DE2230773A1 - Verdraengermaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine mit einer in wenigstens zwei in Serie hintereinander geschaltete Abschnitte unterteilten Verdrängerkammer., die je durch einen äusseren und einen inneren Zylindermantelsektor sowie durch zwei ebene Abschlussflächen begrenzt sind, und mit in jedem der Abschnitte der Verdrängerkammer angeordneten zylindersektorförmigen Flügeln eines zu einer kreisenden Bewegung eingerichteten Verdrängers, wobei jeder der Flügel unabhängig von seiner Momentanlage im Zuge der kreisenden Bewegung mit seinen Längskanten die ebenen Abschlussflächen und mit wenigstens einer seiner gewölbten Flächen den zugekehrten Zylindermantelsektor des entsprechenden Abschnittes längs einer Berührungsmantellinie berührt.

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Maschinen mit kreisendem Verdränger werden gemäss einem neueren Nomenklaturvorschlag auch Kreiskolbenmaschinen genannt, um zum Ausdruck zu bringen, dass der Verdränger (Kolben) eine kreisende Bewegung macht, d.h. eine solche Bewegung, bei der jeder Punkt des Verdrängers einen vollen Kreis beschreibt, wobei alle Kreise gleichen Durchmessers sind. Im Gegensatz dazu stehen die Rotationskolbenmaschinen, bei denen der Verdränger (oder Kolben) mindestens eine Drehbewegung ausführt, der sich eine kreisende Bewegung überlagern kann, so dass eine Art Abwälzbewegung des Verdrängers in der Verdrängerkammer resultiert.

Falls der Verdränger mechanisch angetrieben ist, wirkt eine solche Maschine als Pumpe, falls dagegen der Verdränger durch das die Maschine durchsetzende Fluidum angetrieben wird, wirkt sie im weitesten Sinne als Motor, wobei unter diesem Begriff auch Durchflussmesser zu verstehen wären.

Aehnliche Verdrängermaschinen zu der eingangs genannten Art sind in vielen Ausführungsvarianten bekannt. Beispielsweise sind die sogenannten Spiralpumpen (und -Motoren) bekannt, bei denen der Verdränger die Form einer Spirale mit wenigstens einem Umgang hat, und die Verdrängerkammer ebenfalls die Form einer Spirale, deren radiale Breite dem Durchmesser der Kreisbewegung zuzüglich der Wandstärke des Verdrängers entspricht. Nachteilig bei solchen Spiralpumpen ist vor allem die ausserordentlich schwierige Fabrikation, weil die ideale Spiralform mit konventionellen Maschinen nur in Annäherung herstellbar ist und diese Annäherung genügt dem durch das Funktionsprinzip erforderlichen Genauigkeitsgrad nicht. Dies dürfte auch ein Grund bilden, weshalb die Spiralpumpen sich mit wenigen Ausnahmen bisher nicht durchsetzen konnten.

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Es wurden daher auch schon Verdrängermaschinen mit einem einzigen zylinderbogenförmigen Verdränger vorgeschlagen. Bei diesen Maschinen bildet die Abdichtung zwischen den Enden des Verdrängers und der entsprechenden Wand der Verdrängerkammer die grossten Schwierigkeiten, während das Dichtproblem an den Seitenkanten und längs der Mantelfläche des Verdrängers zufriedenstellend gelöst werden kann, weil die dichtend zur Berührung gelangenden Flächen entweder Ebenen oder Zylinderflächen sind, und sich stets etwa unter demselben Anstellwinkel berühren und überdies Flächen sind, die leicht mit grösster Genauigkeit herstellbar sind. Dies trifft indessen nicht für die Enden des Zylindermantelbogens zu, weil diese Enden nur während etwa der Hälfte der kreisenden Bev/egung eine zugeordnete Kammerwand berühren. Ausserdem berühren diese Enden die zugeordnete Kammerwand nicht während der gesamten Berührungsphase tangential, wie dies bei den Berührungslinien zwischen Zylinderflächen der Fall ist. Vielmehr ändert der Anstellwinkel der Enden während der Berührungsphasen von 0° auf 90° und wieder auf 0 zurück.

Es ist auch schon eine Verdrängermaschine der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei welcher durch Serieschaltung der Abschnitte der Verdrängerkammer die Probleme der Abdichtung der entsprechenden Flügel (Abschnitte) des Verdrängers zu umgehen versucht wurde.

Bei dieser Maschine stehen jedoch in einer bestimmten Momentanlage des Verdrängers der Einlass und der Auslass in direkter Verbindung, wodurch sich der Wirkungsgrad der Maschine in erheblicher Weise verringert, weil die als Pumpe bzv/. Motor eingesetzte Maschine stossweise fördert bzw. antreibt.

Indem verändert sich bei der bekannten Maschine bei der Bewegung des Verdrängers von einer Momentanlage in eine weitere das verdrängungswirksame Kammervolumen, wodurch die Maschine

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zwingend nur einen Durchsatz für kompressible Medien zulässt.

Auch die Aenderung des verdrängungswirksamen Kammervolumens trägt zum oben beschriebenen stossweisen Betrieb zusätzlich bei, d.h. das durch die Maschine fliessende Medium erfährt keinen kontinuierlichen Durchsatz, wie dies z.B. bei Strömungsmaschinen der Fall ist.

Die Erfindung bezweckt somit die Schaffung einer Verdrängermaschine der eingangs genannten Art, bei welcher nicht nur die Dichtungsprobleme zwischen den Enden des Verdrängers bzw. dessen Flügel und den zugeordneten Wandungen der Abschnitte der Verdrängerkammer umgangen sind, sondern zugleich Gewähr für einen kontinuierlichen stossfreien Durchsatz des geförderten bzw. geschluckten Mediums geboten ist, ohne eine Einschränkung bezüglich der Kompressibilität des Mediums in kauf nehmen zu müssen.

Dementsprechend ist der Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegt, eine Maschine der eingangs genannten Art derart zu bemessen und deren Bestandteile in ihrer Bezugslage derart anzuordnen, dass unabhängig von der Momentanlage des Verdrängers der Durchlass zwischen Maschinen-Einlass und -Auslass stets durch den Verdränger unterbunden ist, und dass das verdrängungswirksame Kammervolumen in den Abschnitten der Verdrängerkammer im Zuge der kreisenden Bewegung des Verdrängers keine Aenderung erfährt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die vorgeschlagene Verdrängermaschine erfindungsf/emäss dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Abschnitte der Verdrängerkammer und jeder der Flügel des Verdrängers auf an sich bekannte Weise einen ümspannwinkel von wenigstens 270 umspannen, und dass tjin Abschnitt sowie der darin angeordnete Flügel in bezug auf den nachgeschaltetcn Abschnitt bzw» dessen Flügel um das Komplement des Umspannwinkels auf 360 verdreht angeordnet sind.

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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 und Fig. 2 in stark schematisierter Darstellung

eine einfache Ausführungsform mit zwei gleichen und gleichsinnig drehenden Verdrängerflügeln in zwei verschiedenen Bewegungsphasen,

Fig. 3 und Fig. 4 in ähnlicher Darstellungsweise wie in Fig. 1 und 2 eine Ausführungsform mit drei gleichen Verdrängerflügeln, ebenfalls in zwei Bewegungsphasen,

Fig. 5 eine Ausführungsform mit vier gleichen Verdrängerflügeln,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform mit vier Verdrängerflügeln , aber mit nur in zwei Abschnitte aufgeteilten Verdrängerkammer und

Fig. 7 in ausgezogener Darstellung eine praktische Ausführungsform, die nach dem Prinzip der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Maschine arbeitet.

Zu den Darstellungen der Fig. 1-6 sei allgemein bemerkt, dass die Verdrängerflügel mit dick ausgezogenen Linien und die Wände der Kammer mit dünn ausgezogenen, auf der einen Seite mit einer Schraffur versehenen Linien dargestellt sind. Berührungslinien zwischen der Verdrängerflügeln und den Kammerwänden sind mit einem deutlichen Punkt dargestellt.

In den Fig. 1 und 2 erkennt man eine in zwei Abschnitte 10, 11 aufgeteilte Verdrängerkammer. Jeder der Abschnitte 10, 11 ist durch eine ebene Bodenwand, eine ebene Deckwand (beide nicht dargestellt), sowie durch eine konvexe Seitenwand 23, bzw. 24 je mit dem Krümmungsradius r und

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durch eine konkave Seitenwand 22 bzw. 25 je mit dem Krümmungsradius R begrenzt. Das heisst, dass diese Seitenwände die Form eines Zylindermantels mit rechtwinklig zur Zeichenebene stehender Achse 27 bzw. 28 aufweisen. Die Seitenwände 22,23 des Abschnittes 10 sind koaxial zueinander, ebenso die Seitenwände 24,25 des Abschnittes 11. In das eine Ende 12 des Abschnittes 10 mündet eine Einlassöffnung 13 'und von dem einen Ende 17 des Abschnittes 11 geht eine Auslassöffnung 18 aus. Die beiden verbleibenden Enden 14, 16 der Abschnitte 10, 11 stehen über einen Durchlass 15 miteinander in Verbindung. Die Anordnung der Abschnitte 10, 11 ist spiegelsymmetrisch in bezug auf die durch die Linie 19 angedeutete Symmetrieebene.

Im Abschnitt 10 ist ein Verdrängerflüqel 20 angeordnet und im Abschnitt 11 ein Verdrängerflügcl 21. Die Verdrängerfiügel 20 urd 21 haben je die Form eines Zylindermantelbogens, der einen Winkel von etwa 270 umspannt und der, falls die Wandstärke vernachlässigt wird, einen Durchmesser von R + r aufweist. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, sind die beiden Verdrängerflügel 20 und 21 in bezug aufeinander um etwa 90 verdreht angeordnet. Die beiden Verdrängerfiügel sind durch nicht gezeigte Mittel, z.B. über eine zur Zeichenebene parallele Platte, starr miteinander verbunden und derart gelagert, dass sie eine kreisende Bewegung im Sinne der Pfeile 33 ausführen, wobei der Durchmesser 26 der kreisenden Bewegung (unter Vernachlässigung der Wandstärke der Verdrängerfiügel) R - r beträgt.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ohne weiteres ersichtlich, dass der kreisenden Bewegung der Verdrängerfiügel 20, 21 nichts im Wege steht, denn die Breite der Kammerabschnitte 10, 11 beträgt auch R - r. In der in Fig. 1 dargestellten Stellung berührt der Verdrängerfiügel 20 die Seitenwand 23 dichtend im Berührungspunkt 29, die Seitenwand 22 dichtend im Berührungspunkt 30, also in einem "inneren" und in einem "äusseren" Berührungspunkt. Daraus ergibt sich, dass zwischen dem Einlass '

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13 und dem Durchlass 15 keine direkte Verbindung besteht. Dagegen berührt der Verdrängerflügel 21 im Kammerabschnitt 11 nur dessen "äussere" Seitenwand 25 und zwar im Berührungspunkt 31. Hier besteht also zwischen Durchlass 15 und Auslass 18 eine direkte Verbindung. Während der Verdrängerflügel in der dargestellten Lage förderwirksam bzw. antriebswirksam ist, trifft dies für den Verdrängerflügel 21 in der dargestellten Momentanlage nicht zu, weil eben keine Abdichtung zwischen den stirnseitigen Enden der Verdrängerflügel und entsprechenden Kammerwandungen vorgesehen ist. Dies ist indessen ohne Bedeutung, weil die Verdrängerflügel paarweise zusammenwirken und es bei der kreisenden Bewegung dank der getroffenen Anordnung keine Stellung gibt, in welcher der Einlass 13 in direkter Strömungsverbindung mit dem Auslass wäre.

In Fig. 2 ist eine Stellung gezeigt, in welcher die Verdrängerflügel 20 und 21 gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Stellung um etwa 90° im Gegenuhrzeigersinn weitergekreist sind. Der "innere¹¹ Berührungspunkt 29 zwischen dem Verdrängerflügel und der Wand 23 ist um die Achse 27 etwa um 90 nach unten gewandert, während zwischen dem Flügel 20 und der Wand 22 kein Berührungspunkt mehr existiert. Hier ist somit eine direkte Strömungsverbindung zwischen Einlass 13 und Auslass 18 entstanden. Dagegen ist im Kammerabschnitt 11 der Berührungspunkt 31 zwischen Flügel 21 und Wand 25 um 90 im Gegenuhrzeigersinn nach oben gewandert und zugleich ist ein neuer "innerer" Berührungspunkt 32 zwischen Flügel 21 und Wand 24 entstanden. Somit ist nun der Flügel 21 förder- bzw. antriebswirksam.

Obwohl es selbstverständlich möglich ist, ein praktisches Ausführungsbej :;piel auch konstruktiv wie in der schematischen Darstellung dor Fig. 1 und 2 zu gestalten, ist diese Darstellung vor allem zur loichteron Beschreibung der Funktionsweise doi vorgeschlagenen Verdrängermaschine gewählt worden.

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Eine weitere Ausführungsform ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt, die etwa jener der Fig. 1 und 2, ergänzt durch einen dritten Verdrängerflügel, entspricht. Man erkennt in den Fig. 3, 4 eine zwischen einem Einlass 34 und einem Auslass 35 verlaufende Verdrängerkammer 36, die ihrerseits in drei kreisringsektorförmige und je um etwa 270° führende Abschnitte 37, 38 und 39 unterteilt ist. Während der Einlass 34 in den Abschnitt 37 mündet und der Auslass 35 vom Ende des Abschnittes 39 ausgeht, sind die übrigen Enden dieser Abschnitte über Durchlässe 40,. 41 mit den Enden des mittleren Abschnittes 38 verbunden. In den Abschnitten 37,38,39 ist je ein Verdrängerflügel 4 2,43 bzw. 44 angeordnet. Die Verdrängerflügel 42 bis 44 sind durch nicht dargestellte Mittel starr untereinander verbunden und zu einer kreisenden Bewegung im Sinne des Pfeiles 45 gelagert. Die geometrischen Bedingungen der Breite der Kammerabschnitte 37, 38,39, der Krümmungsradien deren Seitenwände, und des Durchmessers der von den Verdrängerflügeln 42-44 bestimmten Zylinders sind praktisch dieselben wie in allen Einzelheiten anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben. Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform wirken die Verdrängerflügel ebenfalls paarweise zusammen, nämlich der Verdrängerflügel 42 mit dem Verdrängerflügel 43 und dieser mit dem Verdrängerflügel 44. Jeder der Verdrängerflügel 42-44 ist in bezug auf den benachbarten etwa um 90 verdreht angeordnet.

Man erkennt in der in Fig. 3 dargestellten Stellung, dass jeder Verdrängerflügel 42-44 sowohl einen "inneren" als auch einen "äusseren¹¹ mit den Wänden des entsprechenden Kammerabschnittes hat, nämlich die Berührungspunkte 46 (innen) und 47 (aussen) für den Flügel 42; 48 (aussen) und 49 (innen) für den Flügel 4 3 sowie 50 (aussen) und 51 (innen) für den Flügel 44. In dieser Momentanstellung sind also alle drei Flügel 42-44 förder- bzw. antriebswirksam, je nach gewählter Betriebsweise der Maschine, denn jeder der Flügel schliesst den Durchlass in dem entsprechenden Kammerabschnitt ab.

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In der Fig. 4 ist eine Stellung dargestellt, in welcher die Verdrängerflügel 42-44 gegenüber der Fig. 3 um etwa 45 im Gegenuhrzeigersinn weitergekreist sind. Um einen entsprechenden Winkelbetrag sind dadurch auch die "inneren" bzw. "äusseren" Berührungspunkte 46, 51 bzw. 47,50 der Flügel 42 und 44 weitergewandert, während beim Flügel 43 der innere Berührungspunkt 49 verschwunden und nur noch der äussere Berührungspunkt 48 vorhanden ist. Damit ist zwischen den Durchlässen 40 und 41 eine ungehinderte Strömungsverbindung über den Kammerabschnitt 38 entstanden, die indessen nur bestehen bleibt, bis die Flügel 42-44 um weitere45° weitergekreist haben werden. Nach diesen weiteren 45 werden die Berührungspunkte 47 (aussen) und 51 (innen) der Flügel 42 und 44 verschwinden, während das in Fig. 4 unten erscheinende Ende des Flügels 43 wieder zur dichtenden Anlage an die innere Seitenwand des Kammerabschnittes 38 gelangen wird.

Während die Ausführungsform der Fig. 3 und 4 gewissermassen als Serieschaltung von drei aufeinanderfolgenden Kammerabschnitten bezeichnet werden kann, kommt die mit vier Kammerabschnitten versehene Ausführungsform der Fig. 5 einer Parallelschaltung von jeweils zwei unter sich in Serie geschalteten Kammerabschnitten, im Prinzip also zwei parallel geschalteten 'Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 gleich.

Man erkennt in Fig. 5 einen von einer Einlassöffnung 52, die man sich rechtwinklig zur Zeichenebene zum Betrachter hin fortgesetzt vorzustellen hat, ausgehenden, kreisringsektorförmigen und etwa um 270 führenden Kammerabschnitt 54 der Kammer mündet, von welchem aus ein weiterer ebenfalls kreisringsektorförmiger und etwa 270 umspannender Kammerabschnitt 55 ausgeht, der seinerseits in einen Auslass 56 mündet, den man sich rechtwinklig zur Zeichenebene aber vom Betrachter weg fortgesetzt vorzustellen hat.

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In Fig. 5 rechts geht von einer weiteren Einlassöffnung 57, die man sich ebenfalls rechtwinklig zur Zeichenebene und zum Betrachter hin fortgesetzt vorstellen soll, ein weiterer Kammerabschn;Ltt 58 in der Form eines etwa 270° umspannnenden Kreisringsektors aus, der auch in den Zwischenabschnitt 54 mündet, während von diesem schliesslich ein vierter Kammerabschnitt 59 ausgeht, der wieder die Form eines etwa 270° umspannenden Kreisringsektors hat und zu einem zweiten Auslass 60 führt, den man sich rechtwinklig zur Zeichenebene und vom Betrachter wegführend vorzustellen hat.

Die Einlassöffnungen 52 und 57 stehen über einen Durchlass (nicht dargestellt) in Verbindung und führen zum Maschineneinlass. Ebenso stehen die Auslässe 56, 60 miteinander in Verbindung und führen zum Auslass der Maschine.

In jedem der Kammerabschnitte, 53, 55, 58 und 59 ist der Verdrängerflügel 61, 62, 63 bzw. 64 angeordnet. Jeder dieser Verdrängerfltigel ist ähnlich geformt v/ie die Verdrängerflügel der Fig. 1 und 2 bzw. 3 und 4 und ist in bezug auf den benachbarten Flügel um 90° verdreht. Die Verdrängerflügel 61-64 sind unter sich mittels einer nur angedeutet dargestellten Tragkonstruktion 65 starr miteinander verbunden und derart gelagert, dass sie gemeinsam eine kreisende Bewegung im Sinne des Pfeiles

66 (Gegenuhrzeigersinn) ausführen.

In der in Fig. 5 dargestellten Stellung haben die Verdrängerflügel 61 bis 64 folgende dichtende Berührungspunkte mit den Wandungen der entpsrechenden Kammerabschnitte 53, 55, 58 und 59» Der Verdrängerflügel 61 einen "äusseren" Berührungspunkt

67 und einen "inneren" Berührungspunkt 68, der Verdrängerflügel 62 nur einen "inneren" Berührungspunkt 69, der Verdrängerflügel 63 sowohl einen "inneren" Berührungspunkt 71 und schliesslich der Verdrängerflügel 64 nur einer. "iiv$seren" Berührungspunkt 71. Daraus ergibt sich, dass in der gezeichne-

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ten Stellung wohl beide Auslässe 56, .60 in ungehinderter Strömungsverbindung mit dem Zwischenabschnitt 54 stehen (ähnlich wie in Figt 1 der Auslass 18 mit dem Durchlass 15), dass dagegen vom Zwischenabschnitt 54 keine Strömungsverbindung zu den Einlassen 52 bzw. 57 besteht. Unabhängig von der Stellung in der kreisenden Bewegung der Verdrängerflügel ist somit keiner der Einlasse 52, 57 je in ungehinderter Strömungsverbindung mit irgend einem der Auslässe 56, 60.

Allen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 5 ist ein pulsationsfreies Durchströmen, rei es im Betrieb als Motor oder als Pumpe gemeinsam, und zwar ohne Volumenänderung, d.h. kompressionsund expansionslos, was die beschriebene Verdrängermaschine vor allem zum Betrieb mit Flüssigkeiten als Medium prädestiniert.

In Fig. 6 ist eine Aus führungs Variante dargestellt-, bei der vier Verdrängerflügel mit paarweise gleichen Abmessungen in nur zwei Verdrängerkammerabschnitten arbeiten. Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform besitzt eine Verdrängerkammer 73, welche von einem Einlass 74 zu einem Kammerabschnitt 75 in der Form eines 270° umspannenden Kreisringsektors führt. An diesen Abschnitt 75 schliesst ein Verbindungsabschnitt 76 an, und an diesen wiederum ein kreissektorförmiger, um 270 führender Abschnitt 77, an den schliesslich ein Auslass 78 anschliesst.

Soweit ist der Aufbau ähnlich wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2. Der Krümmungsradius der konvexen Seitenwände 79, 8.1 der Kammerabschnitte 75 und 77 sei mit r bezeichnet und der Krümmungsradius der kokaven Seitenwände 80,82 mit R. In jedem der Kammerabschnitte 75 und 77 sind nun zwei Verdrängerflügel angeordnet und zwar je ein Verdrängerflügel 83 bzw. 85 mit kleinerem Durchmesser und je ein Verdrängerflügel 84, 86 mit grösserem Durchmesser.

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Alle diese Verdrängerflügel 83-86 sind kreisbogenförmig und umspannen einen Winkel von 270 , wobei jene im Kammerabschnitt 75 um 90 gegenüber jenen im Kammerabschnitt 77 verdreht angeordnet sind.

Der von den Verdrängerflügeln 83, 85 oder "inneren" Verdrängerflügeln bestimmte Zylinder besitzt einen Durchmesser

R — r
von 2 r + —s— (Wandstärke vernachlässigt), und der Zylinder der Verdrängerflügel 84, 86 bzw. der "äusseren" Verdränger-

R — r flügel, einen solchen von 2R - —=—. Die Achsen der Zylinder der inneren Verdrängerflügel 83, 85 sind mit 88 bzw. 80 bezeichnet, jene der äusseren Verdrängerflügel mit 87 bzw. 89.

Die Anordnung ist so getroffen, dass zwischen den Achsen 87

R — r und 88 sowie 89 und 90 je ein Abstand von -—γ-- vorhanden ist.

Die inneren, kleineren Verdrängerflügel 83, 85 sind zu einer

R — r gemeinsamen kreisenden Bewegung mit dem Durchmesser —s— verbunden und die äusseren, grösseren Verdrängerflügel 84, 86 zu einer gleichsinnigen, kreisenden Bewegung ebenfalls mit

R "* r
dem Durchmesser —=—, jedoch mit einer Phasenverschiebung von 180 oder von einem halben Umgang in bezug auf die Bewegung der kleineren, inneren Verdrängerflügel 83, 85. Daraus ergibt sich, dass die äusseren Verdrängerflügel 84, 86 während ihrer kreisenden Bewegung in den Kammerabschnitten 75 bzw. 77 nur deren peripheren Bereich bestreichen, wenn man sich diese Kammerabschnitte durch die gestrichelt eingezeichneten Linien 91 und 92 in je einen peripheren und einen zentralen Bereich aufgeteilt denkt, während die kleineren, inneren Verdrängerflügel 83, 85 nur die zentralen Bereiche bestreichen.

Daraus ergeben sich aber auch die Berührungspunkte der Verdrängerflügel untereinander einerseits und zu den Seitenwänden der Kammerabschnitte andererseits.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Stellung berühren sich die

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Verdrängerflügel 83, 84 ausschliesslich im Punkt 93, berühren sich aber die näher liegenden Seitenwände 75 und 79 nicht, so dass eine ungehinderte Strömungsverbindung zwischen dem Einlass 74 und dem Zwischenabschnitt 76 besteht. Dagegen weisen die beiden Verdrängerflügel 85, 86 im Kammerabschnitt 77 folgende Berührungspunkte auf: Die Flügel 85, 86 berühren einander bei 94, der grössere, äussere Flügel 86 berührt ausserdem die konkave Seitenwand 82 bei 95 und der innere Flügel 85 die konvexe Seitenwand 81 bei 96. Daraus ergibt sich, dass zwischen dem Zwischenabschnitt 86 und dem Auslass 78 in der dargestellten Lage keine ungehinderte Strömüngsverbindung besteht.

Da die Berührungspunkte 93 und 94 zwischen den Flügeln 83 und 84 sowie 85 und 86 sich bei deren kreisenden Bewegung längs den Linien 91 bzw. 92 bewegen, ergibt sich im Betrieb grundsätzlich kein Unterschied zur Ausführungsform der Fig. 1 und 2. Bei gleichem Durchmesser der kreisenden Bewegung ist durch die Verdoppelung der Anzahl Verdrängerflügel und durch ihre Anordnung praktisch eine Verdoppelung der Förderleistung bzw. des Schluckvermögens erreicht worden. Es ist auch möglich, in jedem der Kammerabschnitte drei Verdrängerflügel anzuordnen, einen inneren, einen mittleren und einen äusseren, wobei dann die Achsen der von den drei Flügeln gebildeten Zylinder durch die Ecken eines gleichseitigen Dreiecks mit einer Seitenlänge von 1/2 V3 —t~- anzuordnen wären, während die kreisende

R — r Bewegung noch einen Durchmesser von —5— hätte und die drei Verdrängerflügel gleichsinnig, aber mit einer Phasenverschiebung von 120 oder 1/3 Umgang kreisen würden.

Bei all den vorstehend angegebenen Bemessungsverhältnissen ist die Wandstärke der Verdrängerflügel vernachlässicjb worden. Praktisch wird indessen bei der Bemessung der lichten Breite eines Verdrängerkammerabschnittes das Mass der Wandstärke der Flügel in Abzug zu bringen sein.

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Die in Fig. 7 auseinandergezogen dargestellte Ausführungsform entspricht in ihrer Wirkungsweise jener der Fig. 1 und 2. Man kann sich die Ausführungsform der Fig. 7 dadurch aus jener der Fig. 1 und 2 entstanden denken, dass man die Ausführungsform der Fig. 1 und 2 längs der Linie 19 in zwei Hälften auftrennt und die beiden so entstandenen Hälften ohne Verdrehung übereinander schiebt, bis die Karnmerabschnitte 10 und 11 koaxial übereinander liegen.

Die in Fig. 7 dargestellte Ausfuhrungsform weist zwei Gehäusehälften 100, 101 auf, die an Dichtflächen 102, 103 dichtend aufeinander passen. Die beiden Gehäusehälften 100, 101 umschliessen eine Verdrängerkammer, in welcher ein an sich einstückiger und nur der Darstellung wegen in drei Teilen gezeigter Verdränger 104 kreist.

Die obere Gehäusehälfte 101 ist praktisch spiegelsymmetrisch zu der unteren Gehäusehälfte 100 ausgebildet und in montiertem Zustand in bezug auf diese um 90° verdreht mittels Bolzen 105 aufgeschraubt. Es wird somit genügen, wenn nur die untere Gehäusehälfte 100 beschrieben wird, selbst wenn diese nur die Hälfte der Verdrängerkammer umschliesst. Zu dieser Verdrängerkammer führt zunächst ein Einlass 106, der in einen kreissektorförmigen Kammerabschnitt 107 mündet«, Die Oberkante 108 dieses Kammerabschnittes liegt in einer ebenen Dichtfläche 109, welche gegenüber dem Dichtrand 102 nach unten zurückversetzt ist.

Wie bereits erwähnt, ist der Verdränger 104 einstückig ausgebildet und ist nur des leichteren Verständnisses wegen auseinander gezogen dargestellt. Er besitzt einen ersten Verdrängerflügel 111, dessen Höhe exakt der Tiefe des Kammerabschnittes 107 entspricht und der an der Unterseite einer ersten Abschlussplatte 112 befestigt ist. In montiertem Zustand kommt diese ebene Unterseite dichtend auf die Dichtfläche 109 zu liegen. Die Abschlussplatte 112 besitzt eine durchgehende Bohrung 113,'

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welche in montiertem Zustand auf den Endbereich 110 des Kammerabschnittes 107 zu liegen kommt. Ausserdem sind an den Ecken der im wesentlichen quadratischen Abschlussplatte 112 Aussparungen 114 in der Form eines Viertelkreises ausgespart, welche, in montiertem Zustand, zusammen mit den Bolzen 105 eine Führung des Verdrängers 104 für die kreisende Bev/egung gewährleisten.

In der Mitte der Abschlussplatte 112 ist ein Nabenkörper 115 mit einer ebenfalls durch die Abschlussplatte 112 gehenden Bohrung 116 befestigt. Auf dem Nabenkörper 115 ist {in montiertem Zustand) eine zweite Abschlussplatte 117 mit einer durchgehenden Bohrung 118 und einer weiteren mit der Bohrung 116 fluchtenden Bohrung befestigt. Diese Abschlussplatte 117 ist praktisch identisch wie die Abschlussplatte 114 ausgebildet und lediglich um 90° gegenüber dieser verdreht montiert. Auf ihrer ebenen Oberseite ist auf der Abschlussplatte 117 eine zweiter Verdrängerflügel 119 montiert, der gleich ist wie der Verdrängerflügel 111, in bezug auf diesen indessen um 90 verdreht angeordnet.

Da, wie erwähnt, die obere Gehäusehälfte 101 spiegelsymmetrisch zur unteren Gehäusehälfte 100 und in bezug auf diese um 90 verdreht ist, gelangt der Verdrängerflügel 119 im Verdrängerkammerabschnitt in der oberen Gehäusehälfte zur Wirkung.

Denkt man sich eine durch die Bestandteile der montierten Maschine, nämlich durch die durchgehende zentrale Bohrung 120 in dar unteren Gehäusehälfte 100, durch die Bohrung 116 des Verdrängers und durch die durchgehende zentrale Bohrung 121 der oberen Gehäusehälftehindurchführende, hier lediglich strichpunktiert angegebene, einmal gekröpfte Kurbelwelle 122, so wird man folgendes erkennen: Die Maschine besitzt zwei kreisringsektor· förmige, um etwa 270° führende Verdrängerkammerabschnitte (je in der oberen und in der unteren Gehäusehälfte). In den Kammerab-

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schnitten kreist je ein Verdrängerflügel, der kreissektorförmig ist, und etwa 270 umspannt. Die Kammerabschnitte und die Verdrängerflügel sind in bezug aufeinander um etwa 90 verdreht angeordnet. In das eine Ende des einen Kammerabschnittes 107 mündet der Einlass 106 der Maschine, vom einen Ende des anderen Kammerabschnittes (in der oberen Gehäusehälfte 101 an der dem Betrachter abgekehrten Seite) geht der Maschinenauslass aus, während die andern Enden der Kammerabschnitte über die Bohrungen 113 und 118 sowie den Zwischenraum zwischen den Abschlussplatten 112 und 117 in Verbindung stehen.

Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform kann als "zweistöckig" bezeichnet werden und bietet den Vorteil, dass beide Verdrängerflügel 111, 119 praktisch direkt von ein und derselben Kurbelwelle aus antreibbar sind.

Genau wie sich die Grundform der Fig. 1, 2 in die praktische Ausführungsform der Fig. 7 überführen lässt, so ist es auch möglich, die Ausführungsformen der Fig. 3, 4 in eine "dreistöckige" und jene der Fig. 5 in eine "vierstöckige" Ausführungsform mit je nur einer Kurbelwelle zu überführen.

Dasselbe ist auch für die Ausführungsform der Fig. 6 möglich, wobei allerdings eine doppelt gekröpfte Kurbelwelle und insgesamt vier Abschlussplatten (eine zuunterst, zwei mittlere und eine zuoberst) für die vier Verdrängerflügel erforderlich wären,

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Claims (8)

PATENTANSPRUECHE

1.) Verdrängermaschine mit einer in wenigstens zwei in Serie hintereinander geschalteten Abschnitte unterteilten Verdränge rkammer, die je durch einen äusseren und einen inneren Zylindermantelsektor sowie durch zwei ebene Abschlussflächen begrenzt sind, um mit in jedem der Abschnitte der Verdrängerkammer angeordneten zylindersektorförmigen Flügeln eines zu einer kreisenden Bewegung eingerichteten Verdrängers, wobei, jeder der Flügel unabhängig von seiner Momentanlage im Zuge der kreisenden Bewegung mit seinen Längskanten die ebenen Abschlussflächen und mit wenigstens einer seiner gewölbten Flächen den zugekehrten Zylindermantelsektor des entsprechenden Abschnittes längs einer Berührungsmantellinie berührt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Abschnitte der Verdrängerkammer und jeder der Flügel des Verdrängers auf an sich bekannte Weise einen Umspannwinkel von wenigstens 270 umspannen, und dass ein Abschnitt sowie der darin angeordnete Flügel in bezug auf den nachgeschalteten Abschnitt bzw. dessen Flügel um das Komplemei
dreht angeordnet sind.

Flügel um das Komplement des Umspannwinkels auf 360 ver-

2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (20,21? 42,43? 43,44? 61,62? 63,64) eines Paares unter sich gleich sind.

3. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängerkammer in gleich viele Abschnitte unterteilt ist als Flügel vorgesehen sind (Fig. 1-5,7).

4. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (111,119) koaxial zueinander angeordnet sind (Fig. 7).

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5. Verdrängermaschine nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass drei, je einen Winkel von etwa 270 umspannende Flügel (42,43,44) vorgesehen sind, welche je in einem von drei hintereinander geschalteten Abschnitten (37,38,39) der Verdrängerkammer angeordnet sind (Fig. 3,4).

6. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängerkammer in vier Abschnitte (53,55,58,59) unterteilt ist, die paarweise (53,55 und 58,59) über einen gemeinsamen Zwischenabschnitt (54) parallel geschaltet sind (Fig. 5).

7. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abschnitten der Verdrängerkammer je mehrere Flügel (83,84; 85,86) angeordnet sind, wobei die Flügel in zwei aufeinander folgende Abschnitte sich paarweise bezüglich Abmessungen entsprechen und wobei der Durchmesser der kreisenden Bewegung der lichten Breite der Abschnitte (75,77) geteilt durch die Anzahl Flügel je Abschnitt entspricht und wobei die Verdrängerflügel mit einer Phasenverschiebung von 2 Tr geteilt durch die Anzahl Flügel je Abschnitt gleichsinnig kreisen (Fig. 6).

8. Verdrängermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdränger (104) einstückig ausgebildet ist, wobei die Flügel (111, 119) in einem axialen Abstand voneinander angeordnet sind, welcher Abstand zur Verbindung der Snden der Abschnitte der Verdrängerkammer dient (Fig. 7).

Dipl. -Ing. W^rorner Gramm
Pate* tanwalt

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