DE102013222047B3 - Rotary wing machine - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird eine Drehflügelmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Wandlung von thermischer Energie eines Gases in ein Antriebsmoment, mit einem Rotor (R), radial beweglich im Rotor (R) gelagerten Flügeln (F), einer den Rotor (R) umgebenden Arbeitskammer mit die Arbeitskammer seitlich begrenzenden Seitenwänden (ST) und einer dazwischen liegenden, den Rotor (R) umgebenden Innenfläche (IF), wobei Öffnungen für den Zu- und/oder der Ablauf (ZU, AB) in wenigstens einer der Seitenwände (ST) angeordnet sind, wobei der Rotor (R) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und der Radius des Rotors (R) in Richtung einer Seitenwand (ST) mit Zu- und/oder Ablauf abnimmt.A rotary vane machine for a motor vehicle is described, in particular for converting thermal energy of a gas into a drive torque, with a rotor (R), blades (F) mounted radially movably in the rotor (R), a working chamber surrounding the rotor (R) with the Working chamber laterally delimiting side walls (ST) and an inner surface (IF) lying in between, surrounding the rotor (R), with openings for the inlet and / or outlet (ZU, AB) being arranged in at least one of the side walls (ST), wherein the rotor (R) is rotationally symmetrical and the radius of the rotor (R) decreases in the direction of a side wall (ST) with inflow and / or outflow.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehflügelmaschine nach der Art von Anspruch 1.The present invention relates to a rotary wing machine according to the type of claim 1.
In Kraftfahrzeugen dienen Drehflügelmaschinen in Form von Flügelzellenexpandern der Wandlung von thermischer Energie in mechanische Energie, in ein Antriebsmoment. Bekannte Flügelzellenexpander weisen einen zylindrischen Rotor auf, der umfangsseitig eine Anzahl radial beweglicher Flügel aufweist. Der Rotor mit den Flügeln ist drehbar in einem Gehäuse gelagert, welches eine den Rotor umgebende Arbeitskammer bildet. Die radial beweglichen Flügel teilen die Arbeitskammer in einzelne Zellen. Die den Rotor umgebende Arbeitskammer ist bspw. elliptisch ausgebildet.In motor vehicles, rotary vane machines in the form of vane expanders serve to convert thermal energy into mechanical energy into a drive torque. Known vane cell expanders have a cylindrical rotor which has a number of radially movable wings on the circumference. The rotor with the wings is rotatably mounted in a housing which forms a working chamber surrounding the rotor. The radially movable vanes divide the working chamber into individual cells. The working chamber surrounding the rotor is, for example, elliptical.
Das den Flügelzellenexpander treibende Medium wird über einen der Kammer zugeordneten Zulauf zugeführt und verlässt die Arbeitskammer über einen Auslass. Das Medium treibt über die einzelnen Zellen den Rotor durch die in den Zellen auf die Flügelflächen ausgeübte Druckkräfte bzw. die Druckdifferenz zwischen dem vorlaufenden und dem nachlaufenden Flügel. Entsprechend ist der Zulauf in einem Kammerbereich angeordnet, in welchem die Oberfläche des Rotors einen geringen Abstand zur Innenfläche der Kammer aufweist. Entsprechend ist der Auslass in einem sich erweiternden Umfangsbereich der Arbeitskammer angeordnet.The medium driving the vane cell expander is supplied via an inlet assigned to the chamber and leaves the working chamber via an outlet. The medium drives the rotor via the individual cells through the pressure forces exerted in the cells on the wing surfaces or the pressure difference between the leading and trailing wings. Accordingly, the inlet is arranged in a chamber region in which the surface of the rotor has a small distance to the inner surface of the chamber. Accordingly, the outlet is arranged in a widening peripheral region of the working chamber.
Der Zulauf und/oder Auslass kann radial angeordnet sein, d. h. die radiale Innenfläche der Kammer weist eine entsprechende Öffnung auf. Die
Eine Drehflügelmaschine mit seitlich in die Arbeitskammer mündenden Zu- und Abflussöffnungen ist aus der
Aus der
Die
Aus aus der
Aus der
Aus der
Es liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Flügelzellenexpander in gegenüber den bekannten Lösungen verbesserter Form bereitzustellen.It is the object of the invention to provide a vane cell expander in relation to the known solutions of improved form.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen Flügelzellenexpander mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of this object is achieved by a vane cell expander with the features of claim 1. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Gemäß der Erfindung ist eine Drehflügelmaschine vorgesehen mit einem Rotor, radial beweglich im Rotor gelagerten Flügeln, einer den Rotor umgebenden Arbeitskammer mit parallelen Seitenwänden und einer dazwischen liegenden Innenfläche, wobei Öffnungen für den Zu- und/oder der Ablauf in wenigstens einer der Seitenwände angeordnet sind, wobei der Rotor rotationssymmetrisch ausgebildet ist und der Radius des Rotors in Richtung Seitenwand mit Zu- und/oder Ablauf abnimmt.According to the invention, a rotary vane machine is provided with a rotor, radially movably mounted wings in the rotor, a working chamber surrounding the rotor with parallel side walls and an inner surface therebetween, with openings for the inlet and / or the outlet being arranged in at least one of the side walls , wherein the rotor is rotationally symmetrical and the radius of the rotor decreases in the direction of the side wall with inlet and / or outlet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Zu- und Abläufe in einer Seitenwand angeordnet und der Rotor weist einen stetig von der Seitenwand mit den Zu- und Abläufen zu der gegenüberliegenden Seitenwand zunehmenden Radius auf.According to one embodiment of the invention, the inlets and outlets are arranged in a side wall and the rotor has a steadily increasing from the side wall with the inlets and outlets to the opposite side wall radius.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung, bei der Zu- und Ablauf in einer Seitenwand angeordnet sind (Umkehrspülung), ist der Rotor kegelförmig ausgebildet, und zwar mit einem von der Seitenwand mit den Zu- und Abläufen in Richtung der gegenüberliegenden Seitenwand zunehmenden Radius.According to a preferred embodiment of this embodiment of the invention, are arranged in the inlet and outlet in a side wall (reverse flushing), the rotor is conical, with a radius increasing from the side wall with the inlets and outflows in the direction of the opposite side wall ,
Bei einer Ausführungsform der Erfindung mit Zu- und Abläufen in den beiden gegenüberliegenden Seitenwänden ist vorgesehen, dass der Rotor in der Mitte seinen größten Radius aufweist und der Radius zu beiden Seiten hin abnimmt. Bevorzugt ist der Radius einer solchen Ausgestaltung ballig, tonnenförmig ausgeführt. Insbesondere weisen beide an den Seitenwänden anliegenden Stirnseiten des Rotors den gleichen Radius auf.In an embodiment of the invention with inlets and outlets in the two opposite side walls, it is provided that the rotor has its largest radius in the middle and the radius decreases towards both sides. Preferably, the radius of such an embodiment is crowned, barrel-shaped. In particular, both sides of the rotor adjacent the side walls of the same radius.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht einen Expander vor, mit einem den Rotor umgebenden ovalen, bspw. elliptischen Gehäuseteil, welches die mit den radialen Enden der Flügel zusammenwirkende Innenfläche aufweist. Die Öffnungen der miteinander zusammenwirkenden Zu und Abläufe sind jeweils gegenüberliegend in den Seitenwänden angeordnet. Durch die ovale Form des mittleren Gehäuseteils und die zentrische Anordnung des Rotors in der so gebildeten Arbeitskammer weist der Expander einen oberen und einen unteren Expansionstrakt mit jeweils zusammenwirkenden Zu- und Ablauföffnungen in den gegenüberliegenden Seitenwänden auf. Dies bewirkt eine im Wesentlichen axiale Durchströmung des Expanders.A preferred embodiment provides an expander, with an oval, eg elliptical housing part surrounding the rotor, which has the inner surface cooperating with the radial ends of the vanes. The openings of the interacting feeds and drains are respectively arranged opposite one another in the side walls. Due to the oval shape of the middle housing part and the centric arrangement of the rotor in the working chamber thus formed, the expander has an upper and a lower expansion tract, each with cooperating inlet and outlet openings in the opposite side walls. This causes a substantially axial flow through the expander.
Durch die Radiusreduktion auf der Seite des Rotors, welche an der Seitenwand mit dem Zu- und/oder Ablauf anliegt, ist es möglich, die Öffnungen des Zulauf und des Ablauf mit geeigneter Querschnittsfläche zu realisieren.By the radius reduction on the side of the rotor, which rests against the side wall with the inlet and / or outlet, it is possible to realize the openings of the inlet and the outlet with a suitable cross-sectional area.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung liegt insbesondere auch darin, dass große Öffnungsquerschnitte nicht zwingend an der zwischen den Seitenwänden liegenden Innenfläche der Arbeitskammer angeordnet sein müssen – radial angeordnete Steueröffnungen. Der Verschleiß der Flügel wird so reduziert. Ferner ist das Expandergehäuse einfacher zu gestalten, was eine Kostenreduktion ergibt.The advantage of the embodiment according to the invention lies in particular in the fact that large opening cross-sections need not necessarily be arranged on the inner surface of the working chamber lying between the side walls - radially arranged control openings. The wear of the wings is reduced. Furthermore, the expander housing is easier to design, resulting in a cost reduction.
Des Weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand der Zeichnungen.Furthermore, the explanation of an embodiment of the invention with reference to the drawings.
Zwischen den beiden Seitenteilen ST ist ein eine ovale, bspw. elliptische Innenfläche IF aufweisendes Kammerteil KT angeordnet. Die Flügel F des Rotors R liegen während der Rotation dichtend gleitend an der Innenfläche des Kammerteils KT an. Während der Rotation des Rotors R werden die Flügel F entweder durch einen nicht dargestellten Steuermechanismus (z. B. Federelemente, Druckbeaufschlagung) oder durch Magnetkräfte radial nach außen gegen die Innenfläche IF gedrückt. Die Flügel F teilen so die Arbeitskammer in einzelne Zellen.Between the two side parts ST an oval, for example. Elliptical inner surface IF exhibiting chamber part KT is arranged. The blades F of the rotor R are sealingly sliding against the inner surface of the chamber part KT during rotation. During rotation of the rotor R, the vanes F are urged radially outwardly against the inner surface IF either by a control mechanism, not shown (eg spring elements, pressurization) or by magnetic forces. The wings F thus divide the working chamber into individual cells.
Ein Seitenteil ST weist die Öffnungen der beiden Zuläufe für den oberen und den unteren Expansionstrakt auf. Das gegenüberliege Seitenteil ST weist die den beiden Expansionstrakten zugeordneten Öffnungen der Abläufe AB auf. Erkennbar sind die Öffnungen des Zulaufes ZU in dem Bereich angeordnet, in dem der Rotor R einen geringen Abstand zu der Innenfläche IF des Kammerteils KT aufweist. Die Öffnungen der Abläufe AB im gegenüberliegenden Seitenteil ST sind dem Bereich zugeordnet, in welchem die Außenkontur der Rotor R einen größeren Abstand zur Innenfläche IF des Kammerteils aufweist, also das Arbeitsfluid eine Expansion durchgeführt hat. Die Öffnung des Ablaufes AB weist eine größere Fläche auf als die des Zulaufes ZU, da das Gas eine Expansion erfahren hat. Die Öffnungen des Zu- und des Ablaufes ZU, AB erstrecken sich innerhalb eines Sektors entlang der Kontaktlinie Rotor R, Seitenteil ST. Die Unterkannte der Öffnung des Ablaufes AB ist somit bis an den Radius des Rotors R heruntergezogen. Der Radius des Rotors R im Bereich des Seitenteils ST ist in
Der Schnitt durch den Expander nach
Der Schnitt durch den Expander nach
Durch die ballige- bzw. tonnenförmige Kontur des Rotors R können die Öffnungen der Zu- und der Abläufe ZU, AB in den Seitenteilen großflächiger ausgeführt werden als bei einem rein zylindrischen Rotor. Da der Radius der rotationssymmetrischen Rotors R an dem die Öffnung des Zu- bzw. Ablaufes ZU, AB aufweisenden Seitenteils ST geringer ist wie in der Mitte des Rotors, kann die Öffnung des Zu- und des Ablaufes ZU, AB im Seitenteil bis zur Oberkante des Rotors heruntergezogen sein.Due to the spherical or barrel-shaped contour of the rotor R, the openings of the inlets and outlets ZU, AB can be made larger in the side parts than in a purely cylindrical rotor. Since the radius of the rotationally symmetric rotor R at the opening of the inlet and outlet to AB, AB having side part ST is lower than in the middle of the rotor, the opening of the inlet and the outlet ZU, AB in the side part to the top of the Rotor pulled down.
In den Figuren ist dargestellt, dass die beiden Seitenteile ST das zwischenliegende Kammerteil KT umgeben und über mehrere die Seitenteile durchgreifende Verschraubungen fixieren.In the figures, it is shown that the two side parts ST surround the intermediate chamber part KT and fix it via a plurality of screw connections which engage through the side parts.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
- WW
- Wellewave
- RR
- Rotorrotor
- FF
- Flügelwing
- KTKT
- Kammerteilchamber member
- IFIF
- Innenflächepalm
- STST
- Seitenteilside panel
- ZUTO
- Zulauf, ÖffnungInlet, opening
- ABFROM
- Ablauf, ÖffnungDrain, opening
- DKTSTDKTST
- Dichtung Kammerteil-SeitenteilSeal chamber part side part
- DRSTDRST
- Dichtung Rotor-SeitenteilSeal rotor side panel
- KABKAB
- Kanal Ablauf im SeitenteilChannel drain in the side panel
- KZUKZU
- Kanal Zulauf im SeitenteilChannel inlet in the side part
Claims (7)
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Owner name: MAGNA POWERTRAIN GMBH & CO KG, AT Free format text: FORMER OWNER: MAGNA POWERTRAIN AG & CO. KG, LANNACH, AT |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: RAUSCH, GABRIELE, DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |