DE1011896B - Rotary piston machine - Google Patents

Description

Drehkolbenmaschine Es sind bereits Drehkolbenmaschinen bekannt, deren Arbeitsräume durch zwei konzentrische Kugelflächen und die Mantelflächen zweier kegelförmiger Läufer begrenzt sind und deren Läuferachsen schräg zueinander stehen und sich im Mittelpunkt der Kugel treffen.Rotary piston machine There are already known rotary piston machines whose Working spaces with two concentric spherical surfaces and the outer surfaces of two conical rotor are limited and the rotor axes are inclined to each other and meet in the center of the sphere.

Die Erfindung besteht nun darin, daß beide Läufer in einem Drehzahlverhältnis 11-1/1a2 = 1:2, 2:3, 3:4 usw. zueinander stehen und die Mantelfläche des einen Läufers die Form eines sphärischen Trochoidenkegels besitzt, während der Gegenläufer über feste Anlagekanten ständig abdichtet.The invention consists in the fact that both rotors are in a speed ratio of 11-1 / 1a2 = 1: 2, 2: 3, 3: 4 etc. to each other and the outer surface of one of the rotors has the shape of a spherical trochoidal cone, while the counter-rotator is about permanently seals fixed contact edges.

Durch diese erfinderische Lehre wird erreicht, daß die ständige Anlage an festen Mantellinien bzw. Mantelkanten des einen Läufers stattfindet und daß an dieser Stelle schmale Dichtleisten radial eingebaut werden können, die für die Funktion der Maschine wesentlich sind und die Genauigkeitsansprüche an die übrigen Flächen herabsetzen. Bei den bekannten Drehkolbenmaschinen, die eingangs erwähnt sind, ergeben sich derart günstige Voraussetzungen für das dichte Abgrenzen der wechselnden Arbeitsräume nicht. Üblicherweise werden diese radialen Dichtleisten eine Breite von einigen -Millimetern aufweisen. Um nun die Anlage der Dichtleiste über ihre gesamte Breite zu verteilen und damit die Abnutzung herabzusetzen, wird zweckmäßig die sphärische Begrenzung des Trochoidenläufers derart abgewandelt, daß eine Parallelkurve zu der sphärischen Trochoide erzeugt wird. Durch den Abstand der Parallelkurve von der Grundkurve kann ein Auswandern der Dichtkante in dem gewünschten Maß erzielt werden. Außerdem kann die sphärische Trochoide durch Kreisbogen ersetzt werden. Die Dichtkanten des Gegenläufers müssen sich dann senkrecht zu seinem Kegelmäntel bewegen.This inventive teaching ensures that the permanent system takes place on fixed surface lines or jacket edges of a runner and that on At this point, narrow sealing strips can be installed radially, which is essential for the function of the machine are essential and the accuracy requirements for the other surfaces reduce. In the known rotary piston machines, which are mentioned at the beginning, result such favorable conditions for the tight demarcation of the changing work spaces not. Typically, these radial sealing strips will have a width of a few -Millimeters. To now the plant of the sealing strip over its entire width to distribute and thus reduce the wear, the spherical is expedient Limitation of the trochoid runner modified so that a parallel curve to the spherical trochoid is generated. The distance between the parallel curve and the Basic curve, a drifting of the sealing edge to the desired extent can be achieved. In addition, the spherical trochoid can be replaced by arcs. The sealing edges of the counter-rotor must then move perpendicular to its cone surface.

Die zeichnerische Darstellung der Läuferformen ist dadurch erschwert, daß die Kugelflächen mit den Konturen des Trochoidenläufers und des Gegenläufers sich nicht abwickeln lassen und daher nicht maßgetreu in der Ebene wiedergegeben werden können. Die Entstehung der Läuferform ist wie folgt zu beschreiben: Fig. 1 zeigt bei 1 die Achse des Trochoidenläufers und bei 2 die um den Winkel a hierzu geneigte Achse des Gegenläufers. Um den Achsenschnittpunkt 3 liegt eine Kugel vom Radius r, die in der Figur als Kreis 6 erscheint. Mit der Achse 2 über den Hebelarm 4 ist der Schreibstift 5 fest verbunden. Beim Umlaufen der Kugel 6 um die Achse 1 und gleichzeitigem Umlauf des Schreibstiftes 5 um die Achse 2 werden auf der Kugeloberfläche sphärische Kurven erzeugt, die in allen den Fällen in sich geschlossene Linienzüge ergeben, in denen das Drehzahlverhältnis der Läufer 111/1a2 = 1 : 2, 2 : 3, 3 : 4 usw. beträgt. Diese auf der Kugelfläche entstehenden Kurven sind n-bogige sphärische Trochoiden. Je nach dem Übersetzungsverhältnis n1/112 kann an Stelle des einen Schreibstiftes 5 eine unterschiedliche Anzahl von erzeugenden Punkten am Läufer 2 angebracht werden, die beim Umlauf auf der gleichen Kurve bleiben.The graphic representation of the rotor shapes is made more difficult by the fact that the spherical surfaces with the contours of the trochoid rotor and the counter rotor cannot be developed and therefore cannot be reproduced true to size in the plane. The origin of the runner shape is to be described as follows: FIG. 1 shows at 1 the axis of the trochoid runner and at 2 the axis of the counter runner inclined by the angle α relative thereto. A sphere of radius r, which appears as a circle 6 in the figure, lies around the axis intersection 3. The pen 5 is firmly connected to the axis 2 via the lever arm 4. When the ball 6 revolves around the axis 1 and the pen 5 revolves around the axis 2 at the same time, spherical curves are generated on the surface of the sphere, which result in closed lines in all cases in which the speed ratio of the rotors 111 / 1a2 = 1: 2, 2: 3, 3: 4, etc. These curves arising on the spherical surface are n-arched spherical trochoid. Depending on the transmission ratio n1 / 112, a different number of generating points can be attached to the rotor 2 in place of the one pen 5, which points remain on the same curve during rotation.

Von der auf der Kugelfläche dargestellten sphärischen Trochoide werden die Mantellinien zum Kugelmittelpunkt gezogen, die in ihrer Gesamtheit die wellige Kegelfläche des Trochoidenläufers bilden. Die Form des Gegenläufers zwischen den Anlagekanten ist die des mit dem Trochoidenläufer kämmenden Kegelzahnrades (-hüllfläche des Trochoidenläufers). Je nach dem gewünschten Verdichtungsverhältnis kann die Mantelfläche des Gegenläufers sich von dieser Kegelradflanke mehr oder weniger entfernen.From the spherical trochoid shown on the spherical surface the surface lines drawn to the center of the sphere, which in their entirety are wavy Form the conical surface of the trochoid runner. The shape of the counter rotation between the The contact edge is that of the bevel gear (envelope surface of the trochoid runner). Depending on the desired compression ratio, the The circumferential surface of the counter-rotor moves more or less away from this bevel gear flank.

- Fig. 2 bis 6 zeigen Beispiele für verschiedene Formen und Stellungen derartiger sphärischer Trochoidenläufer und Gegenläufer. Die Bezeichnungen stimmen mit den zur Erklärung der Fig. 1 angegebenen Nummern überein. Es tritt lediglich an Stelle des mit der Achse 2 verbundenen Hebelarmes 4, der den Schreibstift aufträgt, eine Gegenkugel 4 mit den Anlagepunkten 5.- Figures 2 to 6 show examples of different shapes and positions such spherical trochoid runners and counter runners. The names are correct with the numbers given to explain FIG. 1. It just occurs instead of the lever arm 4 connected to the axis 2, which applies the pen, a counter ball 4 with the contact points 5.

Fig.2 zeigt ein Läuferpaar, das einem Drehzahlverhältnis von 2 : 3 entspricht in der Stellung, die auf der linken Seite die größte Arbeitskammer aufweist. Die beiden übrigen Kammern der Maschine treten in einer Zwischengröße in Erscheinung.Fig. 2 shows a pair of rotors, which have a speed ratio of 2: 3 corresponds to the position that has the largest working chamber on the left. The two other chambers of the machine appear in an intermediate size.

Fig.3 zeigt die gleiche Maschine in der gleichen Phase, wobei die größte Arbeitskammer auf der Vorderseite dargestellt ist.Fig.3 shows the same machine in the same phase, the largest working chamber is shown on the front.

Fig. 4 zeigt wiederum die gleiche Maschine, jedoch in einer Stellung, die auf der linken Seite die kleinste Kammergröße erkennen läßt, während Fig.5 die in Fig.4 angedeutete Maschine in der Seitenansicht zeigt. Der Vergleich zwischen der maximalen Kammergröße (Fig. 3) und der minimalen (Fig. 5) veranschaulicht die sehr weitgehende Verdichtungsmöglichkeit. In Fig. 6 ist eine ähnliche Maschine wiedergegeben, die bei einem Drehzahlverhältnis von 2 : 1 entsteht. Die sphärische Trochoide liegt auf der Kugel 6, die sich um die Achse 1 dreht, während der Gegenläufer 4 mit dem erzeugenden Punkt 5 um die Achse 2 rotiert. Die Darstellung zeigt auf der linken Seite die größte und auf der rechten Seite die kleinste Kammeröffnung.FIG. 4 again shows the same machine, but in a position which shows the smallest chamber size on the left, while FIG. 5 shows the machine indicated in FIG. 4 in a side view. The comparison between the maximum chamber size (Fig. 3) and the minimum (Fig. 5) illustrates the very extensive possibility of compression. A similar machine is shown in FIG. 6 , which is produced at a speed ratio of 2: 1. The spherical trochoid lies on the ball 6, which rotates around the axis 1, while the counter-rotor 4 with the generating point 5 rotates around the axis 2. The illustration shows the largest chamber opening on the left and the smallest on the right.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine schrägachsige Drehkolbenmaschine gemäß der Erfindung, bei der ein Drehzahlverhältnis von 2:3 der beiden Läufer gewählt ist. Es bezeichnet wiederum 1 die Achse bzw. Welle des ersten Läufers, 2 die Welle des zweiten Läufers, 3 den Kugelmittelpunkt. Bei 6 ist die äußere Kugelschale zu erkennen, während die innere Kugelfläche mit 7 bezeichnet ist. Der Winkel zwischen den Achsen ist als x eingetragen. In der oberen Kammer 8 ist in dem dargestellten Zustand das maximale Volumen eingeschlossen. Die Kegelradinnenverzahnung 9 erzeugt den unterschiedlichen Antrieb der beiden Läufer. Das schematisch angedeutete Gehäuse 10 trägt die beiden Lagerstellen.7 shows an exemplary embodiment for an oblique-axis rotary piston machine according to the invention, in which a speed ratio of 2: 3 of the two rotors is selected is. Again, 1 designates the axis or shaft of the first rotor, 2 the shaft of the second runner, 3 the center of the sphere. At 6 the outer spherical shell is closed recognize, while the inner spherical surface is denoted by 7. The angle between the axes is entered as x. In the upper chamber 8 is shown in the State the maximum volume included. The internal bevel gear 9 generated the different drive of the two runners. The schematically indicated housing 10 carries the two bearings.

Die Steueröffnungen für das Arbeitsmittel sind nicht angegeben, sie können in einem der Läufer, auf der inneren oder äußeren Kugelfläche, in den Kegelmantelflächen oder in einem oder mehreren zusätzlichen stehenden oder mit umlaufenden Steuerschiebern angeordnet werden.The control openings for the work equipment are not specified, they can in one of the runners, on the inner or outer spherical surface, in the conical surface or in one or more additional vertical or rotating control spools to be ordered.

Die Größe der Kanäle und der Steueröffnungen richtet sich ebenso wie die Steuerzeiten nach dem vorgesehenen Verwendungszweck der Maschine.The size of the channels and the control openings are also determined as well the timing according to the intended use of the machine.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Drehkolbenmaschine, deren Arbeitsräume durch zwei konzentrische Kugelflächen und die :Mantelflächen zweier kegelförmiger Läufer begrenzt sind, deren Achsen schräg zueinander verlaufen und sich im Kugelmittelpunkt treffen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Läufer (4, 6) in einem Drehzahlverhältnis n./n2 = 1 : 2, 2 : 3, 3 : 4 usw. zueinander stehen und die Mantelfläche des einen Läufers die Form eines sphärischen Trochoidenkegels besitzt, während der Gegenläufer über feste Anlagekanten ständig abdichtet. PATENT CLAIMS: 1. Rotary piston machine, the working spaces of which are limited by two concentric spherical surfaces and the: lateral surfaces of two conical rotors, the axes of which are inclined to each other and meet in the center of the sphere, characterized in that both rotors (4, 6) in a speed ratio n. / n2 = 1: 2, 2: 3, 3: 4 etc. are in relation to one another and the outer surface of one rotor is in the form of a spherical trochoidal cone, while the counter-rotor is permanently sealed by fixed contact edges. 2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des einen Läufers (6) als Parallelfläche zu einem sphärischen Trochoidenkegel ausgeführt ist und die abdichtende Anlage des Gegenläufers (4) auf einer Breite wandert, die der Breite des radialen Dicht-Streifens entspricht. 2. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the lateral surface of one rotor (6) is a parallel surface is designed to a spherical trochoidal cone and the sealing system of the Opposite rotor (4) migrates over a width that is the width of the radial sealing strip is equivalent to. 3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Trochoidenläufers (6) durch Stücke von Kreiskegelmänteln ersetzt ist, wobei die Dichtleisten des Gegenläufers (4) sich normal zu dessen Kegelmantel bewegen können. 3. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the The outer surface of the trochoid runner (6) is replaced by pieces of circular cone shells is, wherein the sealing strips of the counter-rotor (4) are normal to its cone surface can move. 4. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dünnwandige und elastisch nachgiebige Dichtelemente in den anliegenden Mantelkanten und/ oder in den sphärischen Flächen der inneren und äußeren Kugelschale (6, 7, Abb. 7) vorgeg1eheal sind. 4. Rotary piston machine according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that thin-walled and elastically resilient sealing elements in the adjacent Jacket edges and / or in the spherical surfaces of the inner and outer spherical shell (6, 7, Fig. 7) are provided. 5. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das, "das übersetzungsgetriebe durch eine Kegelradieenverzahnung (9) gebildet ist. 5. Rotary piston machine according to one of the claims 1 to 4, characterized in that, "the transmission gear through a bevel gear (9) is formed. 6. Drehkolbenmaschine nach einem der Anspräche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle und Steueröffnungen zum Durchsatz ,des Arbeitsmittels von den inneren und/oder äußeren Kugelflächen übersteuerbar sind. 6. Rotary piston machine according to one of claims 1 to 5, thereby characterized in that the channels and control openings for throughput, the working medium can be overridden by the inner and / or outer spherical surfaces. 7. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle und Steueröffnungen zum Durchsatz des Arbeitsmittels durch zusätzliche feststehende oder umlaufende Steuerschieber steuerbar sind. B. Drehkolbenmaschine nach einem der Anspräche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet das il#,y,,e Kegelflächen beider Läufer (4, 6) in bestimer Form gewellt sind, so daß mehrere feste Man1` el-# linien des einen Läufers ständig am anderen Iät'xfer anliegen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 878 755; österreichische Patentschriften Nr.156262, 139;732, 70 990; britische Patentschrift Nr. 689 871; USA.-Pätentschrift Nr. 2 204 760.7. Rotary piston machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the channels and control openings for the throughput of the working medium can be controlled by additional fixed or rotating control slides. B. rotary piston machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the il #, y ,, e conical surfaces of both rotors (4, 6) are corrugated in a certain shape so that several fixed Man1` el- # lines of one rotor are constantly on other Iät'xfer concern. Documents considered: German Patent No. 878 755; Austrian Patent Nos. 156262, 139; 732, 70 990; British Patent No. 689,871. U.S. Patent No. 2,204,760.