EP0578853B1

EP0578853B1 - Umlaufmaschine mit conjugierten Profilen in kontinuierlicher Berührung

Info

Publication number: EP0578853B1
Application number: EP92112084A
Authority: EP
Inventors: Mario Antonio Morselli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1996-09-25
Anticipated expiration: 2012-07-15
Also published as: DE59207259D1; EP0578853A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umlaufmaschine, die als Verdichter für unterdrückbare Medien, als Pumpe für nicht unterdrückbare Flüßigkeiten, oder als durch unterdrückbare oder nicht unterdrückbare Medien betriebter Motor anwendbar ist.
Besonders betrifft die Erfindung eine Maschine, deren Drehkammern durch eine Fläche eines Stators und die Flächen von zwei oder mehreren gegenläufigen Läufern (oder "drehenden Kolben") begrenzt wird, die conjugierte Profile aufweisen. Die Synchronisierung der Drehbewegungen der Läufer ist mittels Getriebe erhaltet, die sich in der Außenseite der Maschine befinden.
Derartige Maschine sind zahlreich; im Gefolge sind die wichigsten Maschine schematisch beschrieben:
Verdichter "Roots": Zwei Läufer weisen zwei oder drei Vorsprünge mit geraden oder schraubenförmigen Erzeugenden auf; die Verdichtungskammer ist durch den Körper des Stators und den Vorsprünge eines der Rotor begrenzt; deshalb ist das Verdichtungsverhältnis 1 und geht die Verdichtung wegen des Rückflusses des Mediums und in unregelmäßiger Weise vor. Eine derartige Maschine, deren Wirkungsgrad niedriger als jener der Maschinen ist, bei welchen die Verdichtung wenigstens teilweise gradweise vorgeht, ist nur im Fall von sehr niedrigen Verdichtungsverhältnissen benützt.
Verdichter "Waade": er ist dem vorangehenden Verdichter ähnlich. In diesem Verdichter läßt sich eine Teilverdichtung in den Verdichtungskammern durch die Gestaltung der Vorsprünge der Rotore erreichen, dadurch ist das Verdichtungsverhältnis durch die Änderung der Weite der Eingangsöffnung einstellbar; sein Verdichtungsverhältnis kann den Wert 3 erreichen.
Verdichter "Bicera": das Verdichtungsverhältnis dieses Verdichters ist im Laufe des Betriebs durch die Änderung der Stelle der Eingangsöffnungen veränderlich. Die Anwendug dieser Maschine ist z.Z. versuchmäßig.
Verdichter "Lysholm" oder Schraubenverdichter: er ist mit zwei Läufern mit schraubenförmigen Vorsprüngen ausgestattet, deren Profile ungleich sind: eines der Profile ist konvex, das zweite ist konkav. Die schraubenförmige Leitung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vorsprüngen eines der Statore und eines der Läufer ist in zwei Kammern durch die Berührung mit dem Vorsprung der zweiten Stators geteilt. Im Laufe des Drehens der Rotore bewegt sich diese Berührung axial zwischen einem ersten Ende des Stators, in dem sich die Eingangsöffnung befindet , und einem zweiten Ende, in dem die Ausgangsöffnung angeordnet ist; deshalb vermindert sich der Rauminhalt der Kammer stufenweise. Dieser Verdichter ist zur Erzeugung der Preßluft mit Verdichtungsverhältnissen bis 5 und Durchflüssen bis 6 m³ x sec^-1 angewandt.
Verdichter "Jäger": im Laufe der Lieferung des Mittels von dem Eingang an den Ausgang verursacht einer der zwei Rotore die Dichtigkeit sicher; das Wirkglied besteht aus dem zweiten Rotor, der mit in Berührung mit den Wänden der Außenseite des Stators und eines standfesten Innenglieds laufenden Vorsprüngen ausgestattet ist.
Mit dazu zweckmäßigen Änderungen in den Abmessungen der oben genannten Maschine sind dieselben als Verdichter, Pumpen oder durch unterdrückbare oder nicht unterdrückbare Medien betriebte Motore anwendbar.
Die oben genannten Maschine weisen die folgenden Nachteile auf:

Mängel an Dichtigkeit; im Laufe ihrer Drehens sind die Rotore nicht in kontinuierlicher gegenseitiger Berührung; daraus bestehen ungewünschte Lecke, die besonders für die Verdichter für unterdrückbare Medien sehr schädlich sind, da den mechanischen und volumetrischen Wirkungsgrade verkleinern;

Geräusch in der Bedienung; besonders bei den Kapselmaschine (z. B. bei dem Verdichter "Roots") verursacht die Pulsation des Mediums ein besichtliches Geräusch, das nur durch die Verwendung einer teueren Schaldämpferanlage beseitigbar ist.
DE-A-2 062 007 beschreibt eine Umlaufmaschine mit conjugierten Profilen in kontinuierlicher Berührung, die folgende Glieder umfaßt:

einen Stator, dessen erster Teil an einer Ansaugleitung und dessen zweiter Teil an einer Ausflussleitung für ein Medium angeschlossen sind; wobei die Ausflussleitung an einem Benützer oder einem Behälter angeschlossen ist;
eine Mehrzahl an anliegenden und in Synchronisierung gegenläufenden Rotoren, die sich in einem Hohlraum des Stators befinden, wobei die Rotore das Medium von der Ansaugleitung an die Ausflussleitung liefern; jeder der Rotore befindet sich in einem in dem Hohlraum enthaltenen Hohlzylinder, wobei zwei anliegende Hohlzylinder in dem Mittelteil des Stators zur Bildung zwei Kanten und eines gemeinsamen Hohlraums miteinander durchsetzt sind, in dem sich die Rotore in einer bestimmten Winkelstellung drehen;
Synchronisierungsmittel zur Synchronisierung der Drehbewegungen der Rotore;
und wobei die Rotore Seitenflächen aufweisen, die aus ersten Profilen und aus zweiten Profilen bestehen, die sich im Laufe des Drehens der Rotore in kontinuierlicher Berührung bleiben lassen, um Kammern mit veränderlichem Rauminhalt in dem Stator zu begrenzen, wobei die Kammern das Medium im Laufe des Drehens der Rotore treiben, verdichten und sich ausdehnen lassen.

Diese Strukturen entsprechen jenen, die in dem einleitenden Teil des Anspruchs 1 der vorliegenden Anmeldung dargestellt sind.
Die in diesem Dokument beschriebene Maschine weist keine gemeinsame oder dreifache Berührung an der Kante des Stators auf.
DE - A 677 150 betrifft eine Drehkolbenpumpe bei welcher die Ein-und Auslaßschlitze "t" und "u" in den Stirnwandungen des Gehäuses im Bereich der Aussparungen "e" so angeordnet sind, daß sie im Betriebe von diesen Aussparungen gesteuert werden können. Die Auslaßschlitze "t" stehen durch die Leitung "v" mit der Zuleitung "w" in Verbindung, während die Auslaßschlitze "u" durch die Leitungen "y" mit der Ableitung "x" verbunden sind.
Die Pumpe arbeitet in folgender Weise:
Die Drehkörper "b" und "b¹" drehen sich in der durch die Pfeile in Fig.l angegebenen Richtung. In dem Maß, wie sie sich von der gezeichnet Stellung, die den Beginn des Saughubes bezeichnet, entfernen, wird das Volumen, das durch die Flügel auf der Eintrittsseite eingeschlossen ist, vergrößert und das Fördermittel; Luft, Gas o. dgl., wird durch die Schlitze "t" angesaugt. Gleichzeitig wird das zwischen den anderen Seiten der Flügelkolben eingeschlossene Volumen verringert, so daß die im vorhergehenden Arbeitshub angesaugte Ladung zusammengedrückt wird.
Erreicht bei weiterer Drehung die linke Kante der Aussparung "e" des linken Drehkörpers den Auslaßschlitz "u", dann wird die zusammengepreßte Ladung in die Ableitung gefördert. Nachdem der Flügelkolben d die Auslaßschlitze a abgedeckt hat, ist der Verdichtungshub beendet. Die Stellung der Flügelkolben entspricht dann der Stellung der Fig.l, nur daß jetzt die Kolben nach unten gerichtet sind.
Diese Pumpe ist mit Rotoren mit einfachem Vorsprung ausgestattet; deshalb ist der Stator nicht isoliert von der Außenseite der Maschine.
FR-A-2 593 857 zeigt eine Pumpe für Gase oder Flüssigkeiten, die ein aus zwei zylinderförmigen Hohlräumen bestehendes Gehäuse umfaßt; die Hohlräume sind mit einander verbunden und enthalten jeder einen schraubenförmigen Rotor; jeder der Rotore umfaßt eine Achse, welche die Wände des Gehäuses durchquert und an einem Ritzel angeschlossen ist; die Ritzel greifen untereinander ein, und die Bewegungen des Motors, die einem der Ritzel übertragen sind, verursachen das gegenläufende Drehen der Rotore; das Gehäuse umfaßt zwei Öffnungen an der den Ritzel gegenüberliegenden Wand, eine der Öffnungen dient für das Ansaugen und die zweite für den Ausfluß; in der Stellung 0° werden die beiden Öffnungen durch die Rotore geschlossen; die Pumpe wird durch die einfache Umkehr der Drehrichtung umkehrbar.
Diese Pumpe weist einen einzigen Zahn auf, und erlaubt keine progressive Druckgefälle, die zur Erhöhung des volumetrischen Wirkungsgrades dienen.
GB - 2137696 beschreibt eine Kapselpumpe mit zwei Wellen, die umfaßt: einen Hohlraum, zwei in dem Hohlraum enthaltenen Rotore, die sich mit den Wellen drehen, wobei jeder der Rotore mit einem Ansatz und einem Kerbschnitt ausgestattet ist; außerdem weist die Pumpe eine Eingangsöffnung auf, und eine erste Ausgansgöffnung, die sich am Stirnende des Hohlraums befindet, und die zusammen mit einem der Rotore arbeitet, durch welche sie so gesteuert ist, daß eine innere Verdichtung des zu pumpenden Mediums stattfindet; schließlich ist die Pumpe mit einer zweiten Ausgansgöffnung ausgestattet, die zusammen mit einem Entlüftungsventil des Druckes arbeitet.
Die Pumpe dieses Dokuments weist die selben Nachteile der Pumpe auf, die in FR-A-2 593 857 beschrieben ist.
FR - A 2 109 922 zeigt eine zwei Verdichter umfassende Verdichtungsanlage, die für die stufenartigen Verdichtung eines Mediums dienen.
Die Hochdruckstufe weist einen Hohlraum mit einer Verdichtungskammer auf, und zwei überschneidenden Bohrungen, in denen ein Hauptrotor und ein Ventil-Rotor enthalten sind, wobei jeder der Rotore eine Nabe aufweist, aus der sich mindestens ein Radialzahn erhebt.
Im Bereich des Zahnes ist ein Hohlraum vorgesehen, der den Durchgang eines Zahnes des anderen Rotors im Laufe einer Berührung der Konturen der Rotore ermöglicht, wobei die Berührung für die Dichtheit zwischen den Rotoren dient.
Ein weiterer Verdichter bildet eine Niederdruckstufe und weist einen Hohlraum mit mindestens einer Verdichtungskammer auf, und bewegliche Verdichtungsmittel in dem Hohlraum zur Verdichtung des Mediums.
Außerdem umfaßt die Anlage Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen in der Hochdruckstufe, Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen in der Niederdruckstufe, eine Verbindung zwischen der Ausgangsöffnung der Niederdruckstufe und der Eingangsöffnung der Hochdruckstufe und Mitnehmmittel, die die Verdichtungsmittel der Hochdruckstufe zur Verdichtung des Mediums gemäß der aufeinanderfolgenden Stufen betätigen.
Die in diesem Dokument beschriebene Maschine weist keine gemeinsame oder dreifache Berührung an der Kante des Stators auf.
EP-A-456 352 betrifft eine Umlaufmaschine mit conjugierten Profilen in kontinuierlicher Berührung, welche einen Körper eines Stators umfaßt; innerhalb des Körpers befinden sich zwei zylindrische Bohrungen, die sich überschneiden; ein Eingang, der mit beiden Bohrungen verbunden ist, sorgt für den Eintritt des Mediums mit niedrigem Druck in den Körper, und ein Ausgang; der in einer oder mehreren Grundwanden des Körpers angeordnet ist, dient für den Auslaß des Mediums mit Hochdruck aus dem Körper; ein erster und ein zweiter Rotore mit zwei Vorsprüngen sind vorgesehen, wobei jeder der Rotore in einem Hohlraum montiert ist, und wobei die Drehbewegungen der Rotore synchronisiert sind;

der erste Rotor weist ein Schließungsglied auf, das den Ausgang periodisch schließt, damit der Hochdruck erhalten und das Medium mit Hochdruck aus dem Körper ausgelassen wird;
jeder der Vorsprünge des Rotors weist eine strahlige Verbindungskante auf, so daß der Rand des Rotors nicht schneidend ist.

Deshalb hebt der unabhängige Anspruch die Gestalt der Vorsprünge der Rotore hervor, deren Ränder gerundet sind, damit keine scharfe Verbindungskante erhalten wird.
Tatsächlich verneint dieses Merkmal die Möglichkeit eine dreifache Berührung unter der Kante, die durch das Überschneiden der beiden Zylinder verursacht wird, die Kante eines ersten Rotors und die Kante eines zweiten Rotors zu haben.
In diesem wie in dem übrigen z.Z. vorliegenden Stand der Technik sind keine Umlaufmaschinen vorgesehen, die Rotore in kontinuierlicher Berührung aufweisen, welche geeignet sind, eine dreifache Berührung unter der Kante, die durch das Überschneiden der beiden Zylinder verursacht wird, die Kante eines ersten Rotors und die Kante eines zweiten Rotors zu erhalten; auch die Gestalt der Rotore ist z.Z. aus dem vorliegenden Stand der Technik nicht entnehmbar.
Auch die Kombination des vorangehenden Merkmales mit dem Merkmal der Rotore mit einer Mehrzahl an Zähnen oder Vorsprüngen ist z.Z. aus dem vorliegenden Stand der Technik nicht entnehmbar.
Durch die Kombination der beiden Merkmale läßt sich eine Umlaufmaschine mit hohem volumetrischem Wirkungsgrad erhalten, bei welcher eine Serie von Druckgefällen zwischen dem Hochdruckgebiet und dem Niederdruckgebiet die nicht gesteuerte Lecke des Mediums nach der Außenseite der Maschine oder von dem Hochdruckgebiet nach dem Niederdruckgebiet verhindert.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Umlaufmaschine mit conjugierten Profilen in kontinuierlicher Berührung zu schaffen. Durch die Verwendung der Erfindung läßt sich das folgende Ergebnis erreichen: die Spitze des Zahnes eines Rotors verläßt die Berührung mit der Innenwand des Stators in dem selben Augenblick, bei welchem der Zahn in Berührung mit der Spitze des Zahnes des anderes Rotors kommt; wobei sich eine Winkelstellung in diesem Augenblick bewahrheitet, bei welcher eine dreifache Berührung zwischen den Zähnen und der Kante des Stators stattfindet.
Die durch die Verwendung der Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß die nicht gesteuerten Lecke des Mediums nach der Außenseite der Maschine oder von dem Hochdruckgebiet nach dem Niederdruckgebiet durch eine Druckgefall zwischen dem Hochdruckgebiet und dem Niederdruckgebiet verhindert wird.
Die erfindungsgemäße Umlaufmaschine umfaßt folgende Vorrichtungen:

einen Stator, dessen erster Teil an einer Ansaugleitung und dessen zweiter Teil an einer Ausflussleitung für ein Medium angeschlossen sind; wobei die Ausflussleitung an einem Benützer oder einem Behälter angeschlossen ist;
eine Mehrzahl an anliegenden und in Synchronisierung gegenläufenden Rotoren, die sich in einem Hohlraum des Stators befinden, wobei die Rotore das Medium von der Ansaugleitung an die Ausflussleitung liefern; jeder der Rotore befindet sich in einem in dem Hohlraum enthaltenen Hohlzylinder, wobei zwei anliegende Hohlzylinder in dem Mittelteil des Stators zur Bildung zwei Kanten und eines gemeinsamen Hohlraums miteinander durchsetzt sind, in dem sich die Rotore in einer bestimmten Winkelstellung drehen;
Synchronisierungsmittel zur Synchronisierung der Drehbewegungen der Rotore;
wobei die Rotore Seitenflächen aufweisen, die aus ersten Profilen und aus zweiten Profilen bestehen, die sich im Laufe des Drehens der Rotore in kontinuierlicher Berührung bleiben lassen, um Kammern mit veränderlichem Rauminhalt in dem Stator zu begrenzen, wobei die Kammern das Medium im Laufe des Drehens der Rotore treiben, verdichten und sich ausdehnen lassen;
und wobei die Rotore mit einer Mehrzahl an Zähnen oder Vorsprüngen ausgestattet sind.
wobei die Spitze des Zahnes eines Rotors die Berührung mit der Innenwand des Stators in dem selben Augenblick verläßt, in welchem der Zahn in Berührung mit der Spitze des Zahnes des anderes Rotors kommt; wobei sich eine Winkelstellung in diesem Augenblick bewahrheitet, bei welcher eine dreifache Berührung zwischen den Zähnen und der Kante des Stators stattfindet.

Vorzugsweise ist eine Nebenleitung zum Anschliessen einer der Kammer, in der ein unregelmäßiger Druckwert für die Arbeitsweise der Maschine zustande kommt, an einer der genannten Leitungen.
Vorteilharferweise verbindet die Nebenleitung eine Eingangsöffnung mit einer Kammer mit veränderlichem Rauminhalt, wobei die Nebenleitung mit einem Drosselventil zur Bestimmung des Durchflusses des von der Kammer an eine der genannten Leitungen gelieferten Mediums ausgestattet ist, um den Druck des Mediums am Anfang der Arbeitslaufs zu begrenzen.
Außerdem fängt jede der Verbindungskanten eines Rotors sein Drehen in einer gemeinsamen Hohlraum anliegender Hohlzylider in denselben Augenblick an, in dem sie mit der Seitenfläche des anliegenden Rotors in Berührung kommt.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Umlaufmaschine gemäß der Erfindung, unter bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig.1 einen Vertikalschnitt einer erfindungsgemäßen Maschine;
Fig.2 einen Schnitt der Maschine mit der Fläche A-A der Fig.1;
Fig.3 einen Schnitt der Maschine mit der Fläche B-B der Fig. 2;
Fig.4 eine schematische Darstellung des Stators und zwei Rotore in einer ersten Winkelstellung;
Fig.5 eine schematische Darstellung des Stators und der beiden Rotore in einer zweiten Winkelstellung;
Fig.6 eine schematische Darstellung des Stators und der beiden Rotore in einer dritten Winkelstellung;
Fig.7 eine schematische Darstellung des Stators und der beiden Rotore in einer vierten Winkelstellung;
Fig.8 eine schematische Darstellung des Stators und der beiden Rotore in einer fünften Winkelstellung;
Fig.9 eine schematische Darstellung des Stators und der beiden Rotore in einer dritten Winkelstellung;
Fig.10 ein Dichtigkeitsglied eines Stators in vergrössertem Maßstab.

Die Figuren stellen eine Umlaufmaschine mit conjugierten Profilen in kontinuierlicher Berührung sowie bauliche und funktionalistischen Teile derselben Maschine.
Gemäß Fig.1 besteht eine Umlaufmaschine 1 in wesentlichem aus einem in einer Mittelplatte 3 sich befindlichen Stator 2 und aus zwei Seitenplatten 4 und 5, die die Mittelplatte 3 umfassen. In den Platten 4 und 5 sind Lager für zwei Wellen und weitere bekannte mechanische Vorrichtungen vorgesehen, die mit Bezugsziffern nicht bezeichnet sind. Ein Antrieb 8 sorgt für das Drehen der Welle 6, an welcher er befestigt ist.
Zwei Zahnräde 9 und 10 greifen untereinander zur Synchronisierung des Drehbewegungen der Wellen 6 und 7 ein.
Ein erster Rotor 11 dreht sich mit der Welle 6 und ein zweiter Rotor 12, der dem ersten Rotor 11 anliegend ist, dreht sich mit der Welle 7, wobei sich die Rotore 11 und 12 in einem Hohlraum 13 der Mittelplatte 3 befindet; der Stator 2 ist aus der Mittelplatte 3 und aus den Seitenplatten 4 und 5 gebildet.
Fig.2 stellt den Hohlraum 13 dar, in dem die Rotore 11 und 12 gegenläufig drehen; der Hohlraum 13 besteht aus zwei Hohlzylidern 14 und 15, deren Symmetrieachsen zu der Symmetrieachse des Stators 2 parallel sind. Im allgemeinen dreht sich der Rotor 11 in dem Hohlzylider 14 und der Rotor 12 dreht sich in dem Hohlzylider 15. In dem Mittelteil des Stators 2 sind die Hohlzylider 14 und 15 miteinander so durchsetzt, daß der Rotor 11 in dem Hohlzylider 15 und der Rotor 12 in dem Hohlzylider 14 im Laufe des Drehens und bei bestimmten Winkelstellungen drehen. Die Rotore 11 und 12 sind gegenläufig; ihre Drehungsrichtungen sind von den Pfeilen F₁ und F₂ bezeichnet.
Eine Ansaugleitung 16 verbindet den Hohlraum 13 mit einer mit einem nicht dargestellten Filter ausgetatteten Eingangsöffnung, die für den Eintritt eines Mediums in die Maschine sorgt. Eine in der Platte 4 ausgefürte Ausgangsöffnung 17 befindet sich in einer vorbestimmten Stelle des Hohlzyliders 14. Eine derartige nicht dargestellte Ausgangsöffnung ist in der Platte 5 ausgeführt. Von dieser und von der Ausgangsöffnung 17 fängt eine Ausflussleitung 18 an, die an einem Benützer oder an einem Behälter für das verwendete Medium angeschlossen ist.
Zur Vereinfachung ist die nicht dargestellte Ausgangsöffnung im Gefolge nicht bezeichnet.
Der Hohlzylider 15 ist mit der Ansaugleitung 16 durch eine Nebenleitung 19 verbunden, deren erstes Ende 20 in den Hohlzylider 15 und zweites Ende 21 in die Ansaugleitung 16 münden. Ein Drosselventil 22 ist in der Nebenleitung 19 zur Steuerung des Durchflusses des Mediums durch dieselbe Nebenleitung 19 vorgesehen.
In der Platte 4 ist eine Nut 23 zur Verbindung der Ansaugleitung 16 mit einem Teil des Hohlraums 13 vorgesehen; der Zweck dieser Verbindung ist im Gefolge erklärt.
Die Nut 23 ist in der Fig.6 besser dargestellt; in dieser Figur bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten, die in den vorangehenden Figuren bezeichnet sind.
Der Rotor 12 weist eine erste und eine zweite Seiten 24 und 25 auf, die mit einer sehr geringen Reibung auf Wänden 26 und 27 gleiten; die Wände 26 und 27 gehören je den Platten 4 und 5 und begrenzen den Hohlraum 13 durch zwei Flächen, die zur Symmetrieachse desselben Hohlraums 13 senkrecht sind. Dadurch werden ungewünschte Lecke des Medium im Laufe des Betriebs der Maschine behindert.
Die Rotore 11 und 12 weisen gleiche Profile auf, deren Gestaltung so gewählt ist, daß dieselben Rotore im Laufe ihres Drehens in kontinuierlicher Berührung sind, um Kammern mit veränderlichem Rauminhalt zu begrenzen, wobei die Kammern das Medium im Laufe des Drehens der Rotore treiben, verdichten und sich ausdehenen lassen.
Ein derartiges Profil ist aus einer mit einer Trochoide verbundenen Evolvente gebildet.
Die Arbeitsweisen dieser Profile sind in den Figuren von 4 bis 8 dargestellt.
Die Profile der Rotore 11 und 12 umfassen je zwei gleiche Evolventekonturen E₁, E₂, E₃ und E₄ und zwei gleiche Trochoidekonturen T₁, T₂, T₃ und T₄.
In dem Rotor 11 befindet sich die Evolventekontur E₁ zwischen einer Kante C₁ und einem Verbindungspunkt R₁, die Trochoidekontur T₁ erstreckt sich zwischen dem Verbindungspunkt R₁ und einer Kante C₂; die Evolventekontur E₂ ist zwischen der Kante C₂ und einem Verbindungspunkt R₂ angeordnet, und der Trochoidekontur T₂ ist zwischen dem Verbindungspunkt R₂ und der Kante C₁ vorgesehen.
In dem Rotor 12 befindet sich die Evolventekontur E₃ zwischen einer Kante C₃ und einem Verbindungspunkt R₃, die Trochoidekontur T₃ erstreckt sich zwischen dem Verbindungspunkt R₃ und einer Kante C₃; die Evolventekontur E₄ ist zwischen der Kante C₄ und einem Verbindungspunkt R₄ angeordnet, und der Trochoidekontur T₄ ist zwischen dem Verbindungspunkt R₄ und der Kante C₄ vorgesehen.
Die Figuren von 4 bis 8 erklären die Arbeitsweise der Maschine 1 in aufeinanderfolgenden Winkelstellungen der Rotore 11 und 12 im Laufe ihrer synchronisierten Drehbewegungen.
In der in der Fig.4 dargestellten Winkelstellung ist die Leitung 16 an der Kammer 28 mit veränderlichem Rauminhalt angeschlossen; die Kammer 28 befindet. sich zwischen den Konturen E₁ und T₁ des Rotors 11, den Konturen E₃ e T₃ des Rotors 12 und der Seitenwand 29 des Stators 2. Die Kanten C₁ und C₄ der Rotore 11 und 12 sind in Berührung mit der Seitenwand 29; das in der Kammer 30 enthaltene Medium ist verdichtet worden, da der Rauminhalt der Kammer 30 kleiner als der Rauminhalt der Kammer 28 ist, wobei sich die Kammer 30 zwischen den Konturen E₂ und T₂ des Rotors 11 und den Konturen E₄ e T₄ des Rotors 12 und der Seitenwand 29 des Stators 2 befindet. Der Rotor 11 schließt die an der Ausflussleitung 18 angeschlossene Ausgangsöffnung 17 und die Nut 23 verbindet die Leitung 16 mit einer Kammer 31 mit veränderlichem Rauminhalt, die durch die Berührungen der Kante C₂ mit der Kontur T₄ und der Kontur E₂ mit der Kontur E₄ begrenzt wird.
Der Druck des Mediums in der Kammer 31 bleibt wegen dieser Verbindung stätig in dem Ansaugwert zur Verhinderung der durch eine übermäßige Ausdehnung verursachten Widerstände, da die Kammer 31 im Laufe des Drehens der Rotore 11 und 12 in den Richtungen F₁ und F₂.neigt, sich zu dehenen.
Die in der Fig.5 dargestellte Winkelstellung wurde durch ein synchronisiertes Drehens der Rotore 11 und 12 in den Richtungen F₁ und F₂.erreicht; durch dieses Drehen befindet sich das in der Kammer 28 vorher enthaltene Medium in zwei Kammern 28a und 28b, wobei die Kammer 28a und 28b je durch die Konturen E₁ und T₁ des Rotors 11, die Konturen E₃ und T₂ des Rotors 12 und die Wand 29 des Stators 2 begrenzen werden. Der Druck des in der Kammern 28a und 28b enthaltenen Mediums ist dem Druck des Mediums gleich, das sich vorher in der Kammer 28 fand, da der Gesamtrauminhalt der Kammern 28a und 28b dem Rauminhalt der Kammer 28 gleich ist.
Der Druck des Mediums in der Kammer 30a ist größer als der Druck des vorher in der Kammer 30 enthaltenen Mediums, da der Rauminhalt der Kammer 30a kleiner als der Rauminhalt der Kammer 30 ist, wobei die Kammer 30a durch die Konturen T₂ und E₄ in gegenseitiger Berührung, die Kante C₁ und C₂ und die Wand 29, mit welcher die Kante C₁ und C₂ in Berührung sind, begrenzt wird. Außerdem wird die Kammer 30a durch die Konturen E₂ e T₂ und E₄ begrenzt. In diesem Betriebszustand erreicht der Druck des in der Kammer 30 enthaltenen Mediums seinen Höchstwert, da der Rotor 11 die Ausgangsöffnung 17 noch nicht geöffnet hat.
Die in der Fig.6 dargestellte Winkelstellung wurde durch ein weiteres synchronisiertes Drehens der Rotore 11 und 12 in den Richtungen F₁ und F₂.erreicht; wegen dieses Drehens wird die Öffnung durch den Rotor 11 so geöffnet, daß dann Medium aus der Kammer 30b zu der Ausflussleitung 18 fließt. In diesem Betriebszustand ist der Gesamtrauminhalt der Kammern 28a und 28b nicht verändert, damit ist der Druckwert des Medium stätig geblieben.
Die Kante C₁ und C₃ sind in gegenseitiger Berührung zur Verhinderung ungewünschter Lecke aus der Ausgangsöffnung 17, um den maximalen volumetrischen Wirkungsgrad zu erreichen, wobei die Berührung in der Verbindungskante des Hohlzyliders 14 mit dem Hohlzylider 15 in dem die Kammern 28 und 30 mit veränderlichem Rauminhalt enthaltenden Teil des Stators vorgeht. Die Kammer 30b wird durch die Konturen E₂ und T₂, die Kante C₁ des Rotors 11 und die die Kante C₂ des Rotors 12 im Laufe der gegenseitigen Berührung der Konturen E₂, T₂ und E₄, T₄ begrenzt.
Die in der Fig.7 dargestellte Winkelstellung wurde durch ein weiteres synchronisiertes Drehens der Rotore 11 und 12 in den Richtungen F₁ und F₂.erreicht; wegen dieses Drehens ist die Kammer 30c mit der Ansaugleitung 16 verbunden; außerdem sind sich die Kammern 28a und 28b zur Bildung einer einzigen Kammer 28c versammelt, in der der Druckwert des Mediums dem Druckwert des Mediums in den getrennten Kammern 28a und 28b gleich ist. Die Ausgangsöffnung 17 steht in Verbindung mit der Kammer 30c, die durch die Berührungen der Kante C₃ mit die Konturen E₂ und T₂ und der Konturen E₂, T₂ und E₄, T₄ begrenzt ist. Damit mündet das Medium in die Ausflussleitung 18 mit einem Druckwert, der kaum größer als der Druckwert der Benützers oder des Behälters ist. Der Rauminhalt der Kammer 30c ist kleiner als der Rauminhalt 30b der Fig.6, aber der Druck des Mediums steigert nicht, da der Rotor 11 die Ausgangsoffnung geöffnet hat.
Die in der Fig.8 dargestellte Winkelstellung wurde durch ein weiteres synchronisiertes Drehens der Rotore 11 und 12 in den Richtungen F₁ und F₂.erreicht; in diesem Betriebszustand fängt die Verdichtung des in der Kammer 28c enthaltenen Mediums an. Zur Bestimmung des Druckwerts des Mediums am Anfang seiner Verdichtung wird das Drosselventil 22 betätigt, das den Durchfluß des von der Kammer 28c an die Ansaugleitung 16 gelieferten Mediums steuert, bis die Kante C₄ das Ende 20 der Leitung 19 im Laufe des Drehens des Rotors 11 in der Richtung F₁ getreten hat. Die Verminderung des Rauminhalts der Kammer 30d geht weiter, bis der Rotor 11 die Ausgangsöffnung wieder schließt.
Durch die Fortsetzung des Drehens der Rotore 11 und 12 in der Richtungen F1 und F2 wird den in der Fig.4 dargestellten Betriebszustand wieder erreicht, aber in diesem Fall sind die Profile umgekehrt.
5 Für einen Winkelwert des auf das Drehen des Rotors 12 bezüglichen Drehens des Rotors 11 ist die Kante C₁ in Berührung mit dem Verbindungspunkt R3. Derartige Berührungen kommen zwischen der Kante C3 und dem Verbindungspunkt R1 zustande und so weiter, um eine Arbeitsweise der Maschine mit niedrigen Geräusch und Abnutzung zu erreichen.
Es wurde also damit eine Umlaufmaschine geschaffen, durch welche die gegenseitige Trennung von Kammern mit veränderlichem Rauminhalt erreicht wird, um Lecke des Mediums zu Teilen mit niedrigem Druck in einer beliebigen Winkelstellung der Rotore zu behindern.
Durch dazu zweckmäßige Abmessungen und Stellungen der Nut 23 lassen sich kontrollierte Leckwege erreichen, um ungewünschte Druksverschiedenheiten in den verschiedenen Anwendungen der Maschine mit nicht unterdrückbaren Flüssigkeiten zu behindern.
Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angegeben werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beispielhaften Charakters handelt. So fällt auch die Anordnung, die in der Fig.9 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung wird jede der Kanten C₁, C₂, C₃, C₄,C₅,C₆ ist mit zwei Konturen E₁,T₁, E₂,T₂, E₃,T₃, E₄,T₄, E₅,T₅, E₆,T₆ durch eine Kreiskontur K₁, K₂, K₃, K₄, K₅ und K₆ verbunden, die auf der Seitenwand 29 eines der Hohlzylinder 14 oder 15 zur Erhaltung einer primären Dichtigkeit gleitet, wobei jede der Kreiskonturen zwei eigene Verbindungskanten W₁, W₂, W₃, W₄, W₅, W₆, C₁, C₂, C₃, C₄, C₅, C₆ aufweist.
Außerdem weist jeder der Rotore 11, 12 drei Evolventekonturen E₁, E₂, E₃ und drei Trochoidekonturen T₁, T₂, T₃ auf.
Bezüglich auf die übrigen Einzelheiten sind die beiden Rotore so gleich wie die vorherigen Rotoren.

Claims

Umlaufmaschine mit conjugierten Profilen in kontinuierlicher Berührung, die folgende Glieder umfaßt:
einen Stator (2), dessen erster Teil an einer Ansaugleitung (16) und dessen zweiter Teil an einer Ausflussleitung (18) für ein Medium angeschlossen sind; wobei die Ausflussleitung (18) an einem Benützer oder einem Behälter angeschlossen ist;

eine Mehrzahl an anliegenden und in Synchronisierung gegenläufenden Rotoren (11,12), die sich in einem Hohlraum (13) des Stators (2) befinden, wobei die Rotore (11,12) das Medium von der Ansaugleitung (16) an die Ausflussleitung (18) liefern; jeder der Rotore (11,12) befindet sich in einem in dem Hohlraum (13) enthaltenen Hohlzylinder (14,15), wobei zwei anliegende Hohlzylinder (14,15) in dem Mittelteil des Stators (2) zur Bildung zwei Kanten und eines gemeinsamen Hohlraums miteinander durchsetzt sind, in dem sich die Rotore (11,12) in einer bestimmten Winkelstellung drehen;

Synchronisierungsmittel (6,7) zur Synchronisierung der Drehbewegungen der Rotore (11,12);

wobei die Rotore (11,12) Seitenflächen aufweisen, die aus ersten Profilen (E₁,E₂,E₃,E₄,E₅,E₆) und aus zweiten Profilen (T₁,T₂,T₃,T₄,T₅,T₆) bestehen, die sich im Laufe des Drehens der Rotore (11,12) in kontinuierlicher Berührung bleiben lassen, um Kammern (28,28a,28b,28c,30, 30a,30b,30c,30d) mit veränderlichem Rauminhalt in dem Stator (2) zu begrenzen, wobei die Kammern (28,28a,28b,28c,30,30a,30b,30c,30d) das Medium im Laufe des Drehens der Rotore (11,12) treiben, verdichten und sich ausdehnen lassen;

und wobei die Rotore (11,12) mit einer Mehrzahl an Zähnen oder Vorsprüngen ausgestattet sind;
dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des Zahnes eines Rotors (11) die Berührung mit der Innenwand des Stators (2) in dem selben Augenblick verläßt, in welchem der Zahn in Berührung mit der Spitze des Zahnes des anderes Rotors (12) kommt; wobei sich eine Winkelstellung in diesem Augenblick bewahrheitet, bei welcher eine dreifache Berührung zwischen den Zähnen und der Kante (I₁) des Stators (2) stattfindet.
Umlaufmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ersten Profile (E₁,E₂,E₃,E₄,E₅,E₆) mit einem der zweiten Profile (T₁,T₂,T₃,T₄,T₅,T₆) durch ein Übergangsbogen (K₁,K₂,K₃,K₄,K₅,K₆) verbunden ist, wobei jeder der Bogen (K₁,K₂,K₃,K₄,K₅,K₆) zwei Verbindungskanten (W₁,W₂,W₃,W₄,W₅,W₆, C₁,C₂,C₃,C₄,C₅,C₆) aufweist.
Umlaufmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ersten Profile (E₁,E₂,E₃,E₄,E₅,E₆) mit einem der zweiten Profile (T₁,T₂,T₃,T₄,T₅,T₆) durch ein Übergangsbogen (K₁,K₂,K₃,K₄,K₅,K₆) verbunden ist, der auf der Innenwand (29) eines Hohlzylinders (14,15) gleitet.
Umlaufmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ersten Profile (E₁,E₂,E₃,E₄,E₅,E₆) gleiche Evolventekonturen sowie jedes der zweiten Profile (T₁,T₂,T₃,T₄,T₅,T₆) gleiche Trochoidekonturen umfaßt; wobei jede der Evolventekonturen mit der eigenen Trochoidekontur durch einen Verbindungspunkt (R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆) verbunden ist.
Umlaufmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ersten und der zweiten Profile (E₁,E₂,E₃,E₄,E₅,E₆, T₁,T₂,T₃,T₄, T₅,T₆) Verbindungskanten (W₁,W₂,W₃,W₄,W₅,W₆) aufweist, die im Laufe des Drehens der Rotore (11,12) in Berührung mit der Seitenwand (29) des Stators (2) oder mit dem Profil eines anliegenden Rotors (11,12) kommen.
Umlaufmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nebenleitung (19) die Ansaugleitung (16) mit einer Kammer (28,30,31) mit veränderlichem Rauminhalt verbindet; wobei die Nebenleitung (19) mit einem Drosselventil (22) zur Steuerung der Durchflusses des von der Kammer (28,30,31) an die Ansaugleitung (16) oder an die Ausflussleitung (18) gelieferten Mediums ausgestattet ist, um den Druck des Mediums am Anfang der Arbeitsphase zu bestimmen.
Umlaufmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenleitung (19) für das Anschliessen einer der Kammer (31), in der ein unregelmäßiger Druckwert für die Arbeitsweise der Maschine zustande kommt, an einer der genannten Ansaug - oder Ausflussleitungen (16,18) sorgt.
Umlaufmaschine nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine (1) als Verdichter für unterdrückbare Medien, als Pumpe für nicht unterdrückbare Flüssigkeiten, oder als durch unterdrückbare oder nicht unterdrückbare Medien betriebter Motor anwendbar ist.