DE2108714B2

DE2108714B2 - Parallel- und aussenachsige rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE2108714B2
Application number: DE19712108714
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing 5600 Wuppertal Hubrich Christoph Dipl Ing 4723 Neubeckum Wmkelstrater Claus Dipl Volksw 5600 Wuppertal Barmen Burgener
Original assignee: Gebr Wmkelstrater GmbH, 5600 Wuppertal Barmen
Priority date: 1971-02-24
Filing date: 1971-02-24
Publication date: 1973-05-30
Also published as: GB1345107A; FR2127729A5; AT314062B; DE2108714A1; CH537526A; US3817667A; IT947817B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen zwei zweizähnigen Kolben, deren identische Profile symmetrisch zu ihren Achsen sind und bestimmt sind durch einen Fußkreis, einen Teilkreis und einen Kopfkreis, mit Abdichtungsflächen am Kopfkreis, mit Abwälzerhöhungen am Fußkreis sowie mit innerhalb und außerhalb des Teilkreises, zwischen den Abdichtungsflächen und den Abwälzerhöhungen liegenden Übergangskurven, welche außerhalb des Teilkreises aus einem an die betreffende Abdichtungsfläche angeschlossenen Übergangsabschnitt und innerhalb des Teilkreises aus einem Übergangskurvenabschnitt bestehen.

Eine derartige Rotationskolbenmaschine ist aus der USA.-Patentschrift 1 846 700 bekannt. Bei dieser bekannten Rotationskolbenmaschine sind die Übergangskurven der Kolben im ganzen bogenförmig gestaltet. Der Krümmungsmittelpunkt dieses Bogens liegt innerhalb des Teilkreises. Das ist in fertigungstechnischer Hinsicht und in funktioneller Hinsicht nachteilig.

In fertigungstechnischer Hinsicht stört, daß die so definierten Kolbenprofile nur umständlich gefertigt werden können, und zwar insbesondere dann, wenn es sich um verhältnismäßig große bzw. lange Kolben handelt. Die Fertigung solcher Kolben erfolgte früher auf Hobelmaschinen, was in erheblichem Maße bearbeitungszeitauiwcndig war. Man hat daher schon früh versucht, die Profile der Kolben so zu gestalten, daß die Fertigung unter Verzicht auf Hobelarbeiten möglich ist. So sind Kolben vorgeschlagen worden (vgl. österreichische Patentschrift 239 952), die aus Drehteilen zusammengesetzt sind, deren Krümmungsmittelpunkte auf den Achsen des Kolbenquerschnittes liegen. Die modernen Profilfräsmaschinen haben diese Entwicklung abgebrochen. Mit modernen Profil! räsmaschinen sind grundsätzlich auch die Kolben von Rotationskolbenmaschinen der eingang beschriebenen Gattung herstellbar, doch ver'angen lange und große Kolben Profilfräsmaschinen, die wces sich lediglich um die Kolbenfertigung handelt.

wirtschaftlich nicht mehr eingesetzt werden können.

In funktioneller Hinsicht stört bei den Ausfüh-

rungsformen der eingangs definierten Gattung, dal.', wegi η der beschriebenen Gestaltung der Übergangsabschnitte an den Kolben die Verzahnungsgesetze (vgl. ten Bosch, »Berechnung der Maschinenelemente«, 1953. S. 381) nur angenähert erfüiit sind, weil bei der Abwälzbewegung die gemeinsame No;-male im jeweiligen Berührungspunkt zweier Kolbenflanken nicht überall durch den Teilkreis geht. Dav bewirkt an einigen Stellen eine Liniendichtung und im übrigen große Spalte, die den Wirkungsgrad beeinträchtigen.

Ahnliche Nachteile in fertigungstechnischer und oder in funktioneller Hinsicht gelten für andere bekannte Ausführungformen (so für die der deutschen Auslegeschrift 1 133 500, deutschen Patentschrift 518 994, deutschen Patentschrift 861733). Zwar kennt man auch eine Ausführungsform (deutsches Gebrauchsmuster 1 902 634) bei der die Kolben gerade Seitenflächen aufweisen; auch hier funktioniert jedoch nur bereichsweise eine Liniendichtung, die in große Spalte ausläuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Rotationskolbenmaschine der eingangs beschriebenen Gattung die Kolben so zu gestalten, daß diese wesentlich einfacher gefertigt werden können, und zwar ohne daß funktionell Nachteile in Kauf genommen werden müßten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Übergangsabschnitt aus zwei Teilen besteht, nämlich aus einem an die Abdichtungsfläche anschließenden Kreisbogen mit auf dem Teilkreis liegenden Krümmungsmittelpunkt und einer daran anschließenden, zur Profillängsachse parallelen Geraden.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß der Krümmungsmittelpunkt im Schnittpunkt des Teilkreises mit einer Geraden liegt, welche die Profillängsachse des KoI-bens unter einem Winkel von etwa 45/2 Grad im Schnittpunkt von Profillängsachse und Profilquerachse schneidet.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine der Kolben wegen der zur Profiliängsachse parallelen Geraden des Querschnittes gerade Seitenflächen aufweist, die mit üblichen Geradenfräsern auf einfache Weise hergestellt werden können, während nur der gleichsam mittlere Bereich für die Bearbeitung durch Profilfräser bleibt, was mit wirtschaftlich einsetzbaren Maschinen für diese Teilarbeit einfach durchgeführt werden kann. Darüber hinaus erreicht die Erfindung funktioneile Vorteile, da beim Abwälzvorgang der Kreisbogen im Rahmen der Verzahnungsregeln eine Flächendichtung bewirkt, und zwar in voller Übereinstimmung mit den Vcrzahnungsregeln. Ein Zugeständnis in funktionel-

fer Hinsicht zum Zwecke der Erreichung von fertigungstechnischen Vorteile.! ist nicht erforderlich.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in sehematischer Darstellung

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Rotationskolbenmaschine obengenannter Art und

F i g. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößerter Darstellung den unteren Kolben der Rou:!ionskolbenmaschine nach Fig. 1.

Die ir. F i g. I dargestellte parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine ist nach Art eines Rootsgebläses aufgebaut und arbeitet als Verdränger oder Vakuumpumpe. Sie besitzt zunächst das Maschinengehäuse 1 und zwei darin rotierende zwei-/ähnige Kolben 2, die sich aufeinander abwälzen. Die Kolben 2 weisen identische Profile zu ihren Achsen 3 und 4 auf, wovon 3 die Profillängsachse und 4 die Profilquerachse bezeichnen. Nur angedeutet ist, daß die beiden Kolben 2, die synchron aber gegensinnig rotieren, durch Zahnräder 5 miteinander gekuppelt sind.

Insbesondere aus der Fig. 2 entnimmt man, daß, in Richtung der Profillängsachse betrachtet, die Umfangsform jedes Kolbens 2 in ihrem grundsätzlichen Aufbau bestimmt ist durch einen verzahnungstechnisch definierten Teilkreis 6, einen dazu konzentrisehen Kopfkreis 7 und einen ^«is 8 An.dem Kopfkreis 7 befinden^h de baden Abd.djtun.s flächen 9, am Fußkreis β ^u"_ . Teilkrci-

ses6, zwischen den «u_U.^--.-t,~

Abwälzerhöhungen 10 liegen übergangskurven welche außerhalb des Teilkreises 6 aus einem an die betreffende Abdichtungsfläche angeschlossenen t>ergangsabschnitt und innerhalb des Te, kre.ses 6 au, einem Übergangskurvenabschnitt 16, 17 bestehen. Dk Anordnung ist so getroffen, daß die außerhalb, des Teilkreises 6 liegende Ubergangskurve aus einen, an die betreffende Abdichtungsflache 9 ^geschlossenen Kreisbogen 11 und einer an den innerhalb des Teilkreises 6 liegenden übergangskurvenabschn.u 16 17 angeschlossenen Geraden 12 besteht Der Kreisbogen 11 besitzt eine Krümmung mit auf dem Teilkrefc 6 liegendem Krümmungsmittelpunkt 13. D,e Anordnung ist so getroffen, daß die Gerade 1. parallel zur Profillängs^hse 3 verlauft. Lm praktisch jede schädliche Kamm.r zu vermeiden ist darüber hinaus die Anordnung so getroffen daß der Kreisboaenil einen Krümmungsm:Uelpunkt 13 besitzt de? im Schnittpunkt des Teilkreises 6 mit einer Geraden 14 liegt, welche die Profillängsachse 3 unter einem Winkel 15 von etwa 22V₂- im Schnittpunkt von Profiliängsachse 3 und Profilquerachse 4 schneidet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Parallel- und außenachsige Rotationskolbenmaschine mit Kämmeineriff zwischen zwei zweizähnigen Kolben, deren "identische Profile symmetrisch zu ihren Achsen sind und bestimmt sind durch einen Fußkreis, einen Teilkreis und einen Kopfkreis, mit Abdichtungsflächen am Kopfkreis, mit Abwälzerhöhungen am Fußkreis sowie mit innerhalb und außerhalb des Teilkreises, zwischen den Abdichtungsflächen und den Abwälzerhöhungen liegenden Übergangskurven, welche außerhalb des Teilkreises aus einem an die betreffende Abdichtungsfläche angeschlossenen Übergangsabschnitt und innerhalb des Teilkreises aus einen Übergangskurvenabschnitt bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsahschnitt aus zwei Teilen besteht, niuiilich aus einem an die Abdichtungsfläche (9) anschließenden Kreisbogen (11) mit auf dem Teilkreis (6) liegenden Krümmungsmittelpunkt (13) und einer daran anschließenden, zur Profillängsachse (3) parallelen Gerad.n (12).

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsmittelpunkt (13) im Schnittpunkt des Teilkreises (6) mit einer Geraden (14) liegt, welche die Profiliängsachse (3) des Kolbens (2) unter einem Winkel (15) von erra 45/2 Grad im Schnittpunkt von Profillängsachse (3) und Prc^lquerachse (4) schneidet.