DEN0009659MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 28. Oktober 1954 Bekannitgemacht am 27. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Es sind bereits innenachsige Rotationskolbenmaschinen mit gleichsinnigem Umlauf eines Außen- und eines Innenläufers bekannt, bei denen der Innenläufer mit axial verschiebbaren Schaufeln ausgerüstet ist und der Außenläufer Schlitze für den Eintritt und Austritt von Dampf aufweist;

Bekannt sind auch innenachsige Rotationskolbenmaschinen, bei denen! die rau'mveiränderndßn Wandungen ausschließlich von den Flächen der

ίο Läufer gebildet werden. Es ist ferner bekannt, daß ein Drehzahlverhältnis von 2 :3 zwischen Innen- und Außenläufer günstigeVolumengrö'ßen. und Verdichtungsverhältnisse ermöglicht. Während bei derartigen Maschinen -^- besonders bei hochverdichtenden Maschinen —eine feste Lage der Anlagepunkte auf einem der Läufer angestrebt wird, verziehtet die. Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung auf diese Eigenschaft zugunsten einer stark vereinfachten Fertigungsmöglichkeit für die Konturen der Läuferflanken.

Die Rotationskolbenmaschine mit festen Anlagepunkten erfordert für den schneller drehenden Läufer eine Kurvenform, die in der Mathematik als Epitrochoide bekannt ist Für das Drehzahlverhältnis 2 :3 besitzt diese Trochoide zwei Bogen und ist im. zwei Acfasmrichtuingen. symmetrisch.

Die Rotationskolbenmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet für den schneller drehenden Außenläufer (Drehzahl = 3) eine ovalförmige Figur, die aus zwei Halbkreisen mit dem Halbmesser R und dem Mittelpunktsabstand R/2 und zwischengeschalteten Geraden zusammen-

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gesetzt ist, wobei die Geraden als gemeinsame Tangenten an die Kreisbogen anschließen. Der zugehörige Innenläufer (Drehzahl = 2) besitzt drei Zähne bzw.' achsenferne Zonen' und ist mit einer Exzentrizität von R/8 exzentrisch zum Außenläufer gelagert. Innen- und Außenläufer sind in ihrer Form so aufeinander abgestimmt, daß ständig eine Berührung an drei Punkten stattfindet. Hierzu sind folgende Voraussetzungen zu erfüllen, die sich mathematisch beweisen lassen:

1. Form des Außenläufers

Die Form des Außenläufers ist aus zwei gleich großen Halbkreisen und gemeinsamen Tangenten zusammengesetzt. Die beiden Halbkreise besitzen den Radius R. Der Abstand der Mittelpunkte be^ trägt R/2. Dieser Sonderfall der ovalförmigen Kurve wird in weiterem zur Vereinfachung als »Arena« bezeichnet.

2. Form des Innenläufers

Der Innenläufer ist durch eine Kurve begrenzt, die mathematisch eine Parallelkurve zur Steinerschen Hypocloide ist.

3. Exzentrizität

Der Innenläufer ist um die Größe R/8 exzentrisch zum Außenläufer gelagert.

4. Phase

Für das Zusammenarbeiten der beiden Läufer ist eine bestimmte Phase Voraussetzung, die z.B. durch folgenden Anfangszustand gekennzeichnet ist: Achsenferner Punkt des Innenläufers liegt mit achsennächstem, Punkt des Außenläufers in Dekkung, Mittelpunkt des Innenläufers in Richtung der Verbindungslinie vom gemeinsamen Punkt zum Mittelpunkt des Außenläufers um die Exzentrizität R/8 über den Mittelpunkt des Außenläufers hinaus.

Gegenüber den bekannten Formen von innen-. achsiigen Rotationskolbenmaschinen hat diese Anordnung folgende Vorteile:

1. Die Form des Außenläufers (Arena) ist technisch genau und einfach zu erzeugen.

2. Die Form des Innenläufers ist auf einer 2 : 3 untersetzten Bearbeitungsvorrichtung durch Planschleifen genau herstellbar.

. 3. Die Undichtigkeit an den Berührungsstellen kann sehr gering gehalten werden, da eine verhältnismäßig große Spaltlänge, vorliegt.

4. Das Verhältnis zwischen Arbeitsvolumen und Außenabmessuhgen ist günstig.

Die Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung wird beispielsweise durch die Fig. 1 und 2 veranschaulicht. Es zeigt

Fig. ι die Arenakurve und die Form des Innenläufers,

Fig. 2 eine schemätische Darstellung der Rotationskolbenmaschine als Verdichter.

Zu Fig. i. Die Form der Arenakurve ist bei 1 dargestellt. Die beiden Halbkreise mit dem Radius R haben den Mittelpunktsabstand R/2. Der

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Mittelpunkt der Arena liegt bei A. Der zugehörige Innenläufer ist als Kurve 2 eingetragen. Der Mittelpunkt bzw. der Symmetriepunkt des Innenläufers liegt bei B, wobei der Abstand A — B = R/8 sein muß. Für dais Zusammenarbeiten deir beiden Laufet , ist das Drehzahlverhältnis 3 :2 vom Arena,- zum Innenläufer Voraussetzung. Die Bezugspfeile bei η — 3 und M = 2 deuten die gleichsinnige Drehrichtung an. '

Zu Fig. 2. In dem schematischen Querschnitt durch einen Drehkolbenverdichter ist bei 6 der Außenläufer zu erkennen, der innen die arenaförmige Bohrung aufweist. Der Mittelpunkt der Arena liegt bei A. Der Innenläufer 7 rotiert um den Punkt B und berührt die. Arena ständig an drei Stellen. Die achsennächsten Zonen des Innenläufers bei 3 enthalten beispielsweise die'Steueröffnungen für den Füllungs- und Entleerungsvorgang. Im Innern des Innenläufers ist bei 4 eine ruhende Steuerwalze dargestellt, die einen Hochdruckkanal bei ι und einen Niederdruckkanal bei 2 besitzt. Beide Kanäle können im Innern der ruhenden Steuerwalze aus der Maschine- herausgeführt werden.

Beide Läufer sind in dem feststehenden Gehäuse 5 gelagert. In der dargestellten Phase wird bei rechtsdrehend angenommenen Läufern der Kanal ι von der nacheilenden Steuerkante der Öffnung 3 geschlossen. In diesem Augenblick hat die untere Arbeitskammer ihr kleinstes Volumen erreicht. Die Kammer links, die sich bei fortschreitender Drehung vergrößert, ist mit dem Niederdruckkanal 2 in Verbindung, während die rechte Kammer abgeschlossen ist und eine Verdichtung des Arbeitsmittels durchführt.

Je nach Lage und Größe der Steuerkanäle in der feststehenden Achse 4 kann die Maschine als Verdichter, Pumpe oder Expansionsmotor betrieben werden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Innenachsige Rotationskolbenmaschine mit gleichsinnigem Umlauf eines Außen- und eines Innenläufers, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlverhältnis zwischen Außen- und Innenläufer 3 : 2 beträgt und die Form des Außen- no läufers aus zwei Halbkreisen mit dem Halbmesser R und dem Mittelpunktsabstand R/2 besteht, die durch die gemeinsamen Tangenten verbunden sind (Arena), während der Innenläufer mit einer Exzentrizität von R/8 durch die von den, gemeinsamen Tangenten begrenzte Hüllkurve bestimmt ist.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fo'rm des. Außenläufers bildende Arena aus mehreren Tei- ¹^o len zusammengesetzt ist.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenläufer an seinen achsenfernen Scheiteln achsparallele Riefen oder Nuten zur Erzielung einer Labyrinthdichtwirkung erhält.

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4. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Scheitelpunkten des Innenläufers achsparallele, elastische Dichtelemente federnd angeordnet sind.

5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kanäle für Einlaß und Auslaß des Arbeitsmittels im Innenkörper, Außenkörper, Gehäuse oder zusätzlichen stehenden oder rotierenden Steuerschiebern untergebracht sind und zu den Zeitpunkten übersteuert werden, in denen der jeweilige Verwendungszweck der Maschine es erfordert.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 682 644.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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