DE1401399A1 - Hochdruckfaehige Drehfluegelmaschine mit einer Druckausgleichsvorrichtung - Google Patents

Description

• Mochdruckfählge DrehflUgelmaschine mit einer Druckaungleichevorrichtung" Gegenstand den Hauptpatentee ist eine hochdruckfähige Drobflügelmasohine mit einer Aungleichvorrichtung, die ,aus einer oder mehrereng a.Be durch Zylinder und Kolben als Druokglieder gebildeten Aungleichska=ern besteht* Diese haben insbesondere folgende Aufgabet Infolge der vom Arbeitemedium In den Arbeitekammern auf die Rotoraeiteawand aungeUbten AxialdrUckt und der daduroh hervorgerufenen Längendehnungen der die Rotorteile zunammenhaltenden Zugglieder (wie Rotorbuchsene ßpannbolzen od,dgl.) wird das Spiel zwischen den Rotorseitenwänden und dein die Arbeitskammern radial naoh außen abachließenden Kapoelring vergrößert, wan eine ErhöhmW der Undichtigkeiteverlunte und leiatun#6,m>-verringerum« zur Polge hat* .Die Ausgl eichskammern wirken dieser Spielvergrößerung entgegen, indem ihre Druckglieder einen Gegendruck auf die Rotorseitenwände ausUbeng so daß die durch die Axialdrücke hervorgerufenen Materialdehnungen mindestens teilweise ausgeglichen werdeng ein unzulässig großes Spiel zwischen den zueinander beweglichen Teilen und damit ein unerwituschter Druck- und Leistun,-sver# 4; lust also verhindert wird, -Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß das in die Ausgleichskammern übertretende unter hohem Druck stehende Druckmittel mehr oder weniger in die Trennfugen zwischen den einzelnen Teilen des Rotors, insbesondere in die Spaltfuge zwischen einer inneren und einer äußeren Rotoraeitenwand, eindringen Icann. Diese in die Spaltfuge eindringende Henge des Druckmittelo und deren Ausbreitung und Belastungsauswirkungen sind.kaum berechenbar und sehr unterschiedlich je nach Material und Herstellungsgenauigkeit der !Oeilog axi---ile Verspannung, Viskosität des DruckmittelB usw.- Es ist daher nicht ohne weiteres die Gewähr dafür gegebeng daß ein Ausgleich tatsächlich in dem beabsichtigten Maße stattfindet. Insbesondere war es auch nicht möglich, die-Sparinbolzen oder sonstigen Zuggliederg die den Rotr in axialer Richtung entgegen dem Druck des Arbeitamittels zusammenhälten) bis zu der sonst -zuläseigen Belaatungsgrenze zu belasten. Die Bolzen mussten vielmehr Uberdiniensioniert werdent vias jedoch an Drehflägelmaschinen, -vielche fUr Höchstleistungen bestimmt sindv nicht mehr tragbar istg da die Belastungsfähigkeit der Bolzen bis kurz vor die normalerweise zulässige Belastbarkeitsgrenze ausgenutzt werden soll.
• Die Erfindung bezweckt vor allem eine Behebung dieses Nachteile und besteht zu einem wesentlichen Teil darin, daß in den Spaltfugen, die an die vom Druchmittel der Ausgleiciiavorrichtung beäufschlagten Ausgleichskammern bzw.-an deren Zu- oder Ableitungen anschließen. ein oder mehrere Entlastuugsfelder niederen Druck-es eingeschaltet sind, Dadurch ist es möglichy die Druckfelder der Ausgleichskammern unter Vermeidung größerer Zonen unbestimmten Druckes zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckzone im wesentlichen auf die Ausdehnung der Kammern zu beschränken und die Belastungen in axialer Richtung eindeutig zu beherrschen, Die Entlastungsfelder können in einfachster Weise unter Außendruck stehen. Gegebenenfalls können zwischen den Druckfoldern und den Entlastungsfeldern besondere Dichtelemente-vorgesehen seing wenn solche auch nicht unbedingt erförderliöh sind* Ein weiterer Gegenstand- där Erfindung betrifft den Ausgleich der sich aus dem Umlauf des Rotors und der Flügel entorrechend der sich vergrößernden und verkleinernden Arbeitskammern ergebenden ungleichen Axialkräfte, die im Druckteil der Maschine größer als im Saugteil der Viaschine sind und infolgedessen ein Kippmoment erzeugen, welches die Rotorseitenwände zu verkanten sucht.
• Diese Erscheinungen sind besonders für Hochdruckmasohinen von erheblicher Bedeutung. Die axialen Belastungsschwankungen# die aus der exzentrischen Anordnung des Kapselringen und der sich daraus ergebenden periodischen Volumenveränderung der Kammern entstehen, waren im Gebiete der bisher üblichen mittleren und niederen Drücke um und unter 100 atü relativ unbedeutend und vernächlässigbar. Steigen'Jedoch die Drücke dgräber hinaus an, z.B. auf mehrere 100 atü, können die axialen Belastungsschwankungen nur noch wchvier beherrscht werden. Inisbesondere werden die den Rotor zusammenhaltenden Zugglieder wie Bolzen oder stündig zusätzlich genpannt und wieder entspannt, und zwar u.U. bis zu mehreren 10 000 mal pro Minutet Hierdurch entstehen Ermüdungserscheinungen in d'em verspannenden Material, die die Lebensdauer begrenzen# wenn die Spannglieder nicht erheblich überdimensioniert sind. Wie bereits oben. ausgeführt, sind jedoch solche Überdimanniouierungeu*» im Interesse einer maximalen Leistungsfähigkeit der Maschine nicht tragbar, Es ist daher auch in dieser Hinsicht eine Entlastung der Spannglieder erforderlich» abgesehen davont daß durch die Ungleichheit der Axialdrücke auch die Laufruhe der Rotoren beeinträchtigt wird. letztere kann zivar u*U. dadurch verbessert werdeng daß pro Umdrehung zwei oder mehrere Druck- und Saug-felder vorgesehen werden. doch wird,hierdurch gleichzeitig auch die Freguenz in den -periodischen Schwankungen der AzialdrUckt entsprechend erhöht.
• Die Erfindung bezweckt demgemäß weiterhing diese äber den Umfang der Maschine ungleichmäßig bzw. mit Bezug auf den Rotor sich periodisah ändernden Axialdrücke ganz oder teilweise auszugleicheng und besteht nach einem weiteren wesentlichen liTerkmal der Erfindung daring daß mit dem Rotor umlaufende Ausgleichskammern ,vorgesehen sindt deren Axialquerschnitte sich in gleichem oder im gleiahem Takt wie diejonigen der Arbeitakammerng jedoch gegensinnig zu diesen$ verändern> derart#p daß bei Vergrößerung einer Arbeitskammerm eine vorzugsweise etwa in gleicher Radial-Richtung wie diese liegende Ausgleichskammer zum Druckausgleich der in der Arbeitskammer erzeugten Axialkräfte nich verkleinert und umgekehrte Vorzugsweise ist eine solche Zegensinnige Änderung von Arbeitskammern und jeweils zugeordneten Ausgleichakammern vorgesehen#-daß die Summe ihrer-fUrdie Axialkräfte wirksamen Querschnitte während einen Rotorumlaufen konstant oder annähernd konstant ist, und daß ferner.bezogen auf jede beliebige durch die Rotorachee gelegte Diametralebene, die Summe der von Arbeitemedium in den Arbeitskammern und der vom Medium in den Ausgleichskammern ausgelibten Axialkräfte beiderseits der genannten Diametralebene gMeh oder annähernd gleich groß ist.
• Vorzugpweise erfolgt ferner die iinderung der Kammern derart, daß die für die Axialkräfte wirksamen Querschnitte der Ausgleichskammern sich abwechselnd periodisch mit dem Rotorumlauf zwischen Null oder annähernd Null und einem etwa größten axial wirksamen Querschnitt der Arbeitskammern vergröDern bzwo verkleinern.

  Durch die Erfindung werden die periodischen Belastungs-

  mindestens teilweise

  ünderungen der Zugglieder /Vermieden. Gleichzeitig kam

  gegebenenfalls die Laufruhe der Maschine und die Zu. verlässigikeit in der Abdichtung der zueinander beweg. lichen Teile verbessert vierden.
• Die Zahl der Ausgleichskamnern kann derjenigen der Arbeitskammern entsprechen. Zweckriä,-'-ig ist in diesem Falle jede Ausgleich,-;kammer kommunizierend mit derjenigen Arbeitskammer verbunden, mit der sie etwa in gleicher Radialrichtung zur Rotorachse liegt. Zu kann jedoch auchq verglichen mit der Zahl der Arbeitskammerng eine größere oder kleinere Anzahl von Ausgleichskammern angeordnet iverden. Auch könnän mehrere heihen bzw.
• Systeme von #-,usgleichskammern mit je einer Drehflügelmaschine kombiniert werden.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind zwischen dem Kapselring und einer oder beiden Rotorseitenwänden hydrodynamische Balancierungskeilfelder in Form von mit einem Madium belieferten Aussparungen vorgesehene dieg sich vorzugsweise in Umfakgsrichtung untenartig erstreckende keilförmig sich in der einen und/oder anderen Richtung vorjdngen.Solohe Felder können über den ganzen-'Umfang verteilt sein. Da der Kapselring, obwohl mit gleicher Drehzahl wie der Rotoe umlaufendp infolge seiner Exzentrizität zur Rotorachse Halativbewegungen zu diesem a.usf-Uhrtg entstehen infolge der Keilwirkung hydrodynamische Druckfelder, die einer Dezentrierung des Kapselringes entgegenwirken und ihn in die zentriäche Lage zurückzudrücken suchen.
• Vorzugsweise können die Balancierungskeilfelder ganz oder teilweise von Nuten-umgeben sein, die mit Nieddrdruckfeldern verbunden sind und die Druckfelder naoh außen begrenzen. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgendeh Beschreibung Von AusfUhrungsbeispielen zu entnelunen. Hierbei zeigens Fig. 1 einen Axiaischnitt durch eine Drehflügelmaschine mit Ausgleichofeldern und zuaätzlichen Niederdruckfelderng und zwar in Schnitt nach Linie 1-1 der Figi 29 Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig.'19 Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine andere AusfUhrungsform der Maschine mit Auagleiche-. kammerng deren Volumen sich mit dem Uklauf der Maschine abwechselnd vergrößert und verkleinertg Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 44 der Fig. 39 Fig. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 der 7ig. 39 Fig. 6 einen Schnitt nach Linie 6.6 der Pia* 3 =d Fig. 7 eine Ansicht auf den Kapselring in j?feilrichtung 7 der Fig. 6, Im AusfUhrungebeispiel nach Fig. 1 und 2 sind auf eineumlaufende rohrförmige Welle 10, die in einer nicht dargestellten Weise auf einem stationären zylindrisch6n Lager- und Stenerkörper gelagert itut, der Rotor 11 mit den axial inneren Rotoraeitenwänden 12 und 13 und den axial äußeren Rotorseitenwänden 14 und 15 aufgeschoben. Die Flügel 16e von denen einer gestrichelt in Fig. 1 angedeutet ist, sind in Schlitzen des hotors 11 gelagert und vorzugsweise in die innere Seitenwand 12 bzw. 13 verlängert, in denen sie in bekannter Weise in Radialschlitzen 17 (Fig.2) gefUhrt 1"jerden, welche mit den Radialschlitzen im Rotor 11 in einee Plucht liegen. In dem AusfUhrungebeisriel ist angenommen, daß fünf Flügel liber den Umfang verteilt sind.
• Exzentrisch zum Rotor 11 ist'der Kapselring 18 gelagert# der in nicht dargestellter Weise an seinem äußeren, Umfang an einem mit ihm zusamien umlaufenden Gehäusep einem sogenannten Umlaufträgerringe oder auch Unter Zwischensohaltung geeigneter Wälzlager an einem feststehenden Gehäuse abgestützt sein und in diesen umlaufen kann. Durch den Rotor 119 die axial inneren Rotoraeitenwände 12 und 13, sowie durch die Flügel 17 und den Kapselring 18 worden die Arbeitskampiern 19 begrenzt, die mit jedem Umlauf des Rotors 11 von einen kleinsten Volumen auf ein größtes Volumen anwaohaen und anschließend wieder auf kleinstes Volumen abnehmen. Die Rotorseitenvändä 12 und 13 liegenp entsprechend dem Hauptpatentg dicht an den Stirnflächen des Rotors 11 an, während sie gegen;lber dem Kapselring 18 ein geringes Laufspiel haben. Die axial äußeren Rotoreeitenwände 14 und 15 sind haubenförrii g ausgebildet, indem sie mit axial gerichteten-Ringwänden 20 und 21 die axial ,inneren Itotorseitenwände 12, 13 radial nach a0, en abschließen und an ihren freien Stirnflächen etwa mit gle-ichem Spiel viie die inneren Seitc"rxil;#"nde 12 und 13 am Kapselring 18 anliegen.
• Die durch den R,-tor 11 9 die inneren öe-.'te-nvir-#.nde 12 und 13 und die äuPeren Seitenwände 14 und 15 gebildete Rotoreinheit wird zvii,-ehen den Endscheiben 22 und 23 gehalten, von denen die Endscheibe 23 Lmit der %torwelle 10 fest verbunden iot bzw. mit dieser ein Stück bildet, während die B-iidscheibe 22 auf die liotorwelle aufgeschoben und z.B. durch einen Sprengring 24 axial ,gehalten wird, und zwar derart, da13 mr;ischen der Endscheibe 221 und der axial äußeren Rotori#eitenivand 14 ein axiales Spiel vorhanden ist.
• Ents . prechend dem Hauptpatent sind zwiuchen der axial äu9eren Rotorseitew#-;-#znd 14-und der Endocheibe 22 Aus-217 gebildet.und zwar dadurch, daß di& Rotorseitenwand 14 mehrere Uber den Umf2ng verteilte zylindrische j#.usnehmungen 26 aufweist" in die je ein ale Kolben dienender zylindrischer Vorsprung 27 der Endscheibe 22 eingreift. Die Lusgleichskammern 25 sind hierbei an ihren zvlindrischen Wandungen durch Dichtungs-0 ringe 28 abgedichtet.
• Gegebenenfalls kann auch statt mehrerer durch einzelne Zylinder 26 und Kolben 27 gebildeter ringförmiger Ausgleichskammern 25 eine einzige ringförL.iige" zur Roto2%-achse honzentrische Ausgleichskamner vorgesehen seing die durch 'eine ringförmige' Vertiefung (26) und einen ringfUrmigen Kolben (27) gebildet wird, Die Ausgleichskammern 25 erhalten ihr Druckmittel beispielsweise durch einzelne Bohrungen 30) die mit einen Ringraum 31 am radialenUmfang der axial inneren Rotorseiteriviand 12 zwischen dieser und der axialen Ringwandung 20 der äußeren Rotorseitenwand gebildet wird* Der Ringraum 31 kann-mit den Schlitzen 17 in der Rotoraeitenwand 12 in Verbindung stehen o der unabhängig Ton diesen mit Druckmittel beliefert werden. Eine der Ringkammer 31 entsprechende weitere Ringkammer 32 ißt auf der axial gegenüberliegenden Seite zwischen der inneren Rotorseitenwaüd 13 und der axial vorsprIngenden ringförmigen Wand 21 der äußeren ILotorseitenivand 15 vorg6sehen. Die Kammer 32 kann hierbei mit der Kammer 31 in kommtinizierender Verbindung stehen und ebenso wie

  diesep einem Mrackoyat« «gehören# welohen a« Draekaus-

  gleich der Rotorteitenteilt b»t der 71U4al dient und

  z.Be über die Rotorwelle 10 4:esteaert wird*

  Das Dritokaittel in den Atiegleichekammern 25 drUckt die

  axial äußere Reterzeiteawand 14 gegen die innaere Seiten-

  wand 12 und damit die gewamte aus den leeil-ex 149 12# 11'

  13 und 15 bestehende Retoreinheit gegen die l"aoheibe

  23,o Andererseits wird die Badacheibt 22 « Sprengring

  24 m2 damit ebenfalls an der Rotorwelle 10

  Den in den Arbeitakammera 19 in azialer Richtung wirk6nielL

  Druck wird somit der Bruek in den Ausgleiehekanaern 25

  und damit verhindert# daß das Opiel

  *wiechen den einzelnen Toilen des Rotore sowie inebe-

  bendere zwischen den Reterweitenwändeu 129 13 »d den

  Kapaelring 18,vorgrößert wird*

  Um nun zu verhindern# daß ans den AUsgleichekamern 25

  bzw. aus.den Eingkamaarx 31# 32 in die Spaltfugen 33

  bzw* 34 zwischen der axial inneren tmd der exial äußeren

  Retorseitenwand eindringenden Xedium suoätzliohe Druck-

  telder erzeuett sind erfinduaauszu

  ii, Porja von Aunnehnungen 35 und 36 vorgeneheng'die in'

  die amial inneren Rotereeiteewände 12 und 13 in Unfangi@.

  richtung je zwischen den ßehlitsen 16 für die ]'lU«l 17

  e#,#»4*arbei,tet eind tmt# wii au zigs 2 hervorgehto/in

  sektor- oder

  weijentlicheaÄreisektörmige #entalt habex. Jeden Bat.

  lastungsfeld 35 steht hierbei Uber Bohrungen 379 einen. Baum 38 und lohrungen 39t jeden Entlaotausafeld 36 Uber Bohrungen 40 und 41 mit der Außealtift in Verbindung. Gegebenenfalle können Diehtringe 42 in Nuten 43 eingesetzt sein# welch* dieEntlantungetelder 35 bzw. 36 unachließen. In Yig. 1 ist auf der linken Seite ein Butlantunisteld 35 mit Diohtrin« 43 dargestellt, während dan Entlanta ngs feld 36 auf der rechten Seite der Pig.1 ohne Diebtring arbeitete Infolge dieser Entlantungefolder kann sich z.B. der Druck aua de x Baum 31 höchstens geringfügig in die Spaltfuge 33 ausbreiten$ da infolge der Entlastaffltelder 35 (bzw. 36) ein steiler Draokabfall innerhalb der Trenntuge eintritt, Die Steutrumg der Arbeitakammern int in Fig. 1 im Ausführungebeispiel in einzelnen nicht gezeigt, Sie erfolgt z.B. über Kanäle 449 die In geeigneter Weise von dem nioht dariestelltea zentralen Steuerkörper in geeigneter Wein* in Abhängigkeit von'Umlauf den Rotore gesteuert ww* rdeite Im. Ausführungsbeiepiel nach Pigi> 3 bis 7 ist auf der Roterwelle 110, die in entsprechender Weine wie die Rotorwelle 10 des ersten Ausführungsbeispieles gelagert sein kann, der Rotor 111 mit den Rotorseitenscheiben 1129 1139 114 und 115 gelagert. Die Flügel 116 (Pig,4) sind in den Schlitzen 117 des Rotors 111 radial' beweglich gelagert und können wieder in entspreche-Udo Schlitze in den Rotorseitenwänden 112 und 113 einsreifen. Die Flügel laufen auf dem Kapselring 118 ab# wobei zwischen dem Rotor lll.'dem Kapselring 118, den Seitenwänden 112 und 113 und den Flügeln 116 die Arbeitskammern 119 gebildet werden, von denen bei dem dargestellten Ausführungebeispiel entsprechend der Zahl der Flügel insgesamt sechs Kammern 119a bio 119f (Fig.4) vorgesehen eindg die sich entsprechend der Exzentrisität dea Kapselringes 118 zum Rotor 111 mit jeder 'Umdrehung des Rotore einmal von etwa Null auf ein Maximum vergrößern und hierauf wieder von diesem Maximum auf etwa Null verringern.
• Wie im ersten Ausführu ffl beispiel sind auch in diesem Falle Außgleichskammern 125 vorgesehenp welche zwischen der axial äußeren Rotoragitenscheibe 114 und der Endscheibe 122 gebildet werden» Durch die Endocheibe 1229-die sich mittels einen gpreugringes 124 an der Rotorwelle 110 abatützt, und der axial gegenüberliegenden Endecheibo 123 worden die Rotorteile in der vorherb98ohriebenen Weise zusammengehalten uAd durch das Arbeitamedium in den Arbeitskammern 119 bzw. durch das entgegenwirkende Druckmittel in den Ausgleichskammern 125 axial unter Druck gehaltene

  Ebenso wie Im ersten AusflIhrungsbeispiel können auch

  in diesea 7alle Untlastungskammern.bzwei,-felder 135

  und 136 vorgesehen sein. Der Kapselring 118 stützt

  eiLoh-ferner in an eich#bekannter Weine mittels einer

  Außenfläohe 145 gegen einen Malaufträgerring

  146 ab# der zusammen mit der Roterwelle und den ein-

  zelnen Rotorteilene jedoch exzentriaoh zu diesen

  (entkraohend 746 4) umläuft.

  Die Arbeitekammern 119 werden über die Kanäle 144

  in Roto:# 111 in im einzelnen nicht dargestellter

  Weine-derart gesteuert# daß jeweils über eine halbe

  Umdrehung in den Arbeitskammern 119 niedriger Draek

  und während der anderen halben Umdrehung hoher Druck

  herrscht.- Arbeitet %.Z* die in Ausführungebeispiel

  dargestellt* kauchine ale Pumpe oder Gebline, so

  würde bei einer Drohung in'Pfeilriaht=g a Uig-4)

  auf der linken Seite der Pis. 4 das zu fördernde

  oder zu verdichtend* Naditux nunäohnt in den Kammern

  119a, b und o unter-Annaugdruok stehen und hierauf

  naoh Überschreiten der höchsten Stellung (bzw, je

  natli Regelung verh*2# oder naohher) in den Kammera

  119d9 9 und f unter Druck gesetzt bzw. fordiehtet

  werddn. Das eingeschloefeene Redium würde infolge.

  4eseen in den rechten Arbeitskammern 119d9 a uM f

  einen hohen Axialdruok,»in den linken Arbeitzkammera

  119a# b und o dagegen einen',geringen Ax.ialdraek

  (gegebenenfalls auch Null oder einen 'Unterdruck) e.rzeugen. Bei jederUmdrehung des Rotorn wUrde also eine jede Stelle an seinemUmfange zunächst ein Gebiet niederen und. hieraut ein Gebiet hohen Azialdruckes durchlaufeng so daß die di#Üotorteile zusammenhaltenden Blementeg im Ausführungsbeiepiel also die Rotorwelle 110t gegebenenfalls auch Spannbolzen od.dS1d4 welche die Rotorteile axial durchsetzeng entsprechend der Umdrehungezahl deo#Rotors periodischen Belastungsschwankungen.unterworfen wären.% Zum Ausgleich dieser Sehivankungen sieht die Erfindm4 nun folgende Sinrichtgng vor# Entsprechend der Anzahl der Plügel 116 sind A»-gleichekammern periodisch veränderlicher Größe über den Umfang des Rotore Yerteilti Die Kammern (Z.B.' sechs) werden durch Auenehmungen 149 in der axial äußeren Rotoreeitenwand 114 gebildet. Dient Ausnehmungen weisen je einen radial geriehteten kanalförmigen Toll 150r senen inneren Raumteil 151 und einen äußeren Raxmteil 152 aufg der dit eigent. liebe Ausgleichskammer bildet# während der innere Eaumteil über Bohrungen 10'5, 153a (7ig*3) mit der A4enlaft in Verbindun« steht, Im kana Uiörmtigelt'-Teil 150 ist ein Gleitschieber 154 in radialer Richtung gleitend gelagert. Er weistt-Wie inebezondere 2ige 5 zeigtr eine in 'Umfangerichtung des Rotore verlautend# aohlitaf özmige Öffnung 155 aufy in der ein Gleitstein 156 in Umfangsrichtung be- weglich gelagert ist* Der Gleitetein 156 ist-durch einen Verbindungsbolzen 157, der durch Schlitze 158 (74,3) in den Rotoraeitenwänden 114 und 112 hinduzahieführt iste mit den Kapoelring 118tteat verbunden* Dichtungen 159 und 160 können die Aungleichek«mazu 152 gegen die Pugea an Gleitschieber 154 sowie gegen die Trennfuge zwischen der die Kumer auf uohmenden axial äußeren Rotorseitenwand 114 und der Badocheibe 122 abdichten. Die axiale Länge der Augleichakmmern 152 ist hierbei nur ein Bruchteil der amialen Länge der Arbeitakamern 1199 no dala auoh bd gleichen Queraubnitt in einer radialen Ebene die Auzgleichskammern ein kleineres Volumen als die Arbeite-'kammern babea und auah 'bei kormmizierender Verbinduz# von Aungleiobs- und Arbeitskammern die Arbeiteweine der letzteren praktisch nicht durch dit Augleiehekammeza beeinträchtigt wird* 'Die Wirkungaweiee der sich periediseh ändernden Ausgleichekammern 152 ist an besten aus Pig* 5 zu ersehen* Wie bereits erlämtertg nehmen in der in ?iß. 4 ünd 5 dargestellten Drehlage der Maschine bei einer Drehrichtung den Rotors in Pfeilrichtung &'die Arbeitskammern 119al b und o volumenmäßig zu. Da die Gleitschieber 154 mittels der Verbindungobolzen 157 und der Gleitoteine 156 in radialer Richtung fest mit dem Kapoelring 118 gekuppeft eindv bewegen sieh die dän Arbeitskammern 119a bis o zugelegenen Gleitschieber 154 entsprechend der Exaentrizität den Kapselringon während dieser Bewegung radial nach außen* Hierduroh verkleinern sich die von Ihnen begrenzten Ausgleichskammern 152ag b und o auf der linken Hälfte der Pig. 5, Während die untere Kammer 152a etwa ihr maximalen Volaen hat# ist das Volumen der oberen Kammer 152a nahezu auf Null verkleinerte In umgekehrter Weise vergrößern sich auf der rechtea Hälfte der Pig, 5 die Aungleiohnkammera 152d, 9 und :t von einem Voiumen. das nahezu Null intg wieder auf ihr maximalen Volumeng während sich die ihnen zugelegenen Arbeitekammern 119d# e und t von ihrem Maxt» auf Null odermhezu Null verkleinern.
• Gegebenenfalls kann die Anordnung so getroffen nein@ daß jewelle die Summe der azial wirkeamen Quernehnitte einer Ausgleichekammer 152 (z.B. 152a) und einer ihr angelegenen Arbeitakammer 119 (ziB. 119a) währe»A den Unlauto den Rotors konstant oder naheau konntalLt inte Herrscht nun in den Ausgleiahakammern durch eutsproehende Verbindung mit den ihnen je zugelegenen Arbeitakammern gleicher Druck, so ist auch die Summe der IL%ialdrUckt, welche von dem Medium in beiden Kammern axial nach außen ausgeübt wirdp entsprechend dem konstanten axial wirksamen Querschnitt konstantt so lang e der Druck den Mediumskonstant ist# also je innerhalb des Saug- bzw, Druckbereichse Eine andere Mägiiehkeit des Druckausgleiehe #esteht darin# daß die Ausgleichskammern 152 je mit einer etwa diametral gegenUberliegenden Arbeitskammer'119-verbunden worden* Hierdurch kann erreicht werden# daß die Axialdrücke mit Bezug auf'eine diametral@ Längsebene beiderseits-derselben gleich oder annähernd gleich groß sind und Axialdruokdifferenzeng welche Kippmomente am Rotor hervorrufen# praktisch vollständig oder-größtenteilg ausgeschlossen worden. Ist z.B. die linke unten befindliche Ausgleichs. kammer 152a mit der rechts oben befindlichen Arbeite,-lammer 119d, und ferner die links unten befindliehe Arbeitekammer 119a mit der rechts oben befindlichen Ausgleichskammer 152d Verbundeni so sind bei entsprechend gleicher Bemessung der axial wirksamen Kammerquerschnitte die Axialdrücke In 152a und 119d einerseits und in 119a und 152d andererseits gleich groß* Kippmomente_# voloht

  den Rotoe um eine Queraohst zu kippen sucheng werd*IL

  Wei«, ehend

  daher/.ßrrer,miedeng gleichgültig# welcher Druok in den

  Kamern herrocht oder an welcher Stelle des Umfanges die betreffenden Arbeite-und Ausgleiehakammern stehen.
• Selbstverständlich brauchen die Ausgleichskammern nicht unmittelbar mit den ihnen jeweils zugeordneten Arbeitekammern.verbunden sein.. Sie können ähnlich wie die Arbeitskammern in geeigneter Weise mit dem Saug- oder Druckeystem deo Rotors periodisch verbunden werden# oo daß sich die vorherbeaehriebenen Druck-verhältniset ergeben* Unter Umständen genUgt to auohp wenn*die Aungleichekammern ständig mit der Druokzone der Mas.chine verbunden sindv da auch in diesem Palle die Schwankungen der Axialbelaotungen nicht nur während der Bewegung durch den Draokzonenbereich verkleinert werdent Ewookmäßig wird jedoch in diesta Yalle der axial wirksame Querschnitt der Ausgleichekammeinkleiner als der axial wirksame Querschnitt der jeweils zugeordneten Arbeitskammern gehalteng ao daß der - axiale Druck in den Auagleiehakammern zwischen dem azialex Druck liegt# welchen das Arbeitemedium,im Zustande einen niederen Drucken einerseite und- einen hohen Draekes andererseits in axialer Riohtung auf die Rotoraeitenwände und damit auf die die Rotoz%-teils zusamaexhaltenden Vorbindungselemente attaübie Ein beAndere vollkommener ÄUsgleioh der Axialkräfte 'lgät sich insbesondere dann erreicheng wenn die Plügel bei Jod**. Rotorum'.auf zwei oder mehrere SaugzolLen und zwei oder mehrere Draokzonen durohlaufen und die Aungleicheka"em entsprechend periodisch mit Druckmittel 'beliefert worden* Den weiteren ist es möglich» in einen zweiten nicht gdzeichneten Ausgleichskammereyaterg welches mit Bezug auf die Ausgleichskammern 152 auf der gleichen oder auf der entgegengesetzten axialen Seite der Arbeitskammern bzwi des Kapoelringen angeordnet istg einen entgegengesetzten Axialdruckausgleieb zu erreicheng indem duroh entsprechende Verbindung der Kammern miteinander b-zwe durch entsprechende Steuerungoelemente die Kammern den zweiten Systeme mit Saugdraok beautschlagt werden# wenn die ihnen zugeordneten (z.B. etwa in gleicher radialer Lage liegenden) Arbeitakammern-bzw. Ausgleichskammem den 1. Systems unter Druck stehen und umgekehrt, Auch auf diese Weise läßt sich eine äußerst weitgehende Ausachaltung der axialen Belastungsa chwankungen erreichen.
• In dem zuletgt beschriebenen AusfUhrungsbeiopiel sind ferner wie aus den Plg. 39 6 und 7 hervorg.ehto- in den seitlichen Stirnflächen den Kapselringeo 118 Vertiefangen in Pom-von Ruten 161 eingearbeitet9 welche sieh in 'Umfangsrichtung den Kapoelringen erstrecken und in beiden 'Umfängeriohtungen nauli Ihren End-en zu, unter Bildung der Keilräumt 162 und 16gleich keilförmig verjüngen. Sie können untereinander durch Querbohruhgen 163 in Verbindung stehen* Zweekmäßig sind ferner in kleinen Abstand von den spitz auslaufenden Räumen 162 und 16?aQuernittelL 164 und 165 vorgeaeheng die z.Be mit der Außenluft in Verbindung stehen* Gegebenenfalls können auch statt der Quernuten 1649 165 oder vorzugsweise zu- sätzlich zu diesen ra&dial innerhalb oder radial außerhalb der keilförmigen Nuten 161 weitere mit-der Außenluft oder einem sonstigen niederen Druck in Verbindung stehende Nuten 166 bzw. 167 viorgesehen aeing wie di@Bm in Fig, etrichpunktiert angedeutet ist* Die beschriebenen keilförmigen Nuten 161 können in größerer Anzahl auf den Umfang den Rotors ferteilt wein, wobei die Anzahl der Nuten derjenigen der Arbeitskammert bzw* Auagleichekammern entsprechen oder auch von der Anzahl dieser Kammer* verschieden sein kann* Die Wirkungeweine der keilförmigen Nuten 1619 die statt im Kapselring auch &ans oder teilw** in den Rotorseitenwänden angeordnet sein können und welche mit einem Utdimg a.B. einem Arbeite- oder Hil:tomediung etwa einen Diohl-oder Sohmiermittel beliefert wordeng ist folgende# Bei der Rotation den mit den Rotor umlaufenden Kapselringen 118 tOkt der letztere ständig eine Relativbewegm« zu den Rotoraeitenwänden 112, 114 bzw» 1139 115 axe, Die Bewegung ist hierbei der Rotation der Rotorseitenwändo teilweise voreilend, teilweise nacheilend, ferner teilweine radial auswärts und teilweise radial einwärte gerichtet, Alle diene vier Bewegungen überlagern sth gege»eitigoWird nun e Viedium (in nicht dargestellter Weiseg z.B. ein Dicht- oder Sohmiermittel) in die Nuten oder sonstigen Auenehmungen geleitet, so dringt infolge der Relativbewegung zwischen dem 11apselring und den Rotorseitenwänden in Richtung der Relativbewegung Medium in die keilförmigen Bäume 162 bzw. 162a ein und baut dadurch ein hydrodynamiaches Druckfeld auf# das auf die den keilfbrmigen Raum begrenzendeno in spitzem Winkel zueinander stehenden Flächen einen Druck ausUbt.
• Das gleiche tritt u.a. auch auf der diametral gegenüberliegenden Seite des Kapselringes bzw, der betreffenden Seitenwand auf, Wenn ilun der £"#.'apselring sich einer Seitenwand beispielsweise infolge von Rundlauffehlern mehr nähert als der anderen# wird der Medlumskeil im keilförmigen Raum 162, 162a eingeengt, wodurch die hy-drodynadbahe Druckkraft erhöht wird* Gleichzeitig exmässigt sich der Druak im diametral gegenüberliegenden Druckkeilfeld Infolge Vergrößerung des Abstandes der die Keilflächen begrenzenden Teiie. Bei einer Dezentrierung des Kapselringes batten sich also in den hydrodynamischen Keilflächen .161 zentrierende hydrodynainische Druckkräft& auf, die der Dezentrierung des Kapselringes entgegenarbeiten und e wieder in die zentrische Lage zurückdrücken, Bei hohen Relativgeschwindigkeiten worden die hydrodynamisahen Zentrierungskräfte sehr etark und können die Reibungskräfte in der Aufhängung des Lapselringen um ein Mehrfaches übersteigen, so daß ein Schwimmen des Kapselringes zwischen den hydrodynamischen Zentrierungsteldern gewährleistet ist. Diese Vorgänge spielen sich in einer sähr engen azialen Abetandetoleranz von im allgemeinen nur einigen Nundertetel mm Die diese Balanoierungekeilfelder hervorrufenden Keilnuten oder sonstigen keilförmigen Ausnehmungen können sich auch über den ggazenUmfang von 360 unter spitzen Winkel zur Seitenfläohe den Kapselringes bzw. der Rotoraeitenwalad erstrecken* Die radial und/oder in Umfangseichtung verlaufenden Niederdrucknuten 164t 165 bzw. 166p 167 ermöglichen es# eine exakte Bemessung der hydrodynazieehea Draokkeil- oder Zentrierungefelder zu erzieleng insbesondere danng wenn die Intlastungsnutex mit Wiederdruokräumen bzw* mit der Außenluft verbunden sind* Es wird dadurchirerhindertg daß sieh die hydrodynamischen Draokkeilfelder ungleichmäßt# wei t in den Opalt zwischen Kapselring und Roterseitenwändem fortpflanten könnend,

Claims (1)

1. ü Drahflüßelma00hin& mit einer Druckausleiohnirorrichtungt bestehend aus einer oder mehreren Augleiohnkammerag deren Draokfolder denvon Arbeitemedium in den Arbeitakammern auf die -Botorseitenwände auageübten Axialdräcken entgegenwirken# insbesondere derartg daß die die Ausgleichekammern bildenden Draokglieder (z.». Zylinder und Kolben) dUroh ein Druckmittel auseinandergedrUckt worden und dadurch - z*B* mittele Zugglieder wie Spannbolzeng einer Rotorbuchse od.dglo - die Rotoroeitenwände gegen den Roter drUckeng und inebesundere -nach Patent (B 19 130 Ia/14b)p dadurch gekennzeichnet@ daß in den Spaltfugen (33p34), die an die von Druckmittel der Ausgleichsvorriohtung beaufachlagte Aungleichekamer oder -kamern (25) bzw. an das dieselbe beliefernd@ Druckmittelsyatem anechliegeng zur Verhinderung einen Auebreitenn den oder der Druakfolder der Ausgleiohakammern aanehlien-#end an die von Druckmittel beaufachlagten Kumern oder Kanäle ein oder mehrere Bntlae"tuugafelder (359 36) niederen Drucken eingeschaltet einde 2.) Drehflügelkanehine nach Anspruch 1.dadu'roh gekonn- seio"etldaß bei Unterteilung der Rotoreeitenwand in eine- axial Inneredem. Rotor zugewandte Seitenwand .(12,13)und eine axial äuenere Seitenwand (14,15)tvobei die Trenntuge (33v34)awisahen den beiden SeiteawUtden an das DruckiLitteloyaten,m.ß,am äusseren Umfang %.er Seiteawand angeschlossen int,eine oder mehrere Ent- lastungekammerags.B.in Form von Vertiefungen (35,36) in einer der beiden Seitenwände angeordnet sind und über Kanäle (37,38939;40941) mit Räumen niederen Druokee,z.B. der Aunsenatmoophäre verbunden sind. 3.) nach Anspruch 2.-daduroh gekonnzeieh- aetvdag die axial inneren SeitenaobKben (12913)zur Führung der flUgel radiale Behlitze (17)aufweieen und die Entlaatungotelder (35.36)auf den Umfang der Seiten- aoheiben verteilt zwischen den Schlitzen (17)angeordnet eind. 4.) Drehflügelmaachine nach Anspruch 1 bb 3,dadureh ge- konnzeiohnetudaß die 2nUaatungefelder 35936 gegeaUber den Druokteldern der Auagleiohverrioktxndg in den Trenn- fugen durch beoonderegdie Entlaatungefolder a.B.ziag- förnig unachligeaendgin Nuten eingesetzte DiehIelemen'te (42943)abgediohtet sind, Nochdruokfähige DrehtlUgelnasehine mit einer Vor- riehtung zur Aufnahme der vom Arbeitmodium in den Arbeitekamme= auf die Rotorseitenwände ausgetIbten AxialdrU*ko#die sich innerhalb der mit dem Roter unlaufenden Teile entsprechend den beim Rotorualtuf sieh ändernden Axialqueraohnitt der Arbeitakamern poriodinch vorgrönnern und verkleinerninebesondere naeh Anspruch 1 bis 4.gekennseiehnet duroh mit den Rotor (111) unlaufende Ausgleiokkammern (152)ideren Axial- Querschnitt* sich in gleiehem oder im wesentlichen gleichen Takt ei* diejanige der Arbeitskammern (119) jedoch gegensinnig zu diesen ändern.detart daß bei in* Vergröooerung einer Arbeitekammer (112#um Druokaus- gleich geeignete.z,B. etwa in gleieher Radialriehtunig liegende Auagleichkammer (152) nick verklein ert und umgekehrt. 6.) DrehtlUgelnasohike nach Anspruoh 5,gokenncoiohn*t duroh eine solche Änderung von Arbeitekamaern (119) und jeweils zugeorfteten Aungleiakkammern (152)vdst die Summe ihrer fUr die Axielkräfte wirksamen Quersöhaitte während einen Rotormlaxtee kommtaat oder annäherat konstant ist* 7.)Drehtlägeliiasehine nach Anspruch 5 und 6p&ekonanstek- net duroh eine solche gegeaeianige Änderung von Arbeite- kommern (119) und Aungleiehkämmern (152) 0 daß bezogen auf jede beliebige durch die Rotorachne gelegt* 'Diene- tralebene die Summe der yam Arbeitmodim in den Arbeitaknmmern und der vom Medium in den Aungleick- kammern ausgeübten Axialkräfte beiderseits der 4eut»ten Diemetralebene gleich oder annkhe=*d gleich gronn iot. 8,)Drehfl(igelmanchJ.ne nach Anapruoh5 bin 7.dadtwoh gekonn- seichnetidaß die für die Axialkräfte wirksamen Quer- schnitte der Ausgleiehkammera (152) sich po#riediaoh abwechselnd zwischen Null oder annähernd Null und ei*« dem grOosten axial wirksamen Querschnitt der Ar*oettakm- mern oder annähernd diestz Querschnitte vorgrönserl bzw.verkleinftra. 9.)Drehtlägelnaachine nach Anspruch 9 bin &.dadurch dukt»- seiehnetgdaß die ANzahl der auf den Umfang verteilte» Ausgleiokkammera (152)gleiah der Anzahl der Arbeitekoa- Mera (119)isto nach Anspruch 5 bis 9,dadurch die Aungleiebkumern(152) zur Beau:facälaguag dureh das Arbeituaodim mit den je- weile radial zugeerdneten Arbeitskammern(119)ka»u- alsierimt verbundex sind, nach Anspruch 5 bin 9 gdaduroh gekexn»eiebnettdaß die Aungletokkammern (»)nur Beaufachlagung durch da» Arbeitmediua mit den je- weile diametral gegenüberliegenden bzwin Bezug aut die Druokpariode entgegengesetzt beautschlagten Arbeitakamaern (119)komannisierend verbunden sind, neck Anspruch 5 bin 8,lo oder ll#daduroh gekeanzeiohnet.daß jeder Arbeitskammer (119) zehrere mit ihr verbunden* Aungleiekkß»ern (152) sagterdaet sind, Drohflügel»schine nach Änopruoh 5'bie 9911 oder 12g dadurek geke»osio"etvdaß die Aungleiehkannem nur Deaufschlagvag durth das unter ämok etekende Ärbeite notim atiadig nit der Druakzene der Maschine ver- bunden ißt* 14,) Droh:flügelnaaohiao &&oh Anspruth 3 bis 13#dadurth gekonnzeiMaatydaß mehrere gynteas von auf den Vatang verteilten insbesondere derartpdaß die Kumern den einen Systeme hixaiehtliah den Druokipe ungekehrt wiv die radial zugeordneten &amorn das anderen Systeastaleo a,ß, die ilLammern dea einen aja-teas Mit iaugdruokpdie Kammern des anderen Systems mit Arbeitadruok -peauta&lagt worden, nach Anspruoh 5 bis 14.dadurch geg-. konnzeiohnetpdaß die Aunaleiohxammern (152) durch den exaantriuch am fliotor (111)umlaufenden Zxaentorriag- (118) geateuert werden, 16.) DrehflUgelmaschine nach Anspruch 5 bin 159dadurch ge- konaseichnetgdag die arialb Unge der Aungleiohka«ern (152) nur ein Bruchteil der azialen länge der Arbeite- kammern (119) ist, c17.) nach Anspruch 5 bin 15gdaduxoh kennzeichne tgdaß zur Bildung der in ihrer Gj*aoo vor- aaderlichen Aungleiohk«mern (158) in r&4i&l verlaufen- den Jianalfdmigtn lLa»ern(150)ale bZolb@n wirkend* ' Gleitächieber (154) in Abhängigkeit voä% 4*r Rotorbm- äung 61eiten und daduroh die ala AungleieU«nera 4152) dienenden Räume abwechselnd vergrösme= ud verkleinerat 18. Drehflügelmaschine nach Anspruah'17, dadurch geke=aeiohiietu daß vorzugsweise bei Anordnung der Ausgleichskammern. (152) in den hotorGeitenwänden (z.B.114) die Gleitschieber (154), z.B, durch Schlitzöffnungen (159) in den Seitbnivänden (114t112) hindurch# mit dem exzentrisch zum Rotor umlaufenden Kapselring (118) duroh Verbindungsglieder wie Bolzeng Stege od.dgl.) verbunden sind. 19. Drohflügelmaschine nach Anspruch 17 und 189 dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschieber (154)-vom Kapselring (118) in radialer Richtung zwangsläufig mitgenommen werden# in Umfangsrichtung dagegen ein Spiel aufweisen. 20. Drehflügelmaschine nach Anspruch 17 bis 19, dadurch geke=-zeichnetg daß die in einer hotorseitenwand (114) radial Soführten Gleitschieber (154) auf GleitsteJmn (156) gelagert oindp die in in Umfangsrichtung verlaufenden Führungen (z#B. Schlitze 155) in den Gleitschiebern (154) eingreifen und ihrerseits duroh Verbindungsglieder (157) mit den Kapoelring (118) verbunden sind. -21.-Hochdruckfähige Drehflügelmaschine mit einem die Illügelbewegung.steuernden exzentrisch zum Rotor umlaufenden Kapselring und mit zusammen mit dem Rotor umlaufenden Rotorseitenwändeng die am Kapselring seitlich dicht anliegen$. inebezender* naoh Ansprach 1 bis 20)dadurch gekennzeichnetvdaä &,wisehen dem Kapselring (118) und einer oder beiden Rotorseitenwänden (1149112j113j,115)hydrodynamieahe BalanoierwXoktiltelder In Porm von mit einem Medium belieferten Aunäparmgen(161) vorgesehen eindgdie)Bich vOrzUgewOia0 in Umfangerichtung nUtenartig erstreckendgkeilförmig sieh in der einen und/oder anderen Richtung verjüngen. Drehflügeldqaehine nach Ansprueh 211 und 229daduroh gekennzeiohnettdaß die Balancierungekeilfelder (161)gann oder teilweini von vorzugsweise mit dem Außendruek oder einem anderen Niederdruokoyotem verbundenen Entlastungefelderninsbesondere Nuten (1649165,166.167) ) teilweise oder gaag umgeben eind,