专利名称：具有带三个叶片的转子的旋转活塞设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转活塞设备，它具有一个腔室，所述腔室形成在一个壳体中，在所述腔室中，多个带有三个叶片的转子围绕相互平行且保持一定间距的轴沿着相反的方向转动，所述转子之间以不接触的方式相互啮合并且与所述腔室的外壁一起形成多个隔开的小腔室。
例如罗茨鼓风机是一种已知的具有带三个叶片的转子的旋转活塞设备。在这样的设备中，出口和入口相互之间沿着一条与转子转轴垂直的线直线对齐。在腔室中利用相互啮合的叶片传递气流并且在没有内部压缩的情况下将气流推出所述出口。这样一种旋转活塞设备特别适合作为一种用于体积流量较高的鼓风机。
本发明提供一种具有带三个叶片的转子的旋转活塞设备，所述转子在工作中能够出现内部压缩和内部膨胀的情况，该设备即使在体积流量较小的情况下也可用于产生压力和真空。
对于本发明所涉及的这种旋转活塞设备，所述多个转子的爪状叶片与所述腔室一起同时限定了一个在所述转子的转动过程中体积增大的吸气室以及一个在所述转子的转动过程中体积减小的压力室。由于所述旋转活塞设备在工作中能够同时出现内部压缩和内部膨胀的现象，该设备适于同时产生压力和负压。
在本发明的另一个实施例中，所述多个转子与所述腔室一起限定了两个气体增填室(Aufladezellen)，所述两个气体增填室在所述转子的转动过程中初始是相互分开的，并且在所述转子的进一步转动过程中相互结合在一起形成所述压力室。可通过所述气体增填室提供一种介质，从而在所述压力口处能够形成一个流量增大的介质流。所述气体增填室在结合在一起之前基本上是以恒压和等体积的方式在所述泵室中移动，在所述气体增填室的移动过程中，所述气体增填室中的介质不会经受任何压力或体积变化。
所述转子的几何形状是由这样的要求所确定的，即要求在所述腔室中同时产生压力和真空所需的小腔室必须相互分离。由于这些转子不相接触的相互作用以及不与腔室的外壁接触的相互作用，因此在泵室的这个区域中不会出现磨损。通过使转子的几何形状最佳化，从而可使所述转子之间的密封间隙保持很小。在实际实施过程中，该间隙仅为零点几毫米，这样能够保证达到良好的压力值和真空值。由于长时间所形成的沉积物会减小所述密封间隙的尺寸，因此随着运行时间的增加还能够提高这些压力值和真空值。
本发明所涉及的旋转活塞设备特别适于作为一种能够同时产生压缩空气和真空的泵。在这种应用中，它特别适用于纸处理工业，特别适用于无需使压缩空气和真空分开供给或调节的情况下。例如，需要利用压缩空气从侧面将空气吹入到一叠纸上以有助于单张纸张的分离。由于利用这样一种泵所产生的脉动压缩空气可非常容易地使纸张边缘分离，因此所产生的脉动压缩空气在这里被证明是非常实用的。同时，在这种应用中所产生的负压可用于拾取最上部的纸张。
从下面参照附图对本发明优选实施例的详细描述中可以看出本发明的其它优点和特征。在附图中
图1是本发明所涉及的旋转活塞设备的一个纵向截面图；图2是沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线所得到的一个视图；图3是沿图1中的Ⅲ-Ⅲ线所得到的一个视图；以及图4a至图4h是表示用于说明工作方式的各种转子位置的示意图。
下面将参照一个能够同时产生压缩空气和真空的泵的实施例来描述这种旋转活塞设备。但是，本发明并不仅限于这一种应用。
这种用于同时产生压缩空气和负压的单级泵具有一个壳体，所述壳体包括一个用于支承的中间部分10、一个安装在所述中间部分10一侧上的壳体盖12、一个固定在所述中间部分10另一侧上的壳体环14以及一个与所述壳体环14邻接的盖板16。在所述中间部分10、壳体环14和盖板16之间形成一个泵室18。在相互面对的所述壳体盖12和中间部分10的壁部中两个轴20、22以相互平行并且错开的方式悬臂支承于滚珠轴承中。一种小齿轮24、26安装在每一个轴20、22上。所述小齿轮24、26相互啮合以使所述轴20、22相互之间能够在相反的方向上同步地转动。考虑到转动驱动装置的因素，所述位于下部的轴22延伸到所述壳体盖12外部。
两个转子30、32设置在延伸到所述泵室14中的所述轴20、22的自由端上。因为由所述转子30、32所形成的加载没有在轴承之间而是在轴承的外部，因此形成了一种悬臂式轴支承结构。每一个所述转子30、32都是以可调节的方式固定在相关的轴20或22上。从图2中可以看出，每一个转子30、32分别具有三个叶片30a和32a。所述泵室18在侧视图中的形状为以一种8字形图案结合在一起的两个相交的圆形。所述转子30的叶片30a的形状不同于转子32的叶片32a的形状。所述叶片30a、32a以及泵室18的几何形状是以这样一种方式设定的，即当所述转子30、32转动时，通过叶片30a、32a带零点几毫米的密封间隙互不接触的上下滑动并且沿泵室18的外周边滑动限定了几个分开的小腔室(下面将参照图4a至图4h对其进行详细的描述)。
所述盖板16设有多个凹槽，利用一个安装的封闭板36使这些凹槽与外部隔开。两个管接头42、44被拧入到所述封闭板36中。位于上部的管接头42形成吸气接口并且与所述盖板16的一个凹槽50相连。位于下部的管接头44形成压力接口并且与所述盖板16的一个凹槽52相连。所述盖板16中的另外两个凹槽54a、54b与外界大气相通并且形成了气体增补连接部分。
图4a示出了处于一个转动位置的转子30、32，它们的叶片30a、32a在该位置处与泵室18的壁一起限定了一个封闭的共同的接合小腔室60，所述接合室60仅与凹槽50相连。从图4b中可以看出，在转子30、32的进一步的转动过程中所述小腔室60的体积增大。这样，该小腔室60是一个吸气室。
图4c示出了两个相互隔开的小腔室62a、62b，这两个小腔室是紧接着图4b中所示状态后当所述小腔室60分成两个分小腔室时形成的。与转子30相配的小腔室62a已经与凹槽54a邻接，与转子32相配的小腔室62b将达到凹槽54b。在图4d中，小腔室62a、62b分别与通向外界大气的凹槽54a或54b相连，所述小腔室62a、62b填充空气并且增压到外界压力，从而增大了气体流量。因此，这些小腔室62a、62b是气体增填室。如图4e中所示，当这些气体增填室62a、62b在滞后叶片30a和32b的作用下离开相关的凹槽54a和54b之后，所述小腔室62a、62b以恒压和等体积的形式移动直至如图4f中所示它们相互结合以形成一个压力室64。随着转子30、32的进一步转动，所述压力室64的体积减小。如图4g和4h中所示，在所述压力室64中的压缩空气通过凹槽52被推出并且达到所述的管接头44。
由于所述转子30、32是以不接触的方式工作的，因此泵室18无需使用润滑剂。在向着驱动侧的方向上，利用位于所述轴20、22上的密封件使所述泵室18密封。
由于在所述轴20、22上的转子30、32的悬臂式结构，从而形成了一种悬臂式支承，并且由于仅需移开盖板16来提供通向所述泵室的通道，因此这种结构有利于接通所述泵室。这种结构还有利于冷却。为了冷却，所述壳体可设有冷却肋片并且可利用一个设置在所述壳体盖12一侧上的冷却风扇进行冷却，冷却空气从所述盖板16吹过所述壳体环14、中间部分10和壳体盖12。
一个与所述泵的工作频率协调的谐振式消音器可用于抑制工作噪音。由于所述转子的三个叶片的结构，该频率是轴20、22转速的三倍。升高的工作频率简化了该谐振式消音器的安装，因为所述弹性消音器的长度相应地减小。
所述转子的这种悬臂式支承形式有助于达到大约每小时300立方米的流量。具有较大流量的泵中的转子最好在其两侧被支承。在这种情况下，在两边侧板中设有用于接头连接的凹槽接口。
权利要求
1．一种旋转活塞设备具有一个形成在一个壳体中的腔室(18)，在所述腔室中，多个带有三个叶片的转子(30,32)围绕相互平行且保持一定间距的轴沿着相反的方向转动，所述转子之间起以不接触的方式相互啮合并且与所述泵室(18)的外壁一形成多个隔开的小腔室(60,62a,62b,64)，其特征在于，所述转子(30,32)的爪状叶片与所述腔室(18)一起同时限定了一个在所述转子(30,32)的转动过程中体积增大的吸气室(60)以及一个在所述转子(30,32)的转动过程中体积减小的压力室(64)。
2．一种如权利要求1所述的旋转活塞设备，其特征在于，所述多个转子(30,32)与所述腔室(18)一起限定了两个气体增填室(62a,62b)，所述两个气体增填室(62a,62b)在所述转子的转动过程中初始是相互分开的，并且在所述转子的进一步转动过程中相互结合在一起形成所述压力室(64)。
3．一种如权利要求1或2所述的旋转活塞设备，其特征在于，一个吸气接口通过所述壳体的一个侧板并且在所述吸气室的区域中与所述腔室相通。
4．一种如上述任何一项权利要求所述的旋转活塞设备，其特征在于，一个压力接口通过所述壳体的一个侧板并且在所述压力室的区域中与所述腔室相通。
5．一种如权利要求4所述的旋转活塞设备，其特征在于，至少一个所述气体增填室(62a,62b)具有一个相配的气体增填口(54a,54b)。
6．一种如权利要求4或5所述的旋转活塞设备，其特征在于，所述气体增填室(62a,62b)在结合在一起之前基本上是以恒压和等体积的方式在所述泵室(18)中移动。
7．一种如上述任何一项权利要求所述的旋转活塞设备，其特征在于，所述腔室(18)可在没有润滑剂的条件下工作。
8．一种如上述任何一项权利要求所述的旋转活塞设备，其特征在于，所述腔室(18)被限定在两个平行的侧板(10,16)之间并且在至少一个侧板(16)中形成接口凹槽(50,52,54a,54b)。
9．一种如上述任何一项权利要求所述的旋转活塞设备，其特征在于，所述轴(20,22)是悬臂式支承并且所述转子(30,32)设置在所述轴(20,22)的自由端上。
10．一种如上述任何一项权利要求所述的旋转活塞设备，其特征在于，利用两个相互啮合的小齿轮(24,26)使所述轴(20,22)同步转动，至少一个转子(30,32)以可调节的方式固定在相关的轴(20,22)上。
11．一种如上述任何一项权利要求所述的旋转活塞设备，其特征在于，该设备可用作一个能够同时产生压力和负压的泵。
全文摘要
为了使一种单级旋转活塞设备能够同时产生压力和负压,所述设备具有一个腔室(18),所述腔室形成在一个壳体中并且设有一个吸气连接部分、一个压力连接部分和一个增填开口。在所述泵室(18)中,具有两个带有三个叶片的转子(30,32),所述转子在工作中能够出现内部压缩和内部膨胀的情况,所述转子围绕相互平行并且保持一定间距的轴以相反的方向转动,这些转子以不接触的方式相互啮合并且与所述泵室(18)的外壁一起限定了相互隔开的小腔室(60,62a,62b,64)。
文档编号F04C18/12GK1299434SQ99805637
公开日2001年6月13日 申请日期1999年4月28日 优先权日1998年4月30日
发明者赖因哈德·加佐尔茨, 弗里茨－马丁·肖尔茨 申请人:维尔纳·里彻尔两合公司