DE1906057B2

DE1906057B2 - Rotationskolbenmaschine mit Schraubenrotor und Dichtungszahnrad für gasförmige und flüssige Medien

Info

Publication number: DE1906057B2
Application number: DE1906057A
Authority: DE
Inventors: Bernard Neuilly-Sur-Seine Hauts-De-Seine Zimmern (Frankreich)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-02-08
Filing date: 1969-02-07
Publication date: 1980-11-06
Also published as: US3551082A; DE1906057C3; GB1242192A; JPS4812203B1; USRE30400E; DE1906057A1; FR1586832A; SE395303B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine für gasförmige und flüssige Medien, insbesondere Verdichter, mit einem Schraubenrotor, der aus einem toroidalen Kern bzw. Grundkörper und mehreren Gewindegängen besteht, deren Scheitel von einem Gehäuseteil umschlossen sind, und mit wenigstens einem damit kämmenden Dichtungszahnrad, dessen Zähne gleichzeitig in mehrere Gewindegänge des Schraubenrotors eingreifen und dessen Drehachse quer 2·". bzw. windschief zur Drehachse des Schraubenrotors steht, wobei von den Ein- und Auslaßöffnungen für das Förder- bzw. Arbeitsmedium die Hochdrucköffnung bzw. -öffnungen in unmittelbarer Nähe der eingreifenden Zähne des Dichtungszahnrads bzw. der Dichtungszahnräder im Gehäuse angeordnet sind.

Bei Rotationskolbenmaschinen dieser Art (siehe die FR-PS 13 31 998) steigt bekanntlich der volumetrische Kompressionsgrad mit der Anzahl der Gewindegänge des Schraubenrotors, die gleichzeitig mit Zähnen des Dichtungszahnrades in Eingriff stehen. Gleichzeitig wird aber auch der Zusammenbau von Schraubenrotor und Dichtungszahnrad schwieriger. Bei den bekannten Rotationskolbenmaschinen werden ebene Dichtungszahnräder verwendet, deren Zähne in einer Ebene mit ·*η dem sie tragenden Scheibenkörper liegen. Wie in der genannten französischen Patentschrift angegeben ist, ist in diesem Fall ein Zusammenbau eines nicht zerlegbaren Dichtungszahnrades mit einem nicht zerlegbaren Schraubenrotor nur dann möglich, wenn die äußeren « Zahnflanken der gerade noch in Gewindegänge eingreifenden Zähne zueinander parallel sind. Ein gleichzeitiger vollständiger Eingriff von Zähnen in mehr als zwei Gewindegänge ist daher nur dann möglich, wenn die Zähne des Dichtungszahnrades und demzufolge auch die Zwischenräume zwischen den Gewindegängen ein spitz zulaufendes Profil haben. Dadurch wird jedoch das Volumen der von den Gewindegängen und den Zähnen begrenzten Arbeitsk-mmern verringert, wodurch der Vorteil der größeren Zahl von gleichzeitig in Eingriff stehenden Gewindegängen und Zähnen wenigstens zum Teil wieder aufgehoben wird. Es ist daher mit solchen Maschinen nicht möglich, gleichzeitig einen hohen Kompressionsgrad und eine große Fördermenge zu erzielen. t>o

Ferner sind Rotationskolbenmaschinen mit einem Schraubenrotor bekannt, bei denen das Dichtungszahnrad axial vom Scheibenkörper abstehende Zähne hat (siehe z.B. die US-PS 16 19 514 und 30 54 356). Bei diesen bekannten Maschinen hat aber der Schraubenro- b5 tor jeweils einen zylindrischen Kern, so daß die Gewindetiefe an allen Stellen gleich groß ist, und die \_nUnn Anr- TWr-Ut ,,n nt-mUni-nAn*- ctnl·,» ronl<ronKt mir

/-WIISV. WVJ LZI^IIlUlIgJMtIIlIlUUbO JIV.111 ^lll\IV,\.lll 1.Ul Rotorachse; daher kann jeweils nur an einem einzigen Gewindegang ein völlig dichter Eingriff eines Zahns erfolgen, selbst wenn (wie in Fig.5 der US-PS 30 54 356) mehrere Zähne des Diciitungszahnrades mit mehreren aufeinanderfolgenden Umläufen eines einzigen fortlaufenden Schraubengewindes in Eingriff stehen. Bei der in der US-PS 16 19 514 beschriebenen Maschine hat der Schraubenrotor eine verhältnismäßig kleine axiale Länge und nur drei Gewindegänge mit geringer Umschlingung, die mit einem trommeiförmigen Dichtungsrotor mit geraden Zahnfianken zusammenwirken. Auch bei dieser Maschine steht jeweils nur ein Zahn in wirksamem Eingriff mit einem Gewindegang des Schraubenrotors. Solche Maschinen haben eine im Verhältnis zu ihrer Größe geringe Förderkapazität, und vor allem ergeben sie keine Verdichtungswirkung, so daß sie nicht als Verdichter geeignet sind.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Rotationskolbenmaschine der eingangs angegebenen Art, bei der die gleichzeitig in wirksamem Eingriff mit Gewindegängen stehenden Zähne des Dichtungszahnrads eine größere Gesamtprofilfläche haben, so daß bei relativ kleinem Raumbedarf ein höherer Verdichtungsgrad erzielbar ist, wobei vor allem ein einfacher Zusammenbau des Schraubenrotors und des Dichtungszahnrads bzw. der Dichtungszahnräder möglich sein soll, ohne daß diese Teile zerlegt werden müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das bzw. jedes Dichtungszahnrad aus einem Scheibenkörper besteht, von dem die Zähne axial bzw. schräg abstehen, wobei die dem Förder- bzw. Arbeitsdruck ausgesetzten Flächen der Zähne auf einer zylindrischen bzw. konischen Fläche um die Drehachse des Dichtungszahnrads liegen, und daß die Gewindetiefe des Schraubenrotors auf der Niederdruckseite wesentlich größer ist als auf der Hochdruckseite.

Durch die Verwendung von Dichtungszahnrädern mit axial bzw. schräg abstehenden Zähnen in Verbindung mit einem Schraubenrotor mit toroidalem Kern ist es möglich, den Zähnen eine größere Profilfläche zu geben als bei Verwendung von ebenen Dichtungszahnrädern, die mit der gleichen Anzahl von Gewindegängen zusammenwirken, ohne daß der Zusammenbau erschwert wird. Bei Dichtungszahnrädern mit axial abstehenden Zähnen können die Zahnprofile, unabhängig von der Anzahl der mit Gewindegängen in Eingriff stehenden Zähne, sogar rechteckig sein, was bei ebenen Dichtungszahnrädern normalerweise nur dann möglich ist, wenn in der Einbaustellung nur ein einziger Zahn in vollständigem Eingriff mit einem Gewindegang steht. Demzufolge sind bei einer Maschine gleicher Größe die Förderkapazität und der Kompressionsgrad wesentlich größer.

Der Zusammenbau der Dichtungszahnräder mit axial oder schräg abstehenden Zähnen mit einem Schraubenrotor mit toroidalem Kern zu einer funktionstüchtigen Maschine, bei der jeweils mehrere Zähne des Dichtungszahnrades gleichzeitig völlig dicht in jeweils einen der verschiedenen getrennten Gewindegänge des Schraubenrotors eingreifen, ist dadurch möglich, daß die Ge^-"indetiefe des Schraubenrotors von der Niederdruckseite zur Hochdruckseite stetig abnimmt. Diese Ausbildung ergibt den zusätzlichen Vorteil, daß bei Verwendung der Maschine als Verdichter der Kompressionsgrad beträchtlich erhöht wird. Durch geeignete Bemessung der Ein- und Auslaßöffnungen ist es aber

inkompressibler Flüssigkeiten zu verwenden, ohne daß in den Arbeitskammern unzulässige Druckerhöhungen auftreten.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Form der Flanken der Gewindegänge des Schraubenrotors vereinfacht ist, so daß die Herstellung des Schraubenrotors einfacher, schneller und billiger erfolgen kann.

Weitere: Ausgestaltungen und Verbesserungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung eignet sich sowohl für Maschinen mit Schrauberirotoren, bei denen die Scheitel der Gewindegänge auf einer Kegel- oder Zylinderfläche liegen und von einer entsprechenden kegel- oder zylinderförmigen Innenwand eines Gehäuses umschlossen sind, als auch für Maschinen mit Schraubenrotoren, bei denen die Scheitel der Gewindegänge auf einer ebenen Fläche liegen und mit einer ebenen Gehäusestirnfläche zusammenwirken. Während bei kegeligen Schraubenrotoren die Bedingung der unterschiedlichen Gewindetiefe infolge der Kegelform bereits dann erfüllt ist, wenn die Achse des Dichtungszahnrades in einer zur Achse des Schraubenrotors senkrechten Ebene liegt, wird bei zylindrischen und ebenen Schraubenrotoren die Achse des Dichtungszahnrads entsprechend schräg gestellt.

Ausfühnungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

Fig. 1 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform der Rotationskolbenmaschine nach der Erfindung mit einem kegelförmigen Schraubenrotor und einem Dichtungszahnrad mit schräg abstehenden Zähnen, die aus dem Gehäuse herausgezogen sind,

Fig. 2 eine schematische Darstellung zum Vergleich eines ebenen Dichtungszahnrades mit einem Dichtungszahnrad mit schräg abstehenden Zähnen,

F i g. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der maximalen Profilfläche, die bei einem Dichtungszahnrad mit schräg abstehenden Zähnen erzielbar ist,

F i g. 4 einen Schnitt durch einen Zahn längs der Linie IV-!VvonFig.3,

F i g. 5 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Rotationskolbenmaschine nach der Erfindung mit einem zylindrischen Schraubenrotor und einem Dichtungszahnirad mit axial abstehenden Zähnen zur Verwendung als Verdichter, wobei die Verdichtung des Gases an der Innenseite der Zähne des Dichtungszahnrades erfolgt,

F i g. 6 eine Ansicht des Gehäuses der Maschine von Fig. 5,

F i g. 7 in gleicher Darstellung wie F i g. 5 eine Ausführungsform der Rotationskolbenmaschine, bei welcher die Verdichtung an der Außenseite der Zähne des Dichtungszahnrades erfolgt,

F i g. 8 eine Ansicht des Gehäuses der Maschine von Fig.7,

Fig.9 eine Darstellung einer dritten Ausführungsform der Rotationskolbenmaschine nach der Erfindung mit einem Schraubenrotor, der mit einer ebenen Gehäusestirnfläche und einem Dichtungszahnrad mit zylindrischer Verzahnung zusammenwirkt, bei abgezogenem Gehäuse, wobei die Verdichtung an der Innenseite der Zähne des Dichtungszahnrades erfolgt

Fig. 10 eine der Fig.9 ähnliche Darstellung eines Verdichters, bei welchem die Verdichtung an der Außenseite der Zähne des Dichtungszahnrades erfolgt,

F i g. 11 eine schematische Darstellung der Lage des Mittelpunktes eines Dichtungszahnrades mit zylindrischer Veraahnung, das mit einem Schraubenrotor der in F i g. 9 und 10 dargestellten Art zusammenwirkt,

Fig. 12 einen Längsschnitt durch einen Doppel verdichter, bei welchem zwei symmetrische, fest miteinander verbundene Schraubenrotoren mit vier Dichtungs-■> zahnrädern mit zylindrischer Verzahnung zusammenwirken,

Fig. 13 einen Teilquerschnitt längs der Linie XIII-XIIi von Fig. 12,
Fig. 14 eine Ansicht eines Gehäuses, das in

ίο Verbindung mit dem Schraubenrotor und dem Dichtungszahnrad von Fig.7 zur Förderung eines inkompressiblen Strömungsmittels verwendbar ist,

F i g. 15 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Gehäuses, welches zur Förderung eines inkom-

r> pressiblen Strömungsmittels in Verbindung mit dem Schraubenrotor und dem Dichtungszahnrad von F i g. 7 verwendbar ist,

Fig. 16 einen Teilquerschnitt längs der Linie XVl-XVl von Fig. 15und

F i g. 17 die Abwicklung des Gehäuses und des Schraubenrotors bei der Ausführungsform von F i g. 15 und 16.

Fig. 1 zeigt einen Schraubenrotor 1, der aus einem toroidalen Kern und mehreren Gewindegängen besteht.

Der Ausdruck »toroidal« bedeutet, daß die Oberfläche des Kerns (die den Grund der Gewindegänge bildet) ein Abschnitt einer Torusfläche ist,die durch Rotation einer Kreislinie um eine in der Ebene der Kreislinie liegende, aber diese nicht schneidende Achse entsteht. Die

jo Scheitel der Gewindegänge liegen auf einer Kegelfläche. Im Betrieb liegen die Scheitel der Gewindegänge an der konischen Innenfläche eines Gehäuses 2 fast an, das den Schraubenrotor 1 umschließt; in F i g. 1 ist der Schraubenrotor 1 der Deutlichkeit wegen außerhalb des

j) Gehäuses 2 dargestellt.

Mit dem Schraubenrotor 1 wirkt ein Dichtungszahnrad 3 zusammen, dessen Zähne 3b schräg von einem Scheibenkörper 3a abstehen, so daß ihre Außenflächen auf einer Kegelfläche liegen. Es stehen jeweils mehrere Zähne 36 des Dichtungszahnrades 3 mit Gewindegängen des Schraubenrotors t in Verbindung. Die Welle 4 des Dichtungszahnrades 3 liegt in einer Ebene, die etwa senkrecht zur Welle Xa des Schraubenrotors 1 steht, doch sind die beiden Wellen windschief zueinander, so daß sich ihre Achsen nicht schneiden. Der Schraubenrotor 1 wird in der Richtung des Pfeils A in Drehung versetzt, wodurch das Dichtungszahnrad 3 in der Richtung des Pfeils B gedreht wird.
Bei zusammengebauter Maschine liegt das Dichtungszahnrad 3 außerhalb des Gehäuses 2. Im Gehäuse ist eine Ausfräsung 6 angebracht, durch welche die Zähne 3b nach innen ragen, um in die Gewindegänge einzugreifen.

Das zu verdichtende Gas strömt axial von oben in die Zwischenräume zwischen den Gewindegängen des Schraubenrotors 1 ein. Sobald ein Zahn 3b des Dichtungszahnrades 3 in einen solchen Zwischenraum eingreift, ist dieser Zwischenraum nach außen abgesperrt, und er bildet eine Verdichtungskammer, deren

μ Volumen sich bei der weiteren Drehung des Schraubenrotors 1 und des Dichtungszahnrades 3 verkleinert so daß das darin befindliche Gas verdichtet wird.

Am unteren Teil des Gehäuses 2 ist nahe bei dem unteren Ende der Ausfräsung 6 eine Auslaßöffnung 8 angebracht die an der Innenwand des Gehäuses ein der Form der Gewindegänge angepaßtes Dreiecksprofil 7 hat Wenn das untere Ende einer Verdichtungskammer in Deckung mit diesem Dreiecksprofil kommt strömt

das verdichtete Gas durch die AuslaBöffnung 8 aus.

Bezogen auf den Schraubenrotor 1 und das Gehäuse 2 ist also die Niederdruckseite oben und die Hochdruckseite unten. Bezogen auf das Dichtungszahnrad 3 ist die Hochdruckseite die in Fig. 1 vorn liegende Seite; die > dem Förder- bzw. Arbeitsdruck ausgesetzten Flächen der Zähne 36 sind also die auf der konischen Fläche liegenden Außenflächen der Zähne.

Die Flanken der Zähne 36 des Dichtungszahnrades 3 sind hinterdreht, so daß die Berührungslinien zwischen diesen Zähnen und den Gewindegängen des Schraubenrotors in unmittelbarer Nähe der dem Druck ausgesetzten Seite jedes Zahns liegt, d. h. in dem Fall der F i g. 1 an der Außenfläche der Zähne 3b.

Ferner wird ein möglichst kleines Spiel zwischen dem links von der Ausfräsung 6 nach F i g. 1 liegenden Abschnitt des Gehäuses 2 und dieser Außenfläche der Zähne 36 des Dichtungszahnrades 3 vorgesehen, während das auf der anderen Seite der Ausfräsung bestehende Spiel keinen Einfluß hat

In F i g. 2 ist vollausgezogen ein Dichtungszahnrad 9 dargestellt, welches mit Zähnen 9b versehen ist, von denen angenommen ist, daß sie in der Ebene des Scheibenkörpers 9a des Dichtungszahnrades liegen.

Bei diesem Beispiel können die vier mittleren Zähne gleichzeitig in die Zwischenräume zwischen den Gewindegängen eines Schraubenrotors mit lotrechter Achse eingeführt werden, da die obere Flanke 10 des ersten Zahns und die untere Flanke 10a des vierten Zahns zueinander parallel sind.

Wenn jetzt angenommen wird, daß das Dichtungszahnrad 9 mit Zähnen 11 versehen ist, welche die gleichen Abmessungen wie die Zähne 9b haben, aber wie im Fall von F i g. 1 schräg vom Scheibenkörper abstehen, so daß ihre Außenflächen auf einer konischen Fläche liegen, wie im Schnitt längs der Linie A-B in dem unteren Teil von Fig.2 dargestellt ist, entspricht die Projektion dieser Zähne auf die senkrecht zur Achse des Dichtungszahnrades 9 stehende Ebene dem in Fig.2 gestrichelt dargestellten Profil 11. 4n

Die Projektion der oberen Flanke des ersten Zahns und der unteren Flanke des vierten Zahns einer Gruppe von vier Zähnen 11 entspricht den beiden Geraden 12 bzw. 12a, welche nicht zueinander parallel sind, sondern nach der Außenseite des Dichtungszahnrades konvergieren.

Um die Zähne des Dichtungszahnrades gleichzeitig mit den Gewindegängen eines lotrechten Schraubenrotors in Eingriff bringen zu können, ist diese Konvergenz nicht erforderlich. Es ist daher möglich, solchen schräg abstehenden Zähnen ein weniger schlankes Profil zu geben, wie dies in F i g. 3 für das Dichtungszahnrad 13 dargestellt ist, dessen Zähne 136 schräg vom Scheibenkörper 13a abstehen.

Bei einer derartigen Zahnform, deren Querschnitt bei 14 in F i g. 4 dargestellt ist, sind die obere Flanke 15 des ersten Zahns und die untere Flanke 15a des vierten Zahns einer Gruppe von vier Zähnen 136 zueinander parallel, was die gleichzeitige Einführung der Zähne 13 in die Zwischenräume zwischen den Gewindegängen feo eines lotrechten Schraubenrotors ermöglicht, wobei diese Zähne aber einen breiteren Querschnitt haben, was die Förderleistung der Maschine erhöht

Wenn die Verzahnung des Dichtungszahnrades im Grenzfall so ausgeführt ist, daß die Zähne axial f>5 abstehen, also ihre Außenflächen auf einer zylindrischen Fläche liegen, können die Zähne dann eine beliebige Trapezform und sogar eine Rechteckform haben.

In F i g. 5 und 6 ist eine Maschine dargestellt, bei der die Scheitel der Gewindegänge des Schraubenrotors 16 auf einer zylindrischen Fläche liegen, und bei welcher das Dichtungszahnrad 17 eine zylindrische Verzahnung mit axial von dem Scheibenkörper 17a abstehenden Zähnen 176 hat, wobei der Drehsinn der Welle 16a des Schraubenrotors 16 dem Pfeil C entspricht und das Dichtungszahnrad 17 in der Richtung des Pfeils D gedreht wird.

Das den Schraubenrotor 16 umschließende zylindrische Gehäuse 18 ist mit einer Ausfräsung 18a für den Durchgang der Zähne des Dichtungszahnrades 17 und mit einer Austrittsöffnung 186 für das verdichtete Strömungsmittel versehen, wie in F i g. 6 dargestellt.

Man sieht ohne weiteres, daß bei der Ausführungsform von F i g. 5 der Druck des verdichteten Gases auf die Innenseite der Zähne des Dichtungszahnrades 17 wirkt.

Durch die Verwendung eines zylindrischen Schraubenrotors in Verbindung mit einer zylindrischen Verzahnung kann jeder Axialschub auf die die Welle des Schraubenrotors tragenden Wälzlager oder Gleitlager vermieden werden; außerdem ist auch die Bearbeitung des Schraubenrotors vereinfacht

Ein mit einer Düse vergleichbarer Kanal zur Einspritzung einer Flüssigkeit in das Innere des Dichtungszahnrades 17 zur Kühlung und Abdichtung des Verdichters ist bei 19 in F i g. 6 dargestellt.

Wie man sieht, hat die durch den Pfeil E dargestellte Richtung des Flüssigkeitsstrahls eine solche Lage, daß dieser das Innere der verschiedenen Zähne in der Nähe der Ausfräsung 22 des Gehäuses 21 bespült, wobei die Breite dieses nicht dargestellten Strahls gleich der Höhe der Zähne ist

Die Geschwindigkeit dieses Strahls bei seinem Austritt aus der Düse ist etwa gleich der Drehgeschwindigkeit der Verzahnung gewählt, so daß die Flüssigkeit, welche sich geradlinig fortzupflanzen sucht, gegen die Innenseite der Zähne des zylindrischen Dichtungszahnrades gedruckt wird und dort während der Drehung des Dichtungszahnrades durch die Fliehkraft haften bleiben will.

In F i g. 7 und 8 ist eine Ausführungsform dargestellt bei der wieder ein zylindrischer Schraubenrotor 20 mit einem Dichtungszahnrad 21 mit axial vom Scheibenkörper 21a abstehenden Zähnen 216 zusammenwirkt In diesem Fall ist aber das Dichtungszahnrad 21 so angeordnet daß der Druck des verdichteten Gases auf die Außenfläche der Zähne wirkt

Der Drehsinn des Schraubenrotors 20 und des Dichtungszahnrades 21 ist in F i g. 7 durch die Pfeile F bzw. Gangegeben.

Das Gehäuse 22 hat eine Ausfräsung 22a, welche die gleiche Aufgabe wie die Ausfräsung 18a nach Fig.6 erfüllt, und der Austritt des verdichteten Gases erfolgt durch eine Auslaßöffnung 226.

Die Düse bzw. der Kanal der Einspritzung der Flüssigkeit zur Herstellung der Abdichtung zwischen dem äußeren Abschnitt der Zähne des Dichtungszahnrades 21 und den Gewindegängen des Schraubenrotors 20 ist in F i g. 8 bei 23 dargestellt

Die Einspritzung erfolgt nunmehr in der Nähe der Außenflächen der Zähne des Dichtungszahnrades 21, und die Einspritzdüsen mit Dreieckquerschnitt haben konvergierende Wände, welche eine solche Lage haben, daß alle gleichzeitig mit dem Schraubenrotor in Berührung stehenden Punkte der Verzahnung des Dichtungszahnrades von den von den Einspritzdüsen

gelieferten und sich geradlinig fortpflanzenden Flüssigkeitsstromfäden erreicht werden können.

Bei den beiden Ausführungen nach F i g. 5 und nach F i g. 7 liegt die Ebene des Dichtungszahnrades nicht parallel, sondern schräg: zu der Achse des Schraubenrotors, wodurch die Gewindetiefe des Schraubenrotors auf der Hochdruckseite geringer als auf der Niederdruckseite ist. Dadurch wird der Verdichtungs- oder Entspannungsgrad vergrößert. Die gleiche Wirkung wird bei der Ausführungsform nach F i g. 1 dadurch erhalten, daß dort zwar die Ebene des Dichtungszahnrades parallel zu der Achse des Schraubenrotors liegt, dafür aber der Schraubenrotor eine sich zur Hochdruckseite konisch verjüngende Außenfläche hat.

Ferner ist zu beachten, daß die an den Umfangszylinder des Zahnrades in der mit dem Schraubenrotor zusammenwirkenden Zone gelegte Tangentialebene praktisch zu der Achse des Schraubenrotors parallel ist, so daß der auf die Zähne des Dichtungszahnrades ausgeübte Druck eine zu dieser Achse senkrechte Kraft erzeugt, welche somit keine zu der Achse parallele Reaktionskraft am Schraubenrotor zur Folge hat. Eine derartige Ausbildung verhindert die Ausübung eines merklichen axialen Schubes auf die Wälzlager.

Wenn darüber hinaus auch jede Ausübung einer Radialkraft auf den Schraubenrotor vermieden werden soll, ist es zweckmäßig, den Schraubenrotor mit zwei gleichen, in bezug auf die Drehachse des Schraubenrotors symmetrisch angeordneten Dichtungszahnrädern zusammenwirken zu lassen.

Die F i g. 9 und tO zeigen Maschinen, welche ebenfalls Dichtungszahnräder mit zylindrischer Verzahnung enthalten, die jedoch mit einem Schraubenrotor versehen sind, bei welchem die Scheitel der Gewindegänge in einer Ebene liegen und mit einem ebenen Gehäuse zusammenwirken.

Diese Ausbildung vereinfacht nicht nur die Bearbeitung, sondern ermöglicht auch das Ansaugen des Strömungsmittels am Umfang und den Austritt des verdichteten Strömungsmittels bzw. Fördermediums in der Mitte. — Das hauptsächlich gasförmige Förderbzw. Arbeitsmedium wird hier und im Folgenden meist als »Strömungsmittel« bezeichnet — Bei dieser Ausführungsform kann die Verringerung des Durchmessers der Gewindegänge zur Verbesserung des Verdichtungsgrades ausgenutzt werden.

Dabei ist die Ausbildung wieder so getroffen, daß die Höhe der Gewindegänge allmählich von außen nach innen abnimmt also von der Niederdruckseite zur Hochdruckseite. Dadurch können ohne weiteres Verdichtungsgrade von weit über 1:10 erhalten werden, wenn ein Schraubenrotor mit sechs Gewindegängen und ein Dichtungszahnrad mit etwa dreißig Zähnen verwendet werden, z. B. mit 29 oder 31 Zähnen, da die Zahl der Gewindegänge und die Zähnezahl vorzugsweise zueinander teilerfremd sind.

Die Gewindegänge des Schraubenrotors 25 von Fig.9 wirken bei dieser Ausführungsform mit einem Gehäuse 26 zusammen, welches in seinem oberen Abschnitt eine ebene Innenwand hat und dessen zylindrische Umfangswand den äußeren zylindrischen Abschnitt des Schraubenrotors 25 umfaßt wobei es am Umfang des Schraubenrotors einen die Ansaugung ermöglichenden Zwischenraum freiläßt Das Dichtungszahnrad 27 hat eine zylindrische Verzahnung mit axial vom Scheibenkörper 27a abstehenden Zähnen 27b, die in die Gewindegänge des Schraubenrotors 25 eingreifen, wobei die mit den Gewindegängen in Eingriff kommenden Zähne durch eine in dem Gehäuse 26 ausgebildete Ausfräsung 28 ragen. Die Ausfräsung 28 schneidet einen inneren kreisförmigen Kragen 29, welcher eine zentrische öffnung 31 für den Durchtritt

·> der Welle 30 des Schraubenrotors 25 umgibt. Der Kragen 29 greift in eine in der Mitte des Schraubenrotors 25 ausgebildete zylindrische Ausnehmung 32 ein.

Die Welle 30 des Schraubenrotors dreht sich im Betrieb in dem Sinn des Pfeils H, während sich das

κι Dichtungszahnrad 27 in dem Sinn des Pfeils J um eine hohle Achse 33 auf Kugellagern dreht. Die Verdichtung erfolgt an den Innenflächen der Zähne des Dichtungszahnrades 27.

In Fig. 10 sind die jeweils um 100 erhöhten

!5 Bezugszeichen !25 bis J34 zur Bezeichnung vor Teilen verwendet die den in F i g. 9 mit 25 bis 34 bezeichneten Teilen entsprechen. Der Schraubenrotor 125 wird in der Richtung des Pfeils K gedreht, und das Dichtungszahnrad 127 dreht sich in der Richtung des Pfeils L Die Verdichtung erfolgt hier an den Außenflächen der Zähne 127/>des Dichtungszahnrades 127.

Die Drehachsen der Dichtungszahnräder 27 und 127 liegen schräg zu den Drehachsen der Schraubenrotoren 25 bzw. 125, so daß einerseits die Verzahnung nicht zweimal den gleichen Gewindegang berühren kann und andererseits die Höhe der Gewindegänge in beiden

Fällen von außen nach innen abnimmt, wodurch der Verdichtungsgrad vergrößert wird. Wie bei den in den Fig. 1, 5 und 7 dargestellten

Ji) Ausführungsformen ist natürlich das Profil des Kerns des Schraubenrotors am Grund der Gewindegänge auch bei den Ausführungsformen von F i g. 9 und 10 ein Abschnitt einer Torusfläche, deren Erzeugende ein Kreisbogen ist welcher je nachdem dem inneren Abschnitt oder dem äußeren Abschnitt der Enden einer gewissen Anzahl von Zähnen des Dichtungszahnrades entspricht weiche gleichzeitig in Gewindegänge des Schraubenrotors eingreifen können, wobei die Ebene dieses Kreisbogens niemals durch die Achse des

Schraubenrotors geht

Bei der Ausführung nach F i g. 9 erfolgt zweckmäßig der Austritt des verdichteten Strömungsmittels durch das Innere der das Dichtungszahnrad 27 tragenden hohlen Achse 33, wodurch vermieden wird, dem Kanal zur Abfuhr des verdichteten Strömungsmittels eine zu verwickelte Form geben zu müssen.

Hierfür ist eine Öffnung 34 in dem ebenen Gehäuse 26 vorgesehen. Diese öffnung ist in der Nähe der für den Durchgang des Dichtungszahnrades 27 vorgesehenen Ausfräsung 28 angeordnet und führt zur Oberseite des Gehäuses. Ein hohler Schuh 35 ist außen an der Stelle der öffnung 34 befestigt und trägt die hohle Achse 33 zur Lagerung des Dichtungszahnrades 27.

Eine derartige Ausbildung ist nur angezeigt wenn die

Maschine mit einer Düse zur Einspritzung von Flüssigkeit der in F i g. 6 dargestellten Art ausgerüstet ist so daß das verdichtete Strömungsmittel genügend gekühlt und jede Möglichkeit einer unzulässigen Erwärmung des hohlen Schuhs 35 und einer etwaigen Blockierung der Wälzlager des Dichtungszahnrades 27 vermieden wird.

Bei der Ausführung nach Fig. 10, in welcher die Ableitung des verdichteten Strömungsmittels auf der Außenseite des Dichtungszahnrades 127 bei 134 erfolgt, sind keine besonderen Vorkehrungen für diese Ableitung zu treffen, da die Einspritzung der Flüssigkeit ebenfalls auf der Außenseite des Dichtungszahnrades durch eine in Fig. 10 sichtbare Leitung 136 erfolgt Das

Ansaugen des zu verdichtenden Strömungsmittels erfolgt wie im Fall von F i g. 9 durch einen nicht näher gezeigten Zwischenraum zwischen dem Umfang des Schraubenrotors 12S und dem Rand des Gehäuses 126.

F i g. 11 zeigt schematisch in Draufsicht die Scheitel der Gewindegänge eines Schraubenrotors der in F i g. 9 und 10 dargestellten Art. Wie man sieht, nimmt der Krümmungsradius der Gewindegänge mit zunehmender Annäherung an die Welle 30 des Schraubenrotors ab. Ferner entsprechen die verschiedenen Steigungen, welche an den verschiedenen Gewindegängen bei einem Fortschreiten auf einem Kreisbogen angetroffen werden. Geraden, welche sich etwa in der Nähe eines Punkts 37 schneiden.

Wenn das Dichtungszahnrad etwa zentrisch zum Punkt 37 angeordnet wird, liegen die verschiedenen Zähne des Dichtungszahnrades an den Punkten, an welchen sie mit den Gewindegängen des Schraubenrotors zusammenwirken, etwa senkrecht zu diesen Gewindegängen.

Dies gilt natürlich nur näherungsweise. In der Praxis kann man aber die Ausbildung so treffen, daß die Winkel zwischen den Zähnen des Dichtungszahnrades und den verschiedenen Gewindegängen des Schraubenrotors sich während der Drehung dieser beiden Teile nur wenig ändern.

Ferner ist zu bemerken, daß sich die Steigungen bei einem Fortschreiten längs den Flanken der Zähne des Dichtungszahnrades nur wenig ändern, was eine der Benutzung von Dichtungszahnrädern mit zylindrischer Verzahnung eigentümliche Eigenschaft ist.

Wegen dieser Eigenschaft ist es nicht erforderlich, die Flanken der Zähne gemäß einem Schraubenprofil zu schneiden; vielmehr kann diesen Flanken ein durch Fräsen herstellbares ebenes Profil gegeben werden.

Die in Fig.9 und 10 dargestellten Ausführungsformen ergeben daher besondere Vorteile, wie die Verwendung von wenig hinterdrehten und somit starren Zähnen, die Vergrößerung der Berührungszone zwischen der Verzahnung des Zahnrades und den Gewindegängen des Schraubenrotors an den Zahnflanken des Dichtungszahnrades, wodurch die Abdichtung verbessert wird, und schließlich eine leichtere Bearbeitung infolge der geringen Änderung der Steigung der Gewindegänge bei einem Fortschreiten längs dieser Gewindegänge parallel zu der Achse des Schraubenrotors.

So ergibt z. B. ein Verdichter mit einem sechsgängigen Schraubenrotor mit einem Außendurchmesser, welcher das Doppelte des Innendurchmessers des Gewindeteils beträgt, und welcher mit einem Dichtungszahnrad mit 35 Zähnen zusammenwirkt, dessen Mittelpunkt etwa in der gleichen Entfernung von der Achse des Schraubenrotors liegt wie das Innere des Gewindeteils, und dessen Durchmesser größenordnungsmäßig das l,9fache des Durchmessers des Innern des Gewindeteils beträgt, eine geringe Änderung des Winkels zwischen der Tangentialebene an die Flanke der Gewindegänge und dem den Mittelpunkt des Dichtungszahnrades mit der Flanke der mit dem Gewindegang in Eingriff stehenden Verzahnung verbindenden Halbmesser.

Wenn dieser Winkel z.B. 30° in dem Augenblick beträgt in welchem der Zahn in den äußeren Abschnitt eintritt beträgt dieser Winkel noch 15° in dem Augenblick, in welchem der gleiche Zahn aus den Gewindegängen des Schraubenrotors austritt

Bei den bekannten Schraubenrotorverdichtern sind die entsprechenden Winkelveränderungen erheblich größer. Bei diesen erreicht die Änderung der Steigung der Flanken der Gewindegänge einen Wert von größenordnungsmäßig 30° für maximale Steigungen,

^r> welche 45° erreichen können.

F i g. 12 zeigt den Aufbau eines Doppelverdichters, welcher der Kombination eines Verdichters mit zwei Dichtungszahnrädern des Typs von Fig.9 und eines Verdichters mit zwei Dichtungszahnrädern des Typs

κι von F i g. 10 entspricht, wobei die beiden Schraubenrotoren der beiden kombinierten Verdichter fest, nach F i g. 12 einstückig, miteinander verbunden sind und von dergleichen Welle in Umdrehung versetzt werden.
Der Doppelverdichter von Fig. 12 hat zwei obere

r> Dichiungszahnräder 70 und 71, weiche das Strömungsmittel an der Innenseite ihrer Zähne verdichten, und zwei untere Dichtungszahnräder 72 und 73, welche das Strömungsmittel an der Außenseite ihrer Zähne verdichten. Alle vier Dichtungszahnräder 70, 71, 72, 73

2(i haben axial von dem Scheibenkörper 70a, 71a, 72a, 73a abstehende Zähne 706, 71b, 726, 73b. Die beiden Dichtungszahnräder 70 und 72 sind zueinander parallel und liegen schräg zu der Oberseite bzw. Unterseite des Gehäuses 38. In gleicher Weise sind die beiden

2s Dichtungszahnräder 71 und 73 zueinander parallel und schräg zu der Oberseite bzw. Unterseite des Gehäuses 38 angeordnet. Das Gehäuse 38 besteht aus zwei ineinander eingreifenden Teilen 38a und 38b.

Die Rotorwelle 39 wird in dem Sinn des Pfeils M in

3« Umdrehung versetzt, wodurch die beiden oberen Dichtungszahnräder 70 und 71 in dem Sinn der Pfeile N und Pangetrieben werden, während diese Drehung eine gegensinnige Drehung der unieren Dichtungszahnräder 72 und 73 in dem Sinn der Pfeile R und 5 bewirkt. Beim doppelt wirkenden, beidseitig stirnseitig mit Schraubengängen versehenen Schraubenrotor 45 ist die Gewindetiefe in der Nähe des Zentrums der Gewindegänge kleiner als an seinem Außenumfang. Die Gewindetiefe erreicht jedoch zur Mitte hin nicht den Wert Null.

Aus diesem Grund tragen die Gehäuseteile 38a und 38b in der Nähe der Rotorwelle 39 nach innen ragende zylindrische Kragen 46 und 46a, welche die verschiedenen Verdichtungskammern am inneren Abschnitt des Schraubenrotors abschließen, wobei jedoch das verdichtete Gas aus jeder dieser Kammern in innerhalb der Kragen 46 und 46a vorgesehene ringförmige Ausnehmungen 47 und 47a in dem Augenblick entweichen kann, in welchem die Verdichtungskammern am Ende des Verdichtungsvorganges mit Auslaßöffnungen 47b, 47a 47c/, 47e in Verbindung gesetzt werden, welche durch die Kragen 46,46a hindurchgeführt sind. Die ringförmigen Ausnehmungen 47, 47a stehen ihrerseits mit lotrechten Auslaßleitungen für das verdichtete Gas in Verbindung, von denen die eine, bei 48 in Fig. 12 sichtbare, hinter der Rotorwelle 39 verläuft während die andere, in Fig. 12 und 13 nicht sichtbare, vor dem unteren Abschnitt der Rotorwelle 39 vorbeigeht

Wenn die Gewindetiefe am inneren Abschnitt des Schraubenrotors bis auf Null zurückgeht können natürlich die zylindrischen Kragen 46 und 46a fortfallen. Dann erfolgt der Austritt des verdichteten Gases entweder durch Achsen von Dichtungszahnrädern, z. B. die in Fig. 12 sichtbare Achse 49 des oberen Dichtungszahnrades 70 und die vor der Schnittebene der Fig. 12 liegende nicht sichtbare Achse des Dichtungszahnrades 71 bei Dichtungszahnrädern, welche die Verdichtung an der Innenseite ihrer Zähne bewirken, oder durch dreieckige ftffnnncrpn wplrhp in

dem Gehäuse außerhalb der Dichtungszahnräder 72 und 73 in der Nähe der Ausfräsungen für dan Durchtritt 0er Verzahnungen dicer Dichtungszahnräder angebracht sind.

Die einander gegenüberliegenden Enden der Kragen 46 und 46a tragen Axialkugellager 50 und 50a, welche den Schraubenrotor zentrieren und durch Ringdichtungen 51 und 51a geschützt sind. Das Gehäuse 38 ist, wie oben ausgeführt, für den Durchtritt der Zähne der Dichtungszahnräder ausgefräst und trägt Zapfen 52,53, ι ο 54 und 55, auf welchen die Dichtungszahnräder mit Hilfe von Gleitlagern 56,57,58 und 59 gelagert sind.

Die vier Dichtungszahnräder 70 bis 73 können auf den Zapfen 52 bis 55 gleiten und werden gegen den Schraubenrotor durch Federn gedrückt, weiche bei 60 is und 61 für die beiden Dichtungszahnräder 70 und 73 sichtbar sind, wobei die Spannung dieser Federn durch Muttern 62 und 63 einstellbar ist

Die Kragen 46 und 46a haben Schultern, um die zwei ringförmige Kammern 64 und 64a entstehen, welche die Entspannung der zwischen den Zylindern 46 und 46a und dem Schraubenrotor hindurchtretenden Leckströme ermöglichen. Das ausgesickerte Strömungsmittel wird zur Saugseite des Verdichters durch Kanäle 65 zurückgeführt, weiche mit den beiden ringförmigen Kammern 64 und 64a in Verbindung stehen und im Schraubenrotor parallel zu der Rotorwelle 39 ausgebildet sind. Diese Kanäle stehen mit der Saugseite der Maschine über in der Mittelebene des Schraubenrotors liegende radiale Bohrungen 66 in Verbindung. Diese Kanäle und Bohnmgen verhindern jede Ansammlung von verdichtetem Gas in den Kammern 64 und 64a, welches ein Abheben der Ringdichtungen erzeugen und für das Verhalten der Kugellager 50 und 50a schädlich sein könnte.

Die Schnittansicht von F i g. 13 zeigt den inneren und äußeren Abschnitt des Zylinders 46 sowie die ringförmige Ausnehmung 47 und die Rotorwelle 39. Ferner sieht man in F i g. 13 die öffnungen 476 und 47c für den Übertritt des verdichteten Gases in die ringförmige « Ausnehmung 47 und die Auslaßleitung 48, deren unterer Teil mit der Ausnehmung 47 in Verbindung steht. Schließlich sieht man in Fig. 13 die Enden 67 und 67a von zwei Ausfräsungen für den Durchtritt der oberen DichtungsMhnräder 276 und 27c

Die mit derartigen Dichtungszahnrädern konischer oder auch zylindrischer Form ausgerüsteten Verdichter ergeben verschiedene zusätzliche Vorteile.

Während das Schneiden der Gewinde des Schraube.1-rotors bei bekannten Maschinen mit solchen Rotoren so die Verwendung eines Spezialwerkzeugs erforderte, welches ein Abbild eines Zahnradzahns ist und in einer ziemlich verwickelten Bewegung allmählich von der Drehachse des Schraubenrotors entfernt oder dieser angenähert werden muß, kann das Schneiden des M Schraubenrotors im vorliegenden Fall durch eine erheblich einfachere Bewegung einer Gruppe von Werkzeugen erfolgen, welche gleichzeitig mehrere Gewindegänge des Schraubenrotors bearbeiten können, wodurch dessen Bearbeitungszeit beträchtlich t>o herabgesetzt wird; bei einem sechsgängigen Schraubenrotor konnte eine Verkürzung der Bearbeitungszeit um ⁹/io erreicht werden.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Ausbildung besteht darin, daß das zwischen dem Dichtungszahnrad < >5 und dem Schraubenrotor auftretende Spiel durch einfache Verschiebung der Dichtungszahnräder aufgeholt werden kann, was bei den bekannten Konstrukti onen nicht möglich war, bei welchen die Stellung dei ebenen Dichtungszahnräder unmittelbar durch die Geometrie des Getriebes unverrückbar definiert war Bei zylindrischen Dichtungszahnrädern genügt es trapezförmige Zähne zu verwenden und die Dichtungs Zahnräder längs ihrer Drehachse zu verschieben, urr jedes etwaige Spiel aufzuholen, vorausgesetzt, daß mar eine begrenzte Reibung zuläßt, welche für den Betriet der Vorrichtung nicht schädlich ist und nach Belieber eingestellt werden kann, da das verdichtete Strömungsmittel auf die Dichtungszahnräder einen Druck nui senkrecht zu den Zähnen ausübt, d. h. bei zylindrischer Dichtungszahnrädern senkrecht zu der Drehachse, se daß kein Druck des verdichteten Strömungsmittel! einer derartigen Einstellung entgegenwirkt

Schließlich ergeben die in den Fig.9, 10 und U dargestellten Ausführungsformen, bei denen dci Schraubenrotor mit ebenen oder etwa ebenen Gehäusen zusammenwirkt, den zusätzlichen Vorteil, daß die Änderungen der Steigung der Gewindegänge relativ zu den Zähnen gering sind, was die Verwendung vor Zähnen gestattet, deren Fianken wenig hinterdreht sind so daß sie trotz infacherer Bearbeitung eine bessere mechanische Festigkeit aufweisen und eine bessere Abdichtung zwischen den Zahnflanken und den Flanker der Gewindegänge des Schraubenrotors ergeben.

Die Fig. 14 bis 16 zeigen zwei Ausführungen vor Gehäusen für die Verwendung bei einem zylindrischer Schraubenrotor 20 und einem Dichtungszahnrad 21 mil zylindrischer Verzahnung der in Fig.7 dargestellter Art, wenn die Maschine nicht als Verdichter für ein gasförmiges Fördermedium verwendet wird, sonderr als Pumpe zur Förderung einer inkompressibler Flüssigkeit. Das Gehäuse 101 nach Fig. 14 besteht au; einem zylindrischen Teil 102, welches an seinem oberer Ende 103 offen ist und dessen Mantelfläche ein« Ausfräsung 104 für den Durchtritt der Zähne de: Dichtungszahnrades aufweist.

Ein Auslaßstutzen 105 mit annähernd dreieckigem Querschnitt ist außen an dem zylindrischen Teil 102 in der Nähe der Ausfräsung 104 befestigt. Der Auslaßstutzen 105 steht mit dem Inneren des zylindrischen Teil: 102 über eine Auslaßöffnung 106 in Verbindung, durch welche das Strömungsmittel auf der Hochdruckseite strömt. Diese Auslaßöffnung hat ebenfalls einen etwa dreieckigen Querschnitt und besitzt auf der dei Ausfräsung 104 abgewandten Seite Kerben 107.

Die parallel zu der Achse des zylindrischen Teils 102 liegende Abmessung der Auslaßöffnung 106 ist etwa: kleiner als die Höhe des Gehäuseteils. Diese Abmessung ist so gewählt, daß nach dem Einbau des Schraubenrotors 20 und des Dichtungszahnrades 21 alle Kammern welche von benachbarten Gewindegängen des Schraubenrotors 20 begrenzt und durch einen Zahn de: Dichtungszahnrades 21 vollständig verschlossen sind mit der öffnung 106 in Verbindung stehen. Es ist zu beachten, daß die äußerste Kammer auf der Niederdruckseite, d. h. an der offenen Oberseite 103, nicht mil der Auslaßöffnung 106 in Verbindung steht, solange sie nur teilweise durch einen Zahn des Dichtungszahnrade; verschlossen ist, doch wird diese Kammer mit dei Auslaßöffnung 106 in Verbindung gesetzt, sobald sie vollständig von einem Zahn verschlossen ist.

Im Betrieb dreht sich der Schraubenrotor in dem Sinn des Pfeils f, und das Dichtungszahnrad wird in dem Sinn des Pfeils g angetrieben. Das Strömungsmittel wird aul dem ganzen Umfang des Schraubenrotors an der offenen Oberseite iüi des zylindrischen Teils iöi

angesaugt und füllt die durch die benachbarten Gewindegänge des Schraubenrotors begrenzten Kammern. Sobald eine Kammer vollständig durch einen Zahn des Dichtungszahnrade!, verschlossen ist, wird sie mit dem Auslaßstutzen 105 Ober die Auslaßöffnung 106 in Verbindung gesetzt Es tritt daher kein gefährlicher Überdruck in den Kammern auf, selbst wenn das Strömungsmittel inkompressibel ist, da der Druck am Auslaß gleich dem zur Förderung des Strömungsmittels erforderlichen Wert ist

Wenn die axiale Höhe der Auslaßöffnung 106 in der oben ausgeführten Weise so gewählt ist, daß die äußerste Kammer auf der Niederdruckseite nicht mit dieser öffnung in Verbindung kommt, solange sie nur teilweise von einem Zahn des Dichtungszahnrades verschlossen ist, kann keine unmittelbare Verbindung zwischen der Ansaugungsseite und der Auslaßseite auftreten. Ferner kann sich kein Oberdruck in einer Kammer einstellen, da jede Kammer mit der Auslaßöffnung 106 in Verbindung kommt, sobald sie vollständig durch einen Zahn des Dichtungszahnrades verschlossen wird.

Die Kerben 107 sollen sicherstellen, daß trotz der unvermeidlichen Bearbeitungstoleranzen die letzte Kammer auf der Niederdruckseite, welche vollständig von dem Dichtungszahnrad verschlossen ist tatsächlich auf den Auslaßdruck gebracht wird, so daß jede Gefahr einer Verdichtung der Flüssigkeit vermieden wird, wodurch der Apparat zerstört würde. Die durch das Vorhandensein der Kerben 107 erzeugten Leckströmungen bleiben jedenfalls äußerst gering.

Bei dieser Ausführung nach F i g. 14 erfolgt die Förderung des Strömungsmittels innerhalb der Maschine in einer im allgemeinen axialen Richtung. Nachstehend ist unter Bezugnahme auf Fig. 15 bis 17 eine andere Ausführung beschrieben, bei welcher im Gegensatz hierzu eine Förderung des Strömungsmittels in einer zu der Achse des Schraubenrotors allgemein senkrechten Richtung stattfindet.

Das in F i g. 15 und 16 dargestellte Gehäuse 108 weist wie bei der vorhergehenden Ausführung ein zylindrisches Teil 109 mit einer Ausfräsung Ul auf. Das zylindrische Teil 109 ist oben mit einem Deckel 112 versehen, welcher ein Loch 113 für den Durchtritt der Welle des Schraubenrotors besitzt

Ein Einlaßstutzen 114 und ein Auslaßstutzen 115 sind außen an der Mantelfläche des zylindrischen Teils 109 befestigt Der Auslaßstutzen 115 mit etwa dreieckigem Querschnitt liegt in der Nähe der Ausfräsung 111 und im Drehsinn des Schraubenrotors vor derselben. Er steht mit dem Inneren des zylindrischen Teils 109 durch eine Auslaßöffnung 116 mit ebenfalls etwa dreieckigem Querschnitt in Verbindung. Der Einlaßstutzen 114 hat einen etwa trapezförmigen Querschnitt und mündet in das zylindrische Teil 109 durch eine Einlaßöffnung 117.

Die parallel zu der Achse des Schraubenrotors gemessene Höhe Λ (F ig. 17) der öffnungen 116 und 117 ist so bemessen, daß diese Öffnungen mit allen Kammern 122 bis 124 bzw. 125 bis 127 in Verbindung stehen, die durch benachbarte Gewindegänge des Schraubenrotors begrenzt sind, welche die gleiche Mantellinie des Gehäuses schneiden. Das Profil dieser öffnungen und ihre Abmessungen in den aufeinander folgenden zu der Achse des Schraubenrotors senkrech ten Ebenen sind so gewählt, daß die zwischen diesen öffnungen liegende, in abdichtender Weise mit dem Schraubenrotor zusammenwirkende Zone des Gehäuses über eine Strecke 118 reicht weiche größer als der

is Abstand zwischen zwei Scheiteln 119, 121 von aufeinanderfolgenden Gewindegängen ist (F i g. 17).

Während des Betriebes dreht sich der Schraubenrotor in dem Sinn des Pfeils i, und das Dichtungszahnrad dreht sich in dem Sinn des Pfeils / Die Kammern zwischen aufeinanderfolgenden Gewindegängen sind oben durch den Deckel 112 geschlossen. Das Strömungsmittel wird durch die öffnung f 17 zugeführt und füllt die Kammern 122 bis 124. Diese Kammern werden dann in die abdichtende Zone 118 des Gehäuses gebracht in der sie von jeder Verbindung mit dem Einlaß und dem Auslaß isoliert sind. Hierauf nehmen sie Stellungen 125 ein, in welchen sie mit der Auslaßöffnung 116 in Verbindung stehen, und hierauf Stellungen 126 und 127, in welchen die Zähne des Dichtungszahnrades das Strömungsmittel in den Auslaßstutzen 115 fördern. Dadurch werden die Kammern mit dem Auslaß in Verbindung gesetzt bevor sie von einem Zahn des Dichtungszahnrades bestrichen werden, wodurch jede Überdruckgefahr ausgeschieden wird.

Ferner ist et zur Vermeidung der Gefahr einer unmittelbaren Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß notwendig und hinreichend, daß die zwischen den öffnungen 116 und 117 liegende abdichtende Zone des Gehäuses größer als der Abstand zwischen zwei Scheiteln 119 und 121 von zwei aufeinanderfolgenden Gewindegängen ist Die Herstellungstoleranzen an den Abmessungen dieser Öffnungen können daher ganz beliebig sein. Die Ausführungsformen der Fig. 14 bis 16 ergeben bei der Benutzung der Maschine als Pumpe für die Förderung von inkompressiblen Flüssigkeiten alle zuvor geschilderten Vorteile der anderen Ausführungsformen. Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß dieses Ergebnis durch in fertigungstechnischer Hinsicht einfache Maßnahmen erhalten wird, welche keine engen Bearbeitungstoleranzen erfordern. Die geschilderten Maßnahmen sind auch auf hydraulische Motoren anwendbar, wobei dann die Maschine in entgegengesetztem Sinn arbeitet

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rotationskolbenmaschine für gasförmige und flüssige Medien, insbesondere Verdichter, mit einem Schraubenrotor, der aus einem toroidalen Kern bzw. Grundkörper und mehreren Gewindegängen besteht, deren Scheitel von einem Gehäuseteil umschlossen sind, und mit wenigstens einem damit kämmenden Dichtungszahnrad, dessen Zähne gleichzeitig in mehrere Gewindegänge des Schraubenrotors eingreifen und dessen Drehachse quer bzw. windschief zur Drehachse des Schraubenrotors steht, wobei von den Ein- und Auslaßöffnungen für das Förder- bzw. Arbeitsmedium die Hochdrucköffnung bzw. -Öffnungen in unmittelbarer Nähe der eingreifenden Zähne des Diciitungszahnrads bzw. der Dichtungszahnräder im Gehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. jedes Dichtungszahnrad (3; 13; 17; 21; 27; 127; 70, 71, 72, 73) aus einem Scheibenkörper (3a; 13a; 17a; 21a; 27a, 127a; 70a, 71a, 72a, 73a; besteht, von dem die Zähne (36; 1216; 176; 216; 27Z); 127Zj; 706, 716, 726, 73b) axial bzw. schräg abstehen, wobei die dem Förder- bzw. Arbeitsdruck ausgesetzten Flächen der Zähne auf einer zylindrischen bzw. konischen Fläche um die Drehachse des Dichtungszahnrads liegen, und daß die Gewindetiefe des Schraubenrotors (1; 16; 20; 25; 125; 45) auf der Niederdruckseite wesentlich größer ist als auf der Hochdruckseite.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn- m zeichnet, daß die Zähne (3b; 136; 176; 21b; 1276; 706, 716, 726, 736; des Dichtungszahnrads (3; 13; 17; 21; 27; 127; 70, 71, 72, 73) mit den Gewindegängen des Schraubenrotors (1; 16; 20; 25; 125; 45) entlang einer Linie in Berührung stehen, die in der Nähe der dem ^ hohen Druck des Mediums ausgesetzten Fläche der Zähne liegt.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (36; 13.6; 276; 1276; 706,716,726,736;des Dichtungszahnrads (3; 13; 27; -to 127; 70, 71, 72, 73) «in Trapezprofil haben, dessen kleine Seite am Kopf der Zähne liegt

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Federn (60, 61), welche die Dichtungszahnräder (70,71,72,73) in einer zu deren *' Drehachse parallelen Richtung gegen den Schraubenrotor (45) drücken.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Dichtungszahnrad (17) mit axial abstehenden Zähnen die mittlere Tangentialebene an die Zylinderfläche der Verzahnung des Dichtungszahnrades in der Zone, in welche die Zähne des Dichtungszahnrades in die Gewindegänge des Schraubenrotors (16) eingreifen, etwa parallel zu der Drehachse (16aj des Schrauben- ^r>^r> rotors ist.

6. Maschine nach Anspruch 1, bei welcher die Scheitel der GewinciJgänge des Schraubenrotors durch eine etwa ebene senkrechte Fläche begrenzt sind und mit einer ebenen Gehäusestirnfläche <>o zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Dichtungszahnrades (27; 127; 70, 71, 72, 73) derart windschief zu der Drehachse bzw. Achse der Welle (30; 130; 48) des Schraubenrotors (25; 125; 45) liegt, daß das Dichtungszahnrad mit *>5 seinen Zähnen in der Randzone des Schraubenrotors tiefer in dessen Gewindegänge eingreift als in dessen achsnaher Zone.

7. Maschine nach Anspruch 6, bei welcher der" Schraubenrotor zwei mit symmetrischen ebenen Gehäusestirnflächen zusammenwirkende Gewindeabschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gewindeabschnitt mit wenigstens einem Dichtungszahnrad (70, 71, 72, 73) zusammenwirkt, dessen Drehachse schräg zur Ebene der entsprechenden Gehäusestirnfläche liegt

8. Maschine nach Anspruch 7, bei welcher jeder Gewindeabschnitt des Schraubenrotors mit zwei Dichtungszahnrädern mit zylindrischer Verzahnung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der Dichtungszahnräder (70, 71, 72, 73) symmetrisch in bezug auf die Achse der Welle (48) des Schraubenrotors (45) sind und gleiche Schräglagen in bezug auf eine durch die Achse (48) des Schraubenrotors (45) gehende Ebene haben.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den gegenüberliegenden Seiten des Schraubenrotors (45) zusammenwirkenden Dichtungszahnräder (70, 72 und 71, 73) paarweise zueinander parallel sind, wobei das mit einer Seite des Schraubenrotors (45) zusammenwirkende Dichtungszahnrad (70,71) eines jeden Paares das Förderbzw. Arbeitsmedium durch die Innenseite seiner Verzahnung und das andere mit der anderen Seite "der Schraubenrotors (45) zusammenwirkende Dichtungszahnrad (72, 73) eines jeden Paares das Medium durch die Außenseite seiner Verzahnung zum Auslaß umlenkt.

10. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils mit der gleichen Seite des Schraubenrotors (45) zusammenwirkenden Dichtungszahnräder (70, 71 und 72, 73) symmetrisch in bezug auf die mittlere Symmetrieebene des Schraubenrotors (45) angeordnet sind und das Förder-bzw. Arbeitsmedium jeweils durch dieselbe Seite ihrer Verzahnung zum Auslaß umlenken.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (38a, 386; zylindrische, zu dem Schraubenrotor (45) konzentrische Abschnitte (46, 46a; aufweist, welche in den oberen bzw. unteren Teil des Schraubenrotors (45) hineinragen und Öffnungen (47, 47a; für den Durchtritt des Förder- bzw. Arbeitsmediums auf der Hochdruckseite aufweisen.

12. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26, 126) Öffnungen (34, 134) für den Durchtritt des Förder- bzw. Arbeitsmediums auf der Hochdruckseite aufweist.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (34) des Gehäuses (26) auf der Innenseite des Dichtungszahnrades (27) angeordnet sind und mit einem in der Lagerachse (33) des Dichtungszahnrades (27) ausgebildeten Kanal in Verbindung stehen.

14. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schraubenrotor (20) umschließende Innenwand des Gehäuses (101/102; 108/109) auf der Hochdruckseite mit einer Auslaßöffnung (106,116) von solchem Querschnitt versehen ist, daß sie mit allen durch nebeneinanderliegende Gewindegänge des Schraubenrotors (20) und durch Zähne (216; des Dichtungszahnrads (21) begrenzten Kammern (125,126,127) in Verbindung steht.

15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schraubenrotor (20) umschließende !iiMciVwänd des Gehäuses (108) auf deT

Niederdruckseite mit einer Einlaßöffnung (117) von solchem Querschnitt versehen ist, daß sie mit allen durch nebeneinanderliegende Gewindegänge des Schraubenrotors (20) und durch Zähne (2ib) des Dichtungszahni sdes (21) begrenzte« Kammern (122, 123,124) in Verbindung steht, und daß zwischen der Einlaßöffnung (117) und der Auslaßöffnung (116) eine den Schraubenrotor (20) abdichtende Gehäusezone (118) besteht, deren Ausdehnung größer als die von den Scheiteln zweier aufeinanderfolgender in Gewindegänge (119, 121) des Schraubenrotors begrenzte Fläche ist