DE1528864A1 - Umdrehungsmaschine - Google Patents

Description

Dr. Ing. E. BE RKENFE LD, Patentanwalt, KÖLN, Universitatsstrafie Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 29. 1. 1902 VA . Name d. Anm. Norman TetlOW,

"Windlehurst Cottage", "' High Lane, bei Stockport, « Cheshire, England

Umdrehungsmaschine.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Umdrehungsmaschinen zum Umwandeln mechanischer Energie in Flüssigkeitsdruck und/ oder Bewegungsenergie oder umgekehrt, z, B. also Zentrifugalpumpen, Kompressoren und Turbinen solcher Bauart, bei denen das strömende Medium nach dem Verlassen oder bei Annäherung an einen Propeller durch einen Kanal mit allmählich ansteigender oder abnehmender Querschnittsfläche fließt, wobei die Bewegungsenergie in Druckenergie umgewandelt wird oder umgekehrt. Bei Maschinen mit einem einzigen Einlaß oder Auslaß verläuft dieser Kanal- im allgemeinen im wesentlichen vollständig um die Achse der Maschine herum, aber falls bei einer Pumpe zwei Auslässe oder bei einer Turbine zwei Einlasse vorhanden sind, können zwei solche Kanäle vorgesehen werden, die ungefähr halb um die Achse der Maschine umlaufen. Beispiele für solche Maschinen sind Zentrifugalpumpen, die allgemein auch Spiralpumpen genannt werden, Gaskompressoren mit radial nach außen laufender Strömungsrichtung und hydraulische, durch Dampf, Gas oder Luft angetriebene Turbinen· mit radialer Einwärts- oder gemischter Strömung. Aus Gründen der Einfachheit werüen solche Maschinen im Folgenden und in den beiliegenden

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Ansprüchen allgemein Umdrehungsmaschinen und der eben genannte Kanal, dessen Querschnittsfläche sich in Umfangsrichtung ändert, wird Spiralkanal genannt.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umdrehungsmaschine, die sich verhältnismäßig unaufwendig herstellen läßt und die unaufwendig zur Anpassung an verschiedene Zweck abgewandelt werden kann. ■

Die Umdrehungsmaschine nach vorliegender Erfindung enthält ein Rotorgehäuse mit einem darin eingesetzten Glied mit einer Fläche, die als Begrenzung des in dem Gehäuse vorgesehenen Spiralkanals dient und die so geformt ist, daß die Querschnittsfläche des Spiralkanals in Umfangsrichtung verändert wird.

Nach einer anderen Ausführung der Erfindung enthält die Umdrehungsmaschine ein Rotorgehäuse mit einem Spiralkanal, dessen Ende mit größerer Querschnittsfläche zu einem Durchbruch ι in dem Gehäuse führt und die in Umfangsrichtung auftretende Änderung der Querschnittsfläche ergibt sich zumindest teilweise aus einer Grenzwand, die von einem in das Gehäuse eingesetzten Glied gebildet wird.

Nach einer anderen Ausführung der Erfindung enthält die Umdrehungsmaschine ein Rotorgehäuse mit einer offenen, zylindrischen Bohrung, die im wesentlichen konzentrisch zu der Drehachse der Maschine liegt und einen Spiralkanal enthält, bei dem die in Umfangsrichtung auftretenden Änderungen der Quer-

schnittaf]ache zum mindesten t^ilv.eice durch tilt Grtidftiu verursacht werden, die von einem in die Bohrung eingesetztem Glied gebildet wird.

Nach einer noch anderen Ausführung der Erfindung enthält die Umdrehungsmaschine ein Rotorgehäuse mit einer offenen, zylindrischen Bohrung, die im wesentlichen konzentrisch zu der Drehachse der Maschine liegt und einen Spiralkanal enthält, dessen Ende mit größerer Querschnittsfläche zu einem Durchbruch@in dem Gehäuse führt und bei dem die in Umfangsrichtung auftre- ™ tenden Änderungen der Querschnittsfläche mindestens zum Teil durch eine Grenzwand hervorgerufen werden, die von einem in die Bohrung eingesetzten Glied gebildet wird.

Der hier verwendet Ausdruck, "im wesentliehen konzentrisch" schließt Konzentrizität und kleine Exzentrizitäten ein, die Jedoch zu gering sind,· um al* Arbeitsweise oder den Wirkungsgrad der Maschine merkbar herabzusetzen, und liegen z. E. in der Größenordnung von 1/8 bis zu 1/4 Zoll bei einem Durchmes- , scr von 9 Zoll, V-- -

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die Umdrehungsmaschine ein Gehäuse mit einem in diesem um die Drehachse' der Maschine umlaufenden Spiralkanal, wobei die in Umfangsriehtung auftretenden Änderungen in der Querschnittsfläche des Sp^fl-alkanals in erster Linie oder ausschließlich auf Änderungen in ,dessen axialer .Tiefe beruhen und wobei eine axial ge-, richtete !«and des Spiralkanals so. ausgebildet ist;, daß in Um-

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fangsrichtung auftretende Änderungen in der Querschnittsfläche des Spiralkanals' auftreten und wobei diese Wand von einem in das Gehäuse eingesetzten Glied gebildet wird.

Ergeben sich die Änderungen in der Querschnissflache des Spirälkanals ausschließlich aus Änderungen der axialen Tiefe, dann liegt der Spiralkanal vorzugswj/^se im wesentliehen konzentrisch zu der Drehachse der Maschine.

Die Tatsache, daß die in Umfangsrichtung auftretenden Änderungen der Querschnittsfläche des Spiralkanals in dem Rotorgehäuse nach der vorliegenden Erfindung teilweise oder gänzlich mit einer Grenzwand erreicht werden,; die auf einem in das Gehäuse eingesetzten Glied gebildet wird, ermöglicht, daß die InneR-form des Gehäuses vereinfacht wird und das Gehäuse selbst relativ preiswert herstellbar ist. In vielen Fällen kann das Gehäuse zylindrisch sein und durch Schweißen hergestellt werden. Das besagte Glied wird^in das Gehäuse*eingesetzt und in seiner Stellung dauerhaft befestigt. Vorzugsv/eise verbleibt es jedoch einstellbar ;der lösbar, so daß das Volumen des Spiralkanals veränderbar bleibt, damit ein gegebenes Maschinengehäuse und ein bestimmter Rotor uhne schwerwiegende Wirkungsgradverluste verschieane Betriebsaufgaben erfüllen können.

Die Erfindung betrifft somit die grundlegende Regel, die Wirkungsweise einer Umdrehungfemaschine dadurch zu ändern, indem das Volumen des Spiralkanals und insbesondere der axiale Abstand der sich axial gegenüberliegenden Flächen des Spiralka-

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nals geändert werden.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung vom Gesichtspunkt, die Wirkungsgradverluste bei Verwendung der gleichen Maschine bei verschiedenen Betriebsbedingungen herabzusetzen, ist ungefähr der gleiche, der sieh bei Verwendung von verschiedenen Maschinengehäusen mit Spiralkanälen verschiedener Volumen ergeben würde, aber er wird mit beträchtlich geringeren Kapitalauslagen erreicht;, da die Kosten eines wahlweise eingesetzten Glie- λ des beträchtlich unter den Kosten eines wahlweise zu ändernden Gehäuses liegen,und die Ersparnisse an Kapitalkosten sind selb* dann noch größer, wenn das eingesetzte Glied so ausgebildet wird, daß es zum Ändern des Volumens des Spiralkanals in seiner Lage verstellbar ist, Nach vorliegender Erfindung kann weiter die Änderung des Volumens des Spiralkanals oft vorgenommen werden, ohne daß dazu die Maschine von den Anschlußleitungen abgetrennt werden muß.

Die Erfindung eignet sich besonders zur Anwendung bei Zentrifugalpumpen zur Verwendung in chemischen und petrochemisehen Verfahren, wo es in hohem Maße wünschenwert ist, einen hohen Grad von Normung und Austauschbarkeit zu erzielen, soweit dies vernünftigerweise möglich ist,und die Erfindung ermöglicht dabei, daß eine bestimmte Pumpe einen weiten Bereich von verschiedenen Aufgaben lösen kann oder alternativ bei einem Einbau verschiedene Ausgangsleistungen ergibt; ohne daß dabei der Wirkungsgrad unzulässig sinkt.

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Die Erfindung wird nun weiter an einem Beispiel unter Bezug auf die in den beiliegenden Zeichnungen erläuterte Pumpe beschrieben. Dabei ist:

Fig. 1 schematisch ein axialer Schnitt durch eine Pumpe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Fig. 1 mehr oder weniger entsprechende perspektivische Ansicht auf einen Einsatzring und die verschiedenen Relativstellungen der sich axial gegenüberliegen den Flächen des Spiralkanals,

Fig. 3 ein axialer Schnitt einer gemäß der Erfindung hergestellten Pumpe,

Fig. 4 die schematische Darstellung einer Anzahl von Teilen zur herstellung der in Fig. 3 gezeigten Pumpe,

Fig. 5 ein etwas schematischer Schnitt durch ein in einer zur Pumpenachse senkrechten Ebene zur Erläuterung der relativen Lage der in Fig. 4 gezeigten Teile nach dem Zusammenbau zum Pumpengehäuse,

Fig. 6 ein axialer Schnitt durch eine andere Ausführung eier Pumpe nach der vorliegenden Erfindung, wοbei der Spiralkanal in einem axialen Abstand zu dem Rotor stehe und mit diesem über einen Verbindungsgang in dem Pumpengehäuse verbunden ist, _mO ommUhL·

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Die Figuren 7 bis .13 axiale Teilsehnitte durch verschiedene Formen von-Pumpengehäusen, die dem in Fig. 6 dargestellten ähnlich sind,

Fig. 14 und 15 axiale Schnitte durch zwei weitere Pumpenformen,

Fig. 16 und 17 ein axialer Schnitt und ein Schnitt in einer zur Drehachse senkrechten Ebene durch ein Pumpengehäuse, bei dem der Spiralkanal veränderliche radiale Breite und konstante axiale Tiefe hat,

Fig. l8 ein schematischer Schnitt durch eine wjhrstufenpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 19 eine schematische, perspektivische Ansicht auf eines der Gehäuseglieder der Fig. 1.8,

Fig. 20 eine perspektivische Ansicht auf eine andere Seite der Gehäui.-egl.ieder in Fig. 38 und ."

Fig» 21 eine perspektivische Ansicht' auf dJej?f andere Seite des in Fig. 20 gezeigten Gehäusegliedes.

Fig. I. zeigt ein Pumpenflügelrad 10, das in dem Pumpengehäuse 11 liegt und von einer Welle 12 angetrieben wird, auf der es ■befestigt Is^. Die dem Flügelrad 10 über einen Einlaßkanal Ik zugeführte Flüssigkeit wird durch das Flügelrad in einen Spiralkana'l 15 geleitet, von dem es über eine in Fig. 1 mit einem

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gestrichölten Kreis dargestellten Abgabeöffnung 16 in einen Abgabekanal gelangt.

Der Spiralkanal 15 hat konstante radiale Breite und bei Fortschreiten in Umfangsrichtung um das Gehäuse allmählich ansteigende axiale Tiefe. Axial wird er durch zwei sich axial gegen-

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überliegende Flächen 17 und l8 des Gehäuses 11 und des inneren Endes eines Einsatzringes 19 begrenzt, der an seinem Außen- | ende einen nach außen gerichteten^lansch 20 aufweist. Die Form der Fläche l8 des Einsatzringes 19 wird perspektivisch in Fig. 2 dargestellt und zur Erläuterung seiner Beziehung zu der gegenüberliegenden axialen Fläche 17 des Gehäuses wird ein ring» fö rmig.es Teil 21 des Gehäuses 11 (das in Wirklichkeit mit dem Gehäuse 11 einstückig ist) in Fig. 2 gezeigt. Man erkennt aus Fig« 2, daß bei einem Fortschreitilng in Umfangs richtung der axiale Abstand zwischen den Flächen 17 und l8 entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung allmählich ans'oei^t-, wobei diese Richtung der Drehrichtung des Flügelrades-10 entspricht. In Fig. 1 geben die gebrochenen Linien 17> l8, die von links nach rechts auseinandergehen., die Flächen 17, IS bei ihrem Vorbeilaufen an der Vorderseite der Pumpenachse an und die gebrochenen Linien 17, 18, die von rechts nach links auseinandergehen, zeigen die Flächen 17, l8 bei ihrem Vorbeilaufen hinter der Pumpenachse in Richtung auf die Öffnung 16.

Der Flansch 20 des Einsatzringes I9 liegt zwischen der Fläche 21 des Gehäuses und dem Flansch 22 der Pumpenabdeckung 2J> und

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wird durch zwei Abstandsringe oder -scheiben- 24·, 25 in einem Abstand von der Fläche 21 gehalten»

Nimmt tier Einsatzring 19 die in Figo 1 gezeigte Lage ein, hat der Spiralkanal 15 sein maximales Volumen erreicht. Das Volumen des Spiralkanals läßt sich durch Herausnehmen der Pumpen- ' abdeckung 23 und des Einsatzringes 19 herabsetzen, worauf sie anschließend wieder zusammengesetzt werden, wobei der Flansch 20 an dem Abstandsring 24 und der Abstandsring 25 zwischen dem Flansch 20 und dem Flansch 22 der Abdeckung 23 liegt. Das Volumen des Spiralkanals läßt sich auf ein Minimum herabsetzen, indem der Einsatzring 19 so eingebaut wird, daß dessen Flansch 20 unmittelbar an der Fläche 17 des Gehäuses 10 anliegt und beide Abstandsringe 24,.25 zwischen dem Flansch 20 des-Einsatzringes und dem Flansch 22 der Abdeckung 23 liegen. Zwischeneinstellungen in der Lage des Einsatzringes 19 lassen .sich durch Verwendung· von dünneren Abstand^ringen erreichen.

Alternativ läßt sich das Volumen des Spiralkanals 15 auch so ändern, indem der Einsatzring 19 herausgenommen und durch einen anderen Einsatzring ersetzt wird.

Das in Fig. 3 dargestellte Pumpengehäuse wird aus einer Anzahl von Gehäuseteilen hergestellt,, die im wesentlichen dem in Fig. 4 gezeigten entsprechen. Hierzu gehören ein Stopfbüchsengehäuse 21, eine.Deekelplatte 32, eine axial verlaufende äußere Gehäusewand 33, eine axial verlaufende innere Gehäusewand 34·, eine Abgabeleitung 35, eine Einlaßleitung 36, eine Verbindungs-

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wand 37 zwischen der Außenwand 33 und der Innenwand 34, ein geflanschter Einsatzring 38 und eine Abdeckung 39· In Fig. 4 wird diese Abdeckung 39 nicht dargestellt. Das in Fig. 3 dargestellte Pumpengehäuse wird durch Zusammenschweißen der Teile 31, 32, 33, 34, 35,"36 und· 37 gefertigt. Die Teile 37 und 38 enthalten sich gegenüberliegende, geneigte, schraubenförmige Flächen oder Spiralen 4o, 4l, die als axial gegenüberliegende Grenzwände des Spiralkanals dienen und einen Spiralkanal mit konstanter radialer Breite und ansteigender axialer Tiefe bilden. Mit anderen Worten schließen die Spiralen 40, 41 zwischen sich einen Kanal 42 ein, der konzentrisch um die Achse der Pumpe umläuft, aber trotzdem die Form einer Spirale in dem Sinne hat, daß er eine fortschreitend ansteigende Querschnittsfläche aufweist, so daß der Geschwindigkeitskopf in einen Druckkopf - umgewandelt werden kann* Bei der in Fig. 3 dargestellten Konstruktion ist ein Lagerbock 45 auf der Deckelplatte 32 des Pumpengehäuses befestigt, damit auf diesem ein elektrischer Antriebsmotor 46 angeordnet v/erden kann.

Der Flansch des Einsatzringes 38 liegt zwischen einem Flansch 47 am unteren Ende der Außenwand 33 und des Flansches 48 der Abdeckung 39 und Scheiben 49 sind zwischen den Flansch 47 und den Flansch des Einsatzringes 38 eingelegt. Mit der in Fig. 3 dargestellten Lage ergibt der Einsatzring 38 einen Spiralkanal mit maximalem Volumen, das jedoch durch Verschieben von einem oder beiden Unterlegscheiben 49 zu der gegenüberliegenden Seite des Flansches des Einsatzringes 38 herabgesetzt werden kann.

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Die In Fig. 4 gezeigten Teile können verhältnismäßig billig hergestellt und zusammengeschweißt werden, so daß sich Pumpen gemäß der Vorliegenden Erfindung zu verhältnismäßig niedrigen Kosten herstellen lassen. Die Gehäusewände 33> 34 lassen sich . aus Rohrstücken herstellen oder durch VJalzen von Flachmaterial in zylindrische Fqrm. Obgleich die Gehäusewände 33* 34 nach der Darstellung in den Figuren 3 und 4 zylindrisch sind, können sie auch etwas kegelförmig sein. Obwohl nach der Darstellung in den Figuren 3 und 4 die Gehäusewand 37 sich etwas in axialer Richtung erstreckt, ist sie im wesentlichen eine ra- λ dial verlaufende Wand, da sie die axial verlaufende Außenwand 33 mit der axial verlaufenden Innenwand 3^ verbinden muß.

Der Spiralkanal 42 nach Fig. 3 ist an seinen sich axial gegenüberliegenden Flächen mit zwei Spiralen 4o, 41 verbunden. Es ist aber möglich, einen Spiralkanal vorzusehen, der lediglich auf einer Seite mit einer Spirale abgeschlossen ist,

Bei der in Fig. 6 dargestellten Konstruktionsform besteht das Pumpengehäuse aus einer Anzahl von Teilen und enthält ein Stopfbüchsengehäuse 6l,. eine Deckelplatte 62, eine axial verlaufende zylindrische äußere Gehäusewand 63, eine axial verlaufende zylindrische innere Gehäusewand 6£, eine Auslaßleitung 05* einen Einlaßstutzen 66 und eine Verbindungswand 67 zwischen der Außenwand 63 und der Innenwand 64. Diese Teile sind durch Schweißen einheitlich miteinander verbunden. Das so gebildete Gehäuse weist eine axial gerichtetezylindrische Bohrung 68 auf, die an Ihrem unteren Ende offen ist, wo sie

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mit einer Abdeckung 69 verschlossen wird,und an ihrem inneren Ende geht sie in eineyrLngförmige Pließkammer 70 (oder Rotorkammer) über, die konzentrisch zu dem Rotor 71 steht und diesen umgibt. Die Abdeckung 69 ist einstückig mit einer inneren zentrischen Aussparung 72 versehen, die einen Zapfen am unteren Ende einer Nabe 73 aufnimmt, die von der Abdeckung 69 axial nach innen auf die Bohrung 68 des Gehäuses zu gerichtet ist β In der gezeigten Korist rukt ions form verschließt die Nabe 73 eine zentrische Öffnung 7^ in der Abdeckung und läßt sich von der Abdeckung abnehmen, an der sie mit Bolzen 75 und Muttern 76 befestigt ist. An ihrem inneren Ende weist die Nabe 73 einen Flansch 77 auf. In der gezeigten Konstruktionsform erstreckt sich der Flansch 77 von der Hülse in radialer Richtung nach außen, aber die Hülse kann auf V/unsch in radialer Richtung etwas geneigt werden. Der Flansch 77 trennt die Fließoder Rotorkammer 70 von einem Spiralkanal 78, der zu der Fließkammer 70 in einem axialen Abstand steht. Der Umfang^ des Flansches77 bildet zusammen mit der Oberfläche der Bohrung 68 des Gehäuses einen Durchtrittskanal 79* über den die Fließkammer 70 mit derr, Spiralkanal 78 in Verbindung steht, ujr meinerseits mit dem Auslaßstutzen 65 verbunden'ist.

Die in Umfangs richtung- zunehmende Querschnitts.fläcrie des Spiralkanals 78 ergibt sich aus.der schraubenartig ausgebildeten Oberfläche 80, Sl, 82 auf der Innenseite der Abdeckung £9, wobei, eine Stufe 83 zwischen den in einem axialen Abstand voneinanderliegenden Enden 80, 82 der schraubenförmig ausgebildeten Fläehe die Stellung -des Sperrwassers begrenzt. Die geformte Fläche neigt tfAWa i% U.^'aoöS richtung und. axial über einen

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Winkel -von annähernd l8o° von dem Pegel 8θ bis zu dem Pegel 8l -und von dort weiter über einen weiteren Winkel von l8o° vom Pegel 8l bis zur Höhe 82.

Die von der Abdeckung abgekehrte Innenseite der Hülse 73 weist eine Aussparung 84 zur Aufnahme eines axial gerichteten Drucklagers 85 an dem Laufrad auf. Die Seitenwand der Aussparung 84 ist mit einem Verschleißring 86 ausgekleidet.

Das Bezugszeichen 87 bezeichnet einen Sockel, auf dem ein Antriebsmotor befestigt werden kann. Die in Fig. 6 gezeigte Form des Pumpengehäuses eignet sich zu einer verhältnismäßig unaufwendigen Fertigung durch Fabrikation und Schweißen. Dies liegt zum_N größten Teil daran, daß die äußere Gehäusewand 63 zylindrisch ist, oder in anderen Worten daran, daß das Gehäuse eine offene, axial gerichtete, zylindrische Bohrung aufweist, die zu dem Laufrad-Raum führt. .

Im Vergleich zu der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Pum- ' pe weist die Pumpe nach Fig. 6 einen Spiralkanal 78 auf, der in einem axialen Abstand zu der Fließkammer 70 des Rotors steht und mit dieser überfeinen ringförmigen Durchgangskanal 79 in Verbindung steht. Bei dieser Konstruktionsform wird die Flüssigkeit von dem Rotor in die konzentrische, ringförmige Fließkammer 70 gegeben und fließt von dort im wesentlichen schraubenförmig durch den Übergangskanal 79 in den Spiralkanal 78 und schließlich zu dem Auslaßstutzen 65* Die konzentrische, ringförmige Fließ- oder Rotorkammer 70 und der Über-

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gangskanal 79 tragen in großem Maße dazu bei, daß der Druck um den Rotor herum gleichmäßig verteilt und ein radialer Druck auf die Rotorwelle vermieden wird. Die in Fig. 6 verkörperte Form der Erfindung führt weiter zu der Möglichkeit einer starken Vergrößerung des Volumens des Spiralkanals, ohne daß hierzu der Durchmesser des Pumpengehäuses vergrößert wird. Dies erleichtert den Entwurf und die Herstellung von Pumpen mit hoher spezifischer Geschwindigkeit. ·

Das in Fig. 7 dargestellte Pumpengehäuse entspricht genau dem Pumpengehäuse nach Fig. 6 mit der Ausnahme, daß die Abdeckung 69 durch eine etwa'anders' geformte Abdeckung 89 ausgetauscht worden ist, um das Volumen des Spiralkanals 78 herabzusetzen. Die geformte Fläche 80, 8l, 82 der Abdeckung 89 liegt dem Flansch 77 der Büchse 73 näher. Das Auswechseln der Pumpenabdeckung ist daher eine Möglichkeit zum Verändern des Volumens des Spiralkanals.

Eine andere Möglichkeit zum Ändern des Volumens des Spiralkanals wird in Fig. 8 erläutert, gemäß der Abstandsringe 91 zwischen das Ende der zylindrischen Gehäusewand 63 und dem Flansch 90 der Abdeckung 89 und Abstandsringe 9² gleicher Stärke zwischen die Büchse 73 und dem Sitz 93 an der Abdeckung 89 eingelegt werden. Auf diese Weise wird das Volumen des Spiralcanals 78.erhöht im Vergleich zu der Darstellung in Fig. 7, ohne d&L· die Notwendigkeit der Verwendung einer anderen Abdeckung besteht. Bei dem Spiralkanal 78 läßt sich das Volumen weiter er-

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höhen oder das Volumen läßt sich herabsetzen, indem Ringe 91 und 92 eingesetzt oder herausgenommen werden.

Fig. 9 erläutert eine dritte Möglichkeit zum Ändern des Volumens des Spiralkanals 78. In diesem Fall i'st die Innenseite

95 der Abdeckung 99 flach und der Spiralkanal wird durch ein ringförmiges Glied 96 begrenzt, das sich über die Breite des Spiralkanals 78 erstreckt und an der Abdeckung mit Bolzen und Muttern 97, 9<3 befestigt und in seinem Abstand zu der Abdekkung einstellbar ist, und somit auch in seinem Abstand von ™ dem Flansch 77 der Hülse 73* was mit durch die Abdeckung 99 durchgeschraubten Einstellbolzen 100 erreicht wird. Das Glied

96 hat eine schraubenartig ausgebildete Fläche 80, 8l, 82, die der Fläche der Abdeckung 69 und 89 entspricht.

Die Konstruktion gemäß Fig. 10 ist der Konstruktion nach Fig. t· mit der Ausnahme ähnlich, daß eine schraubenartig ausgebildete Fläche 80, 8l, 82 nicht nur auf der Innenseite der Abdeckung 69 sondern auch auf der Außenseite des Flansches ₍

77 der Hülse 73 vorgesehen ist.

Die Anordnunc nach Fig. 11 ist der Anordnung nach Fig. 6 mit der Ausnahme ähnlich, daß die sich vergrößernde Querschnittsfläche des Epiralkanals 78 auf einer schraubenartig geformtenFläche 80, 8l, 82 auf einem ringförmi^n 2 i^d 101 beruht, das an der Außenseite des Flansches 77 der Hülse 73 befestigt ist. Die Innenseite der Abdeckung 109 ist flach.

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Bei der in Fig. 12 dargestellten Anordnung ist die Innenseite 102 der Abdeckung 119 wieder flach und das Ansteigen der Querschnittsfläche des Spiralkanals 78 wird durch eine schraubenartig ausgebildete Fläche 80, 8l, 82 auf einem ringförmigen Glied 103 erreicht, das an der Innenseite der Abdeckung II9 mit Stellschrauben 104 befestigt ist. Die Außenseite 105 des Flansches 77 ist nicht konturiert. *

Die in Fig. Ij5 gezeigte Anordnung ist der Anordnung nach Fig. 6 mit der Ausnahme ähnlich, daß zum Herabsetzen des Volumens des Spiralkanals 78 ein ringförmiges Füllglied 106 vorgesehen ist, das zwischen dem Flansch 77 und der Abdeckung 69 auf die Hülse 73 paßt und diese umgibt. Zur Aufnahme des Gliedes 106 ' ist die Abdeckung auf geeignete Weise ausgespart, indem die ,„ radiale Breite der geformten Fläche 8o> 8l, 82 herabgesetzt, wird. ■-..-'■". .

Die in Fig. 14 gezeigte Kons truktions form ist im wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Form ähnlich mit der Ausnahme, daß der Einsatzring lGO axial bis zum Innenende einer zylindrischen Bohrung 161 läuft, in der er aufgenommen wird, und wobei er eine Aussparung l62 bildet, die den Spiralkanal darstellt, und die durch eine zylindrische Seitenwand 163 und eine schraubenartige oder spiralige Endwand 164 begrenzt wird. Der Spiralkanal läßt sich durch Vergrößern des Durchmessers der zylindrischen Seitenwand 163 erhöhen. Umgekehrt läßt sich das Volumen des Spiralkanals herabsetzen, indem der Einsatzring 160 durch einen Ring ersetzt wird, dessen Seitenwand I6j5 einen kleineren

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Durchmesser hat. Der Einsatzring l6o erleichtert die Anwendung von Rotoren mit verschiedenem Durchmesser in einem gegebenen Pumpengehäuse» Ein Einsatzring mit einer Seitenwand l6j kleineren Durchmessers wird mit einem Rotor kleineren Durchmessers verwendet und umgekehrt. '

In der in Fig» 15 dargestellten Kons trukt ions i'orm weist das mit einem Auslaßstutzen 169 versehene Pumpengehäuse 168 eine axiale Bohrung 170 auf, d. h. eine Bohrung, die an den beiden sich axial gegenüberliegenden Enden des Gehäuses offen ist, An der Einlaßseice wird das Gehäuse I68 mit einer Abdeckung 161 abgeschlossen, die einen Einlaßdurchgang 172 aufweist, der zu dem Einlaßauge 173 des Rotors 174 führt. An seinem anderen Ende wird das Gehäuse I68 mit einer Abdeckung 175 verschlossen, die ein Dichtungsgehäuse 176 aufweist. Eine Befestigungsbüchse 177 ist vorgesehen.

Einsatzringe 180 bzw, 181 sind zwischen den Abdeckungen 171* 175 und der zylindrischen Bohrung I70 des Gehäuses 168 vorge- ' sehen. Die Einsatzringe 180, I81 haben Flansche l82, 183, die zwischen dem Gehäuse I68 und den Flanschen l84, 185 der Abdeckungen 171, 175 liegen. Die Abstandsringe. 186, l87- werden zwischen das Gehäuse IC8 und die Flansche l82, 183 der Einsatzringe 180, 181 eingesetzt. Die Einsatzringe 180, I81 haben schraubenartig geformte Flächen 120, 121, 122 an ihren sich gegenüberliegenden Enden. Diese Flächen bilden mit der zylindrischen Bohrung 170 des Gehäuses 168 die Begrenzung des dazwischen.

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liegenden Spiralkanals. Das Volumen des Spiralkanals läßt sich ändern durch Herausnehmen der Abstandsringe 186, 187 oder Auswechseln mit, Abstandsringen mit anderer Stärke.

Die Figuren 16 und It neigen eine Anordnung, die der Anordnung nach Pig» 12 mit der Ausnahme ähnlich ist, daß die sich" in Umfangsrichtung ändernde Querschnittsfläche des Spiralkanals 78 durch eine geeignet geformte Fläche 190 auf einem'Ringglied 191 hervorgerufen wird, das in das Gehäuse eingesetzt ist ™ und auf die Hülse 73 paßt und diese umgibt. In dieser Form der Konstruktion hat derSPiralkanal 78 konstante axiale Tiefe und seine sich verändernde Querschnittsfläche folgt aus der sich ändernden radialen Breite.

Verfahren zum Erzielen von Druekdichtigkeit zwischen den Verbindungen usw. werden in den Zeichnungen nicht gezeigt. Sie können von jeder geeigneten orthodoxen Form sein.

In allen bisher im Zusammenhang mit den Figuren 1 - 17 beschriebenen Pumpengehauseformen enthält das Gehäuse selbst eine axial gerichtete zylindrische Bohrung, die an mindestens einem Ende offen ist und die zu einem Rotorraum führt oder diesen umgibt, in dem der Spiralkanal untergebracht ist. In sämtlichen Fällen ergibt sich die sich vergrößernde Querschnitt sflache des Spiralkanals aus einer oder mehreren geformten oder konturierten Flächen auf einem Glied oder mehreren Gliedern, die in das Pumpengehäuse eingesetzt und von diesem lösbar sind. ·

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Man erkennt, daß bei den bisher im Zusammenhang mit den Figuren 1 - 15 beschriebenen Gehäusen der Spiralkanal konstante radiale Breite und sich vergrößernde axiale Tiefe aufweist und einen rechteckigen Querschnitt hat. Die flache Seitenfrom der rechteckigen Querschnittsgestalt führt zu einer einfachen Konstruktion. Der Spiralkanal kann natürlich auch die Form eines Trapezoids mit ebenen Seitenflächen haben. Solche Formen von Spiralkanälen, bei denen die Wände eine ebene Querschnittsform haben, sind im allgemeinen erwünscht. Der Spiral- | kanal kann aber auch so gefertigt w^rerden, daß seine Seiten oder einige von ihnen nicht einen ebenen Querschnitt haben..

Die Figuren l8 - 21 erläutern eine Form einer mehrstufigen Pumpe gemäß der Erfindung, wobei in jeder Stufe ein Spiralkanal konstanter radialer Breite und mit in Umfangsriehtung zunehmender axialer Tiefe vorgesehen und dafür Vorsorge getroffen ist, daß zwischen dem Abgabeende des Spiralkanals jeder Stufe und dem Einlaßkanal, der zu dem Laufradauge der folgenden Stufe führt, eine Verbindung besteht.

Das Gehäuse enthält eine Anzahl von kreisförmigen, .plattenähnlichen oder radial verlaufenden Gehäusegliedern 250 Und 251. Jedes Gehäuseglied 250 weist eine Mittelbohrung auf, damit ein Ansatz 254 für das Auge 255 des Rotors 256 entsteht. Jedes Gehäuse glied 250 weist eine axial vorspringende, ringförmige Wand 257 auf zur Aufnahme einer axial gerichteten Büchse 258 an dem angrenzenden Gehäuseglied Γ.5Ι*

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Die Büchse 258 des Gehäusegliedes 251 weist eine spiralig geneigte Fläche oder Schraube 259 auf, die einer flachen Fläche 260 an dem Gehäuseglied 250 gegenüberliegt, so daß dazwischen ein Spiralkanal 26l konstanter radialer Breite und mit in Umfangsrichtung ansteigender axialer Tiefe-entsteht. Bei Bedarf kann die Fläche 260 des Gehäusegliedes 250 ebenfalls als Schrau be ausgebildet werden und die Steigung der Schraube 259 wird entsprechend herabgesetzt·, damit ein Spiralkanal mit den gewünschten Eigenschaften entsteht.

Die ringförmige Wand 257 des Gehäusegliedes 250 ist über einem Teil der Umfangslänge herausgeschnitten, wie dies bei 262 in Fig. 19 gezeigt wird.

Das Gehäuseglied 251 enthält eine Platte 263 mit einem äußeren Umfangsflansch 264. Die Büchse 258 geht von einer Seite 265 der Wand 263 aus, die zur Aufnahme der Pumpenwelle 267 eine Mittelbohrung 266 aufweist. An der gegenüberliegenden Seite 269 weist die Platte 263 eine geschlungene Wand 270 auf, die axial von ihr ausgeht und einen Totraum 271 von einem Raum am gegenüber]legenden Ende isoliert, der einen zu dem Auge des Rotors 273 führenden Einlaßkanal 272 und einen nach innen gerichteten Kanal 274 enthält, dessen Außenende 275 mit einem stutzen 276 in Verbindung steht, der durch die Platte 263 hindurchgeht und in axial geneigter oder Spiralform von dem Abgabeende 277 der Schraube 259 zu dem Außenende 275 des Kanals 274 führt. Flüssigkeit, die das breitere Auslaßende des Spiralkanals zwischen den Flächen 259 und 260 erreicht, kann damit glatt über den weggeseilisitt^nen Durchgang 262 in Fig. 19 durch

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den geneigten Kanal 276 in der Platte 263 zu dem Außenende 275 des Kanals 274 und dann einwärts in den Einlaßkanal 272 der nächsten Stufe strömen.

Das weggeschnittene Teil■■■■262 der ringförmigen Wand 257 an dem Gehäuseglied 25O fluchtet im wesentlichen über die Platte 263 mit dem Einlaßende des Stutzens 276, so daß eine Behinderung in dem Stutzen 276 durch die Wand 257 vermieden wird.

Fig. 18 zeigt lediglich zwei Stufen einer Mehrstufenpumpe. Es kann aber eine beliebige Anzahl von solchen Stufen in Reihe geschaltet werden, wobei jede Stufe im wesentlichen a,us den Gehäusesliadorn 250, 251 und dem Rotor 256 oder 273 besteht.

In Pig. 18 wird ein ringförmiger Vorsprung 278 gezeigt, der die innere Umfangsbegrenzung des Spiralkanals 261 bildet. Dieser ist in Fig. 20 weggelassen worden, um zu ermöglichen, daß die Schrauben 259 und der Übertragungskanal 276/277 deutlicher gezeigt werden kann.

Da die sich gegenüberliegenden Flächen der Gehäuseglieder 250, 251 vor dem Zusammenbau ohne weiteres abgedreht, gejpfeilt oder auf andere Weise bearbeitet werden können, lassen sich Meterstufenpumpen gemäß der vorliegenden Erfindung genau und verhältnismäßig unaufwendig aus Gußteilen herstellen oder nach der im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 beschriebenen Weise. Die Innenflächen lassen sich glätten, so daß die Flüssigkeitsströmung erleichtert wird.

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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung einer Umdrehungsmadchine aus einer Anzahl von Gehäuseteilen, von denen die meisten und möglicherweise sämtliche mit Ausnahme des Einlaß- und Abgabestutzens in solchen Ebenen kreisförmigen Querschnitt haben, die senkrecht zur Drehachse stehen. Die Erfindung schließt daher ein Umdrehungsmaschinengehäuse mit Einlaß- und Auslaßstutzen und Gehäuseteilen ein, die ausschließlich kreisförmigen Querschnitt in Ebenen haben, die " zur Drehachse senkrecht stehen, und die Erfindung betrifft weiter ein Maschinengehäuse, das aus solchen Teilen durch Schweißen hergestellt wird.

Die Erfindung schließt ein Umdrehüngsmaschinengehäuse ein, das aus Gehäüseteilen besteht und aus solchen gefertigt werden kann, die ausschließlich kreisförmigen oder ringförmigen Querschnitt in Ebenen aufweisen, die zur Drehachse senkrecht stehen. Das Magchinengehäuse enthält koaxiale axial verlaufende innere und äußere ringförmige Wände mit Öffnungen oder Schlitzen zur Aufnahme von Einlaß- und Auslaßstutzen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in einem Umdrehungsmaschinengehäuse, das^/ axial verlaufende Außenwände mit ringförmigem oder kreisförmigem Querschnitt aufweite und mit einer Öffnung, die als äußerste Umfangsbegrenzung des Spiralkanals dient, und einer inneren Gehäusewand, die zu der äußeren Gehäusewand koaxial steht, aber einen geringeren Umfang aufweist und ebenfalls eine Öffnung besitzt,und eine von der äußeren# Wand zu der inneren Wand verlaufende Verbindungswand, so

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daß die Öffnungen auf sich axial gegenüberliegenden Seiten liegen und die innere Gehäusewand einen Einlaß- oder Abgabedurehgang. begrenzt, der mit dem Auge des Rotors in Verbindung steht, und die äußere Gehäusewand und die Verbindungswand begrenzen die Rotorkammer, ■

Die vorliegende Erfindung betrifft weiter ein Gehäuse für eine Mehrstufenpumpe mit einer Anzahl von koaxial zueinander und in einem axialen Abstand voneinander liegenden Laufradkammern, die alle an ihrem Außenumfang einen Spiralkanal von konstanter radialer Breite und zunehmender axialer Tiefe aufweisen. Jeder dieser Kanäle mit Ausnahme des letzten steht an seinem breiteren Ende mit einem Durchgang in Verbindung, der außerhalb des Durchmessers des Spiralkanals glatt von diesem in spiralförmiger oder axial geneigter Richtung fortschreitet.über eine Trennwand zwischen benachbarten Laufradkammern und dann glatt nach innen schwenkt und in Richtung auf den Einlaßkanal des folgenden Laufradgehäuses an Querschnittsfläche zunimmt. Unter dem Ausdruck "Einlaßkanal" wird ein ringförmiger Durchgang verstanden, der zu dem Laufradauge führt.

Ein weiteres Merkmal dieser Erfindung liegt in einem Gehäuse für eine Umdrehungsmaschine, in dem eine ringförmige Rotoroder Fließkammer, die mit dem Rotorraum konzentrisch ist und diesen umgibt, über einen im wesentlichen axial gerichteten ringförmigen Durchgangskanal mit einem Spiralkanal in Verbindung steht, der von der Fließkammer in einem axialen Abstand

liegt. Die sich in Umfangsrichtung verändernde Querschnitts-9098A A/0926 _MMM

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fläche des Spiralkanals, die in diesem Abstand von der. ringförmigen Rotorkammer steht, kann durch eine geformte Begrenzungsfläche auf einem Glied gebildet werden, das in das Gehäuse eingesetzt wird, von dem Gehäuse lösbar oder gegenüber diesem verstellbar ist, so daß das Volumen des Spiralkanals verändert werden kann.

Die Gehäuseabdeckung weist- eine axial nach innen gerichtete Büchse auf, die zu dem Gehäuse konzentrisch steht. An seinem inneren oder nahe an seinem inneren Ende weist die Büchse einen ringförmigen Flansch auf, der die Laufradkammer von dem Spiralkanal trennt und dazu dient, an seinem inneren Umfang den In-, nenrand des Spiralkanals zu begrenzen.

In bevorzugten Konstruktionsformen ist die Laufrad- oder Fließkammer am Innenende oder anschließend an das Innenende einer axial gerichteten zylindrischen Bohrung in dem Maschinengehäuse angeordnet, wobei das offene Außenende der Bohrung mit einer Abdeckung verschlossen wird, die einen axial nach innen gerichteten Stutzen aufweist, der konzentrisch zu der Bohrung in diese hineinragt. Der Stutzen hat an oder nahe an seinem Innenende einen ringförmigen Flansch, der zum Abtrennen der Laufradkammer von dem Spiralkanal dient und weiter dazu dient, an seinem Umfang den Innenrand des Durchgangskanals zu begrenzen. Der Stutzen kann von der Abdeckung: lösbar sein und in einigen Konstruktionsformen schließt er eine zentrische Öffnung in der Abdek- - kung. Diejenige Fläche des Stutzens, die axial von der Abdekkung weggerichtet ist, kann eine Aussparung aufweisen, um eine axial gerichtete Nabe des Laufrades aufzunehmen.

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is- ■

In den unmittelbar vorstehend erläuterten bevorzugten Konstruktionsformen ist der Spiralkanal in einer axial gerichteten Bohrung in dem Gehäuse zwischen einer diese Bohrung schließenden Abdeckung und einem Flansch auf einer Hülse angeordnet j die von der Abdeckung aus axial nach innen verläuft» Die sich allmählich ändernde Querschnittsfläche des Spiralka- .. nals zwisohen dem Flansch und der Abdeckung kann auf einer geeignet geformten Fläche auf der Abdeckung oder auf dem Flanscl oder auf beiden oder auf einer geeignet geformten Fläche auf einem Glied beruhen, das an der Innenseite der Abdeckung oder an der Außenseite des Flansches befestigt ist, der der Abdekkung gegenüberliegt. Die Querschnittfläche kann-auch auf geeignet geformten Flächen auf der Abdeckung und einem Glied beruhen, das an dem Flansch befestigt ist, oder umgekehrt oder auf geeignet geformten Flächen auf einem Glied, das die Hülse umgibt, oder auf einer geeignet geformten Fläche auf der Innenseite eines ringförmigen Gliedes, das zwischen dem Flansch und einer Abdeckung angeordnet ist und von der Abdeckung gehalten wird und gegenüber dieser verstellbar ist. Zum Verändern des ι Volumens des Spiralkanals können Abstandsringe zwischen das Gehäuse und den Flansch auf der Abdeckung eingesetzt oder herausgenommen werden und Abstanda?inge gleicher Stärke können zwischen die Abdeckung und die Hülse eingesetzt' oder herausgenommen werden.

Bei einigen Konstruktionsformen läßt sich das Volumen des Spiralkanals herabsetzen durch ein ringförmiges, den Raum ausfüllendes Glied, das auf die Hülse zwischen dem Flansch und der Abdeckung paßt und diese umgibt» _BAD ORIGINAL

909844/0928 _PatentansprUehe_s

Claims (16)

1528884 P at ent ans ρ r ü oh e

1.1 Umdrehungsmasciiine mit einem Laufradgehäuse mit einem Spiralkanal von in Umfangsrichtung zunehmendem Querschnitt, dessen größeres Ende durch das Gehäuse durchgeht, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Spiralkanal (15, 78) begrenzende Wand (18, 190) so geformt ist, daß sie mindestens teilweise den sich vergrößernden Querschnitt des Spiralkanals verursacht, und dadurch gekennzeichnet, daß diese Fläche auf einem in das Gehäuse eingesetzten Glied (19, 191) ausgebildet ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralkanal eine äußere, mit der Rotoraehse konzentrische Begrenzungswand aufweist und unter Umständen auch eine innere, mit der Rotorachse konzentrische Begrenzungswand.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,, daß die auf dem eingesetzten Glied (19) ausgebildete Begrenzungswand (18) axial gerichtet ist und vorzugsweise schraubenförmige Gestalt hat.

4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte, mit der geformten Grenzwand.(l8, 80 82) ausgebildete Glied (I9, 69) über eine zylindrische Bohrung (68) mit einem offenen Ende in das Gehäuse eingesetzt ist.

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5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Glied eine Abdeckung auf dieser offenen Bohrung (Fig. 6) ist..

6. Maschine nach Anspruch K, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Glied auf der Abdeckung (Fig. 1-5) angeordnet ist. " ■ .

7* Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, _Λ daß das eingesetzte Glied (19) zwischen der Abdeckung und der Bohrung (Fig. 1 - 5) angeordnet ist.*

8. Maschine nach irgendeinem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Grenzwand des Spiralkanals durch die Wand der zylindrischen Bohrung und/oder durch eine nach innen gerichtete Verlängerung derselben gebildet wird.

9. Maschine nach irgendeinem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Grenzwand des Spiralkanals zum mindesten teilweise durch ein in das Gehäuse eingesetztes Glied gebildet wird (Fig. 14).

10. Maschine nach irgendeinem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß eine innere Grenzwand des Spiralkanals auf einem in das Gehäuse eingesetzten Glied ausgebildet wird (EIg. 1, 3 und 6).'

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11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Grenzwand auf dem eingesetzten Glied zu der Rotorachse spiralförmig ist (Figo l6 und 17)»

12. Maschine nach irgendeinem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß das"eingesetzte Glied (12) mit der geformten, den Spiralkanal begrenzenden Wand von dem Gehäuse lösbar ist. . -

13» Maschine nach irgendeinem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Glied (19, 96) mit. der geformten, den Spiralkanal begrenzenden Wand axial ver- * stellbar ist. -

14. Maschine nach Anspruch IJ, gekennzeichnet durch mindestens eine Unterlegscheibe (24, 25) zwischen dem eingesetzten Glied mit der geformten Begrenzungswand und dem Gehäuse zum Festlegen der axialen Stellung des eingesetzten Gliedes.

15«, Maschine nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine von dem Spiralkanal (78) in einem axialen Abstand stehende Rotorkammer (70) und einen ringförmigen Durchgangskanal (79)\»d/er die Rotorachse umgibt und die Rotorkammer mit demSpiralkänal (Fig. 6 - IJ) verbindet.

16." . Maschine nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine axial ver-

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laufende, zylindrische äußere Gehäusewand (33) mit einer Bohrung (35) aufweist, die mit dem größeren Ende des Spiralkanals in Verbindung steht, eine innere zylindrische Gehäusewand (3*0* die mit der äußeren Gehäusewand koaxial ist, aber einen kleineren Durchmesser aufweist und mit einer Öffnung (36) versehen ist zur Verbindung mit dem Auge eines Laufrades in dem Gehäuse,und eine ringförmige, von der äußeren Gehäusewand zu der inneren Gehäusewand verlaufende Verbindungsfläche (37)* ^s° daß die Öffnungen auf sich axial gegenüberliegenden Seiten liegen. | (Fig. 3 - 13).

17» Maschine nach Anspruch 1.6., dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der äußeren Gehäusewand über der innenan Gehäusewand liegt und ein mit der Öffnung in der inneren Gehäusewand in Verbindung stehender Durchgang durch die äußere Gehäueewand hindurchtritt.