Rotor des einen Paares gleichachsig mit dem Rotor des anderen Paares angeordnet ist und fest damit verbunden ist. 10.
    Verdrängungsmaschine nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene der sich schnei denden Drehachsen des einen Rotorpaares gegen die Ebene der Drehachsen des anderen Rotorpaares geneigt ist. 11. Verdängungsmaschine nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die sich schneidenden Drehachsen eines Rotorpaares einen Winkel einschlie ssen, der verschieden gross ist bei den beiden Rotor paaren. 12.
    Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Achse der Vorschubbewegung zur Drehachse des Rotorkörpers senkrecht steht und dass die Vorschubbewegung von Zahnkopf zu Zahnfuss und zurück zum Zahnkopf für jeden Zahn einmal erfolgt. 13. Verfahren nach Unteranspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, dass die Drehung des Rotorkörpers um seine Achse mit periodisch veränderlicher Geschwin digkeit erfolgt einmal für jeden Zahn. 14.
    Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug ein Fräser ist, dessen Schneidkanten auf einer Kegelfläche liegen, deren Achse mit der Fräserachse übereinstimmt. 15. Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass ein hin und her gehendes Werkzeug mit abgerundetem Arbeitsprofil verwendet wird und dass eine zusätzliche Vorschubbewegung bewirkt wird, der art, dass die Formgebung stets nach einer Geraden erfolgt, welche die Achse des Rotorkörpers in einem festen Punkt schneidet. 16.
    Verfahren nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsprofil des hin und her gehenden Werkzeuges eine veränderliche Krümmung aufweist, mit stärkster Krümmung an der Stelle, die mit dem Zahnboden in Berührung kommt.
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