DE2059965B2 - Rotationskolbenmaschine der Trochoidenbauart - Google Patents
Rotationskolbenmaschine der TrochoidenbauartInfo
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Description
darin, daß be' einem solchen Paarungssystem die Die Fig. 1 und la zeigen ein Beispiel für die
Mittelpunkte der kreisbogenförmigen Kontur der Paarung Trochoide mit äußerer Hüilkurve, Es ist
Radialdichileisten in den sogenannten Simultanpunk- hier die einfachste Trochoide, nämlich die Epiten
der Irochoide, d. h. im Schnittpunkt von Tro- trochoide 2 : I gewählt. Die Epitrochoiden- und
choide und Hüllkurve, liegen. Die Parallclkurve zur 5 Hypotrochoiden-Bezeichnungen sind dem Buch · Ein-Troehoide
und die Parallelkurve zur Hüllkurve liegen teilung der Rotationskolbenmaschinen« von F. Wa.ι
beide auf der gleichen Seite, d. h. beide entweder kel, erschienen in Stuttgart 1963, entlehnt. Die Figuinnerhalb
oder außerhalb der exakten Kurve. Auf ren dienen lediglich zur Erläuterung der Zusammenweicher
Seite der Kurve die beiden Parallelkurven hänge — sie sollen die wirklichen Größenverhältnisse
verlaufen, hängt davon ab, in welcher Richtung die io weder hinsichtlich der absoluten Spaltbreite noch
Radiaidichtleisten von der Trochoide aus gesehen hinsichtlich der Größe der einzelnen Äquidistantenangeordnet
sind, nämlich innerhalb oder außerhalb Abstände festlegen,
der Tun hoide. Die Epitrochoide 2 : 1 ist in der Fi g. 1 strichpunk-
der Tun hoide. Die Epitrochoide 2 : 1 ist in der Fi g. 1 strichpunk-
Inio^edessen verlaufen gemäß λ eiterer Ausbildung tiert eingezeichnet und mit T1 bezeichnet. Zu dieser
der r-lindung bei Rotationskolbenmaschinen mit 15 geometrisch exakten Trochoide ist die zugehörige
inner.·:- '-lüllkurve beide Parallelkurven radial außer- äußere Hüllkurve Ha ebenfalls strichpunktiert darhalb
lL·;· Trochoide bzw. deren Hüllkurve. gestellt Die äußere Hüllkurve besteht aus zwei Hüll-
Bci Rotationskolbenmaschinen mit äußerer Hüll- kurvenästen, von denen bei der hier dargestellten
kurv..' dagegen verlaufen beide Parallelkurven radial Epitrochoide 2:1 der rechte Hüllkurvenast mit der
innerhalb der Trochoide bzw. deren Hüll' urve. 20 eigentlichen Epitrochoide zusammenfällt. Aus diesem
Die beiden vorstehend genannten Fälle haben Gül- Grunde ist im rechten Teil der F i g. 1 die Bezeich-
tigkcit unabhängig davon, ob Epitrochoiden oder nung der äußeren Hüllkurve in Klammer^ hinter die
Hypotrochoiden betrachtet werden. Parallelkurven- Bezeichnung T1 der Epitrochoide gesetzt. Wie schon
züee die außerhalb der geometrisch exakten Kurve erwähnt, sind Trochoide T1 und äußere Hüllkurve fl»
verlauten, seien nachstehend als »Plus-Äquidistanten« 25 geometrisch exakte Kurvenzüge. Bei der hier gewähl-
be/.eichnet, Parallelkurvenzüge innerhalb der geo- ten Paarung liegen die Radialdichtleisten D im
metrisch exakten Kurve als »Minus-Äquidlstanten«. wesentlichen außerhalb der Epiüochoide. Aus diesem
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß der Spalt Grunde werden auf der gegenüberliegenden Seite,
zwischen Mantel und Kolben sehr klein gehalten, ako d. h. innerhalb der Epitrochoide. Parallelkurven für
eine hohe Verdichtung erreicht werden kann, daß 30 die Begrenzungen von Mantel und Kolben konstruiert,
dabei aber die Radialdichtleiste mit ausreichender Die Parallelkurve für den Mantel ist als ausgezogene
Stärke und exakter Rundung ihrer Querschnittskontur Linie eingezeichnet und mit G1 gekennzeichnet. Sie
ausgeführt werden kann. Infolge der Lage des Mittel- verläuft in dem Abstand — äi; von der äußeren Hüllpunktes
der kreisbogenförmigen Dichtleistenkontur kurve ΗΛ bzw. Epitrochoide T1. Die zweite Parallelim
Simultanpunkt läuft die Dichtleiste auf exakter 35 kurve stellt die Begrenzungslinie für den Kolben dar.
Bahn und isi Keinen störenden Schwankungen unter- Sie ist gestrichelt eingezeichnet und mit K1 bezeichworfen.
D^j Dichtleistenabnutzung ist daher völlig net. Sie verläuft im Abstand —äK von der Epigleichmäßig
und eine Beschädigung und Zerstörung trochoide T1. Die Bezeichnung —äK bzw. —äo soll
der Dichtleiste werden vermieden. Der Erfindungs- durch ihr Vorzeichen zum Ausdruck bringen, daß es
gedanke läßt sich konstruktiv leicht durchführen und 40 sich in diesem Falle um die oben schon genannten
ist ohne weiteres bei allen Trochoidenformen, d. h. »Minus-Äquidistanten« handelt.
Epitrochoiden und Hypotrochoiden jeder Ordnung, Aus der vergrößerten Darstellung der F i g. 1 a ist und ebenso bei jedem Paarungssystem, d. h. sowohl ersichtlich, daß die Querschnittskontur der Radialbei Trochoiden mit äußerer Hüllkurve als auch bei dichtleiste D an ihrem Ende kreisbogenförmige ab-Trochoiden mit innerer Hüllkurve, anwendbar. Das 45 gerundet ist. Der Mittelpunkt des Kreisbogens bzw. Abdichtsystem wird in keiner Weise gestört. Ein die Achse der Dichtleistenrundung verläuft durch den weiterer Vorteil besteht darin, daß die einander züge- Simultanpunkt S und liegt somit auf der exakten Epiordneten Bauteile — Mantel und Kolben — mit trochoide. Der Radius der Dichtleistenrundi-ng entihren unterschiedlichen, aber mit gleichen Vorzeichen spricht genau der größeren Äquidistanten des Parversehenen Äquidistanten auf der gleichen Schleif- 50 aüeikurvenpaares, in diesem Fall der Kolben-Äquimaschine herstellbar sind. Als Anwendungsbeispiele distanten — ä.. Als effektiver Spalt A verbleibt somit für derartige Rotationskolbenmaschinen können nur noch die Differenz zwischen den beiden Aqui-Brennkraftmaschinen, Pumpen oder Dampfmaschinen distanten äf-. und ä.;. Dieser Spalt kann somit sehr jeder Größe genannt werden. klein gehalten werden; dabei kann aber trotzdem die
Epitrochoiden und Hypotrochoiden jeder Ordnung, Aus der vergrößerten Darstellung der F i g. 1 a ist und ebenso bei jedem Paarungssystem, d. h. sowohl ersichtlich, daß die Querschnittskontur der Radialbei Trochoiden mit äußerer Hüllkurve als auch bei dichtleiste D an ihrem Ende kreisbogenförmige ab-Trochoiden mit innerer Hüllkurve, anwendbar. Das 45 gerundet ist. Der Mittelpunkt des Kreisbogens bzw. Abdichtsystem wird in keiner Weise gestört. Ein die Achse der Dichtleistenrundung verläuft durch den weiterer Vorteil besteht darin, daß die einander züge- Simultanpunkt S und liegt somit auf der exakten Epiordneten Bauteile — Mantel und Kolben — mit trochoide. Der Radius der Dichtleistenrundi-ng entihren unterschiedlichen, aber mit gleichen Vorzeichen spricht genau der größeren Äquidistanten des Parversehenen Äquidistanten auf der gleichen Schleif- 50 aüeikurvenpaares, in diesem Fall der Kolben-Äquimaschine herstellbar sind. Als Anwendungsbeispiele distanten — ä.. Als effektiver Spalt A verbleibt somit für derartige Rotationskolbenmaschinen können nur noch die Differenz zwischen den beiden Aqui-Brennkraftmaschinen, Pumpen oder Dampfmaschinen distanten äf-. und ä.;. Dieser Spalt kann somit sehr jeder Größe genannt werden. klein gehalten werden; dabei kann aber trotzdem die
Drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen- 55 Rundung de. Radialdichtleiste D mit ausreichend
Standes seien an Hand der Zeichnungen erläutert: großem Radius ausgeführt werden.
F i g 1 zeigt eine Epitrochoide 2:1 mit äußerer Die F i g. 2 zeigt das Beispiel einer Paarung Epi-
Hüllkurve· trochoide mit innerer Hüllkurve für den Fall einer
Fi e la zeigt vergrößert einen Ausschnitt aus Epitrochoide 2 : 3. Die Epitrochoide ist hier wiederum
pig f. 60 strichpunktiert dargestellt und mit T, bezeichnet. Die
Fi«'° zeigt eine Epitrochoide 2:3 mit innerer geometrisch exakte zugehörige innere Hüllkurve ist
Hüllkurve; der Übersichtlichkeit halber in der F i g. 2 nicht dar-
Fi α 2 a zeigt vergrößert einen Ausschnitt aus gestellt, sondern nur in der Fig. 2 a eingezeichnet.
Fi ς 2- Sie ist ebenfalls als strichpunktierte Kurve dargestellt
Fi «3 zeigt eine Ilypotrochoide 6:5 mit innerer 65 und hier mit H1 bezeichnet. Die Epitrochoide T2 und
Hüilkurve· die innere Hüllkurve H\ verlaufen beide durch den
F i κ 3 a zeict vergrößert einen Ausschnitt aus Simultanpunkt S, der hier in analoger Weise zum Bei-
p j s 3 ' spiel der F i g. 1 a die Achse der kreisförmigen Ab-
rundung der Dichtleiste D bildet. Bei dieser Paarung ist die Dichtleiste im wesentlichen innerhalb der Epitrochoide
angeordnet, so daß die Parallelkurven für die Mantel- und Kolbenbegrenzung auf der anderen
Seite, d. h. außerhalb der mathematisch exakten Km ve, gewählt werden müssen. Die Parallelkurven
verlaufen hier wieder mit den Abständen + äc (zwischen
Epitrochoide T2 und Mantel G2) und + an
(zwischen innerer Hüllkurve H1 und Kolben JC2) von
den geometrisch exakten Kurven. Das Vorzeichen bedeutet hier, daß es sich um die oben genannten »Plus-Äquidistanten«
handelt.
Wesentlich für die Erfindung ist auch hier wieder, daß beide Parallelkurvenzüge auf der gleichen Seite
der geometrisch exakten Kurve liegen, d. h. daß zwei »Plus-Äquidistanten« vorliegen müssen.
In der F i g. 3 ist als weiteres Ausführungsbeispiel eine Hypotrochoide 6 :5 mit innerer Hüllkurve gezeigt.
Auch hier ist ein Teil vergrößert in der F i g. 3 a herausgezeichnet. Die Hypotrochoide ist hier wiederum
als mathematisch exakte Kurve strichpunktiert dargestellt. Sie ist mit T3 bezeichnet. Ebenso ist die
mathematisch exakte zugehörige innere Hüllkurve H1
strichpunktiert eingezeichnet. Sowohl Hypotrochoide als auch Hüll kurve verlaufen wiederum durch die
Simultanpunktc 5. Auch hier ist die Anordnung so getroffen, daß durch 5 die Achse der kreisbogenförmigen
Dichtleiste D verläuft.
Als Parallelkurve zur geometrisch exakten Hypotrochoide T3 verläuft der Mantel G3 im Abstand von
■+■ ät;; als Parallclkurvc zur inneren Hüllkurve H1 verläuft
die gestrichelt eingezeichnete Kolbenbegrenzung K3 im Abstand + άκ. Beide Parallelkurvenzüge liegen
auf der gleichen Seite der Hypotrochoide, und zwai außerhalb der geometrisch exakten Kurve. Es handeil
sich daher, wie auch durch das Vorzeichen an der Äquidistanten zum Ausdruck gebracht ist, um die
oben genannten »Plus-Äquidistanten«. Als effektive! Spalt zwischen Mantel und Kolben verbleibt di<
Differenz äc. — &κ·
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Rotationskolbenmaschine der Trochoiden- nomnien werden. Die deutsche Offenlegungsschriit
bauart mit zwei von einem Kolben und einem 5 gibt aber keinen Hinweis für die Ausbildung des
den Kolben umschließenden Mantel gebildeten Spaltes zwischen Mantel und Kolben. Diese bekuii.uc
Bauteilen, wovon jeweils die Querschnittskontur Ausbildung von abgewandelten Kurven und Parallcldes
einen Bauteiles eine Parallelkurve zu einer kurven trägt daher nicht dazu bei, den Spalt zwischen
Trochoide darstellt und die Querschnittskontur Mantelkontur und Kolben kleiner zu machen und die
des anderen Bauteiles eine der Trochoide züge- ίο mögliche Verdichtung der Maschine auf einen
ordnete Hüllkurve zugrunde liegt und wovon das Optimalwert zu bringen.
letztgenannte Bauteil radiale Dichtleisten auf- Dc Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, durch
weist, die mit kreisbogenförmiger Kontur jeweils weitgehende Verringerung des Spaltes zwischen
am erstgenannten Bauteil entlang gleiten, d a - Manteikontur und Kolben einer Rotationskolbendurch
gekennzeichnet, daß die Quer- 15 maschine der Trochoidenbauart optimale Verdichschnittskonturen
beider Bauteile (G1, K1, G... K.,, tung zu erreichen und dabei die bekannten Schwierig-G3,
K3) die Form von Parallelkunen zur Tro- keiten der Abdichtung zu vermeiden,
choide (T1, 7... T3) und deren Hüllkurve (H1, ΗΛ) Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, haben, wovon die Parallelkurve (G1, K.„ K9) der daß die Querschnittskonturen beider Bauteile die Hüllkurve zwischen der Trochoide (T1, T.,, T3) 20 Form von Parallelkunen zur Trochoide und deren und ihrer Parallelkurve (K1, G2, G3) angeordnet Hüllkurve haben, wovon die Parallelkurve der Hüllist, und daß der Schnittpunkt (S) von Trochoide kurve zwischen der Trochoide und ihrer Parallel- (T1, T1. T3) und Hüllkurve (//;, Zf1) zusammen- kurve angeordnet ist, und daß der Schnittpunkt von fällt mit dem Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Trochoide und Hüllkurve zusammenfällt mit dem Kontur der radialen Dichtleiste (D). 25 Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Kontur der
choide (T1, 7... T3) und deren Hüllkurve (H1, ΗΛ) Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, haben, wovon die Parallelkurve (G1, K.„ K9) der daß die Querschnittskonturen beider Bauteile die Hüllkurve zwischen der Trochoide (T1, T.,, T3) 20 Form von Parallelkunen zur Trochoide und deren und ihrer Parallelkurve (K1, G2, G3) angeordnet Hüllkurve haben, wovon die Parallelkurve der Hüllist, und daß der Schnittpunkt (S) von Trochoide kurve zwischen der Trochoide und ihrer Parallel- (T1, T1. T3) und Hüllkurve (//;, Zf1) zusammen- kurve angeordnet ist, und daß der Schnittpunkt von fällt mit dem Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Trochoide und Hüllkurve zusammenfällt mit dem Kontur der radialen Dichtleiste (D). 25 Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Kontur der
2. Rotationskolbenmaschine der Trochoiden- radialen Dichtleiste.
bauart mit innerer Hüllkurve nach Anspnich 1, Dabei ist also der Abstand der zur Trochoide
dadurch gek inzeichnet, daß beide Parallelkur- Uquidistant verlaufenden Parallelkurve größer als der
ven (K.,, G.„ K3, G3) radial außerhalb der Tro- Abstand der zur Hüllkurve äquidistant verlaufenden
choide (T.,, T3) bzw. deren Hüllkurve (H1) ver- 30 Parallelkurve und der Radius der kreisbogenförmigen
laufen. Kontur der radialen Dichtleiste entspricht dem größe-
3. Rotationskolbenmaschine der Trochoiden- ren der beiden äquidistanten Abstände des Parallelbauart
mit äußerer Hüllkurve nach Anspruch 1, kurvenpaares.
dadurch gekennzeichnet, daß beide Parallelkur- Aus der schweizerischen Patentschrift 450 812 ist
ven (K1, G1) radial innerhalb der Trochoide (T1) 35 ein Dichtungssystem für Rotationskolbenmaschinen
bzw. deren Hüllkurve (H3) verlaufen. bekannt, bei dem der Kolben a'.s Parallelkurve zur
Trochoide ausgebildet ist und der Kolben Axialdichtleisten enthält, die in ihrem Verlauf ebenfalls einer
Parallelkurve zur Epitrochoide folgen. Der Kolben-
40 rand ist zu den Axialdichtleisten hin abgeschrägt und
die Radialdichtleiste ist in ihrer Querschnittskontur
Die Erfindung betrifft eine Rotationskolben- dieser Abschrägung angepaßt. Sie legt sich nicht nur
maschine der Trochoidenbauart mit zwei von einem an den Kolben, sondern an ihren Enden auch an die
Kolben und einem den Kolben umschließenden Man- über die Kolbenseitenfläche herausragenden Axialtel
gebildeten Bauteilen, wovon jeweils die Quer- 45 dichtleisten an. Die Radialdichtleiste weist an ihren
schnittskontur des einen Bauteiles eine Parallelkurve die Abdichtung vornehmenden Stellen eine kreiszu
einer Trochoide darstellt und der Querschnitts- bogenförmige Querschnittskontur auf. Auch hier fällt
kontur des anderen Bauteiles eine der Trochoide zu- der Mittelpunkt der Krümmung mit dem Sin ultangeordnete
Hüllkurve zugrunde liegt und wovon das punkt der Epitrochoide, d. h. dem Schnittpunkt von
letztgenannte Bauteil radiale Dichtleisten aufweist, 50 Trochoide und Hüllkurve, zusammen. Der Krümdie
mit kreisbogenförmiger Kontur jeweils am erst- mungsradius der Radialdichtleiste variiert also zwigenannten
Bauteil entlanggleiten. sehen einem Minimalwert und einem Maximalwert,
Eine derartige Rotationskolbenmaschine ist aus wobei der Radius jeweils dem Äquidistanten-Abstand
der deutschen Offenlegungsschrift 1 426 775 bekannt. der die zugeordnete Lauffläche bildenden Parallel-Bei
dieser bekannten Maschine sind für die Bauteile 55 kurve von der exakten Epitrochoide entspricht. Der
nicht die geometrisch exakte Trochoide verwendet. Minimalradius entspricht dabei dem Äquidistanten-Hier
liegt das Problem zugrunde, die Radialdichtun- Abstund des Kolbens und der Maximalwert dem
gen zu verbessern und eine Dichtleiste zu schaffen, Äquidistanten-Abstand der Axialdichtleistc. Diese
die ständig mit zwei oder mehr linienförmigen An- Ausbildung stellt eine geschlossene Dichtgrenze zwilagekanten
an der zugeordneten Lauffläche anliegt. 60 scncn den Bauteilen der Maschine her, jedoch hat sie
Zu diesem Zweck wird bei der bekannten Maschine keinen Einfluß auf die Ausbildung des Spaltes zwivon
der exakten Trochoide ausgehend unter Zu- sehen Mantel und Kolben und dient nicht der Aufgrundelegung
eines gleichschenkcligen Dreieckes, gäbe, die mögliche Verdichtung der Maschine zu
dessen Spitze sich auf der Trochoide bewegt, eine ab- erhöhen. Die unterschiedlichen Äquidistanten bzw.
gewandelte Kurve erzeugt und zu dieser abgewandel- 65 Parallelkurven beziehen sich bei dieser bekannten
ten Kurve dann noch eine Parallelkurve gebildet. Der Ausbildung allein auf die Epitrochoide, d. h. auf den
Abstand der Parallelkurvc von der abgewandelten Kolben, und nicht auch auf die Hüllkurve,
ivurve entspricht dem Krümmungsradius der Anlage- Fin wesentlicher Gedanke der Erfindung liegt also
ivurve entspricht dem Krümmungsradius der Anlage- Fin wesentlicher Gedanke der Erfindung liegt also
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1971
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