WO1999056004A1 - Epicycloid and hypocycloid rotary piston machine with rollers or roller segments as sealing modules - Google Patents

Epicycloid and hypocycloid rotary piston machine with rollers or roller segments as sealing modules Download PDF

Info

Publication number
WO1999056004A1
WO1999056004A1 PCT/DE1999/001048 DE9901048W WO9956004A1 WO 1999056004 A1 WO1999056004 A1 WO 1999056004A1 DE 9901048 W DE9901048 W DE 9901048W WO 9956004 A1 WO9956004 A1 WO 9956004A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotary
sealing
rotary piston
rollers
dkm
Prior art date
Application number
PCT/DE1999/001048
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ernst Juraschka
Original Assignee
Ernst Juraschka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ernst Juraschka filed Critical Ernst Juraschka
Publication of WO1999056004A1 publication Critical patent/WO1999056004A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/10—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F01C1/104—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member one member having simultaneously a rotational movement about its own axis and an orbital movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/22—Rotary-piston machines or engines of internal-axis type with equidirectional movement of co-operating members at the points of engagement, or with one of the co-operating members being stationary, the inner member having more teeth or tooth- equivalents than the outer member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C17/00—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing
    • F01C17/02—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing of toothed-gearing type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/80—Other components
    • F04C2240/805—Fastening means, e.g. bolts

Definitions

  • the aim of the invention is to provide rotary piston machines (abbreviated to DKM) in which the sealing elements are rollers that roll on the outer surface of the piston when the piston rotates, thereby achieving very low friction losses. So that the sealing rollers, which are designed as solid or hollow rollers, do not jam in extreme cases and get uneven wear, they can be driven at a minimum speed via freewheels from the outside if necessary (not shown).
  • DKM rotary piston machines
  • a rotary piston DK which has the shape of a kidney, detailed description see paragraph 5.2, is guided and controlled by means of an eccentric shaft EW so that it seals the two sealing rollers DR1 and. DR2, which is designed as a hollow ceramic roller and is hydrostatically supported via the two separate pressure oil connections OE, is constantly touched.
  • the sealing rollers can be guided di- rectly in the housing, or in slide shoes GS (see Fig.1.2 upper half), which can be easily replaced or readjusted when worn.
  • This rotary lobe machine is shown here as a compressor (air compressor), with the air automatically via two inlet valves, e.g. EV1 u. EV2 is sucked in interactively and expressed via two exhaust valves (here AV3 and AV4) if the rotary lobe is driven at the same speed but in the opposite direction of rotation to the eccentric shaft.
  • the sealing rollers DR can also slide or roll by means of needle bearings NL on guide shafts FW, as shown in Fig.1.3 u. 1.4 shown, stored. If a guide shaft is guided in two opposite eccentric bushings EB, as shown in Fig.1.13, the contact pressure of the sealing rollers on the rotary piston can be adjusted exactly from the outside, or readjusted when worn.
  • roller segments can be used as sealing elements with the same shapes of the rotary lobes.
  • These sealing strips DL are guided in the grooves of the housing and, depending on requirements, can be firmly screwed as shown in Fig.1.9 and on the left-hand side of Fig.1.8, using SH screws and an intermediate plate ZP, or as in Fig.1.10 pressed on by means of pressure springs DF or, as in Fig.1.11, pressed on the rotary piston with adjustable pressures using OE pressure oil.
  • This second variant has the effect that by sliding the contact lines on the entire circumferential surface of the rotary lobe and on the other on a small segment of the circle of the sealing strip, foreign body particles such as those e.g. arise in the internal combustion engine, are scraped off. This process is intensified if the sealing strips are provided with small parallel grooves, as shown in Fig.1.12 enlarged.
  • rollers or roller segments as sealing elements in rotary lobe machines, completely new forms of rotary lobes and housings are required.
  • Several solutions are shown in the following sections. To do this, it is first necessary to briefly show the individual circular curves, the so-called cycloids, and then the relationship to one another in order to obtain results on the usability of these curves for technical machines, the rotary or rotary piston machines. Geometric and mathematical evidence is to be largely avoided here, so that the scope of a patent application is not exceeded and, on the other hand, reference can be made to the relevant specialist literature. the interaction of the various cycloids with one another is only incompletely described.
  • FIG.2.1 On drawing BI.2 is shown in Fig.2.1 a single-pointed (single-arched) epicycloid EZ1, which arises after the 1.BG by looking at any point P on the rolling circle RK with the radius r, which is on the fixed circle FK with the same radius r rolls. After any roll angle ⁇ , the center point of the roll circle from M RK0 to M RK1 and
  • the entire inner surface of the EZ1 is thus divided by the straight line G1-G2 in the horizontal starting position into two parts of the same size.
  • the EZ1 forms between it and the curve line and the two points W u.
  • the eccentric point E has made three full rotations, see also description in paragraph 6.1.
  • Fig. 2.2 The two-headed (two-arched) epicycloid EZ2 on drawing.
  • Fig. 2.2 shows a two-pronged (two-arched) epicycloid EZ2 in Fig.2.2, which arises after the 1st BG if you consider any point P on the rolling circle RK with the radius r, which is on the fixed circle FK with the rolls double radius 2r.
  • the center point of the roll circle from M RK0 to M RK1 and
  • the eccentric point E 1 again reaches the same position, the straight line E 1 P 1 only rotating a third (120 °) in the same direction of rotation and reaching the position E ⁇ .
  • Fig.2.2 shows a second EZ1 '(dashed line) around the eccentric point E, the angle of rotation ⁇ of the eccentric point E being equal to the drawn angle ß of the fixed EZ.
  • a three-pointed (triple-arched) epicycloid EZ3 which arises after the 1.BG by looking at any point P on the rolling circle RK with the radius r, which is on the fixed circle FK with the triple radius 3r rolls.
  • P 1 is therefore a point of EZ3.
  • a second EZ2 '(dashed line) is drawn around the eccentric point E, the angle of rotation ⁇ of the eccentric point E being equal to the drawn angle ⁇ of the fixed EZ3.
  • the three turning points W11, W12 u. W13 of EZ3 describe a four-headed hypocycloid (HZ4) with the four tips S11 to S14, see par.3.3.
  • the 3.BG can also be used for hypocycloids and that in each n-headed HZ one with one tip less (n-1) can always be inserted if they have the same eccentricity e. It is also described in paragraph 3.5 that a rotating hypocycloid with the same eccentricity can also be used in any fixed epicycloid.
  • Fig.3.1 shows a double-headed hypocycloid HZ2 in Fig.3.1, which arises after the 1st BB when one considers any point P on the rolling circle RK with the radius r, which rolls on the inside of the fixed circle FK with the radius 2r .
  • the point P1 lies on the straight line G1-G2.
  • FIG. 3.2 shows a three-pointed (three-armed) hypocycloid HZ3 in Fig. 3.2, which arises after the 1st BG if you look at any point P on the rolling circle RK with the radius r, which is on the inside of the fixed circle FK with the Radius 3r rolls.
  • P 1 is therefore a point of HZ3.
  • a second straight line HZ2 ' is drawn in point E 1 , the angle of rotation ⁇ of the eccentric point E being equal to the drawn angle ⁇ of the fixed HZ3.
  • the HZ2 ' has rotated in the opposite direction by the angle ⁇ , which has the same value as ⁇ .
  • the point P 1 of the fixed HZ3 previously described after the 3.BG is equal to that
  • P 2 is therefore also a point of EZ4.
  • the straight line has again reached the starting position E 1 -P 1 , the point P being a complete four-arch hypocycloid with the four tips S11, S12, S13 and. S14 has formed.
  • Fig.3.3 shows a second HZ3 '(dashed line) around the eccentric point E., the angle of rotation ⁇ of the eccentric point E being equal to the drawn angle ß of the fixed HZ4.
  • the HZ3 ' has rotated in the opposite direction by the angle ⁇ , which has the same value as ⁇ .
  • the point P1 of the EZ4 previously described after the 3rd BG is equal to the tip SV of the rotating HZ3 '.
  • the inner HZ3 ' touches with its arc between the tips SV u. S2 ' at the point of contact B the arc of the outer HZ4 between its tips S11 u. S14.
  • an arc of the inner hypocycloid always touches the arc of the outer one, which faces the eccentric point E.
  • Fig.3.4 shows a two-headed epicycloid EZ2 (description see par.2.2) in which a three-headed hypocycloid HZ3 (description see par.3.2) with the same eccentricity e is inserted.
  • the two turning tips W1 and. W2 always two arcs of the rotating HZ3 (see dashed HZ3 "), except in the turning points, where a tip of the HZ3 with a turning tip of the EZ2 is consistent.
  • the elongated epicycloids EZ..a on drawing. BI.4 in Fig.4.1 is a single-headed (single-arched) epicycloid EZ1, as described in Paragraph 2.1 and a larger EZV partially shown (dashed line), which arises after the 1.BG if you point any point P ' the rolling circle RK 'with the radius r' viewed, which rolls on the fixed circle FK 'with the same radius r ".
  • an elongated epicycloid is created by considering a point Pa within the rolling circle.
  • Fig.4.1 The elongated epicycloids EZ..a on drawing. BI.4 in Fig.4.1 is a single-headed (single-arched) epicycloid EZ1, as described in Paragraph 2.1 and a larger EZV partially shown (dashed line), which arises after the 1.BG if you point any point P ' the rolling circle RK 'with the radius r' viewed, which rolls on the fixed circle
  • this straight line Pai-Kai corresponds to the connecting line of two 180 ° offset circles RKi 'u. AC 2 ', and the point Kai is therefore also a point of EZ1a. In addition, this straight line always goes through the fixed turning point W of the EZ1.
  • FIG.4.2 On drawing BI.4 is shown in Fig.4.2 a three-pointed (three-armed) HZ3, as described in Paragraph 3.2, and a larger HZ3 '(dashed line), which arises after the 1st BG if you point any point P' considered the rolling circle RK 'with the radius r ", which rolls on the inside of the fixed circle FK' with the radius 3r".
  • this straight line Pai-Hai corresponds to the connecting line of two rolling circles RK'i u. RK ' 2 and the point shark is therefore also a point of the HZ3a.
  • this straight line always touches at a moving contact point B, see also Fig. 3.2, the original HZ3.
  • HZna n-arched elongated hypocycloid
  • HZ2a two-armed, elongated hypocycloid
  • the letter e used here for the maximum eccentricity of the ellipse from the center circle MPK is not identical to the same letter e used in the specialist literature for the linear eccentricity, here designated j, which indicates the distance dimension of the focal points J from the center of the ellipse, see Dubbel or other specialist books.
  • Fig.5.1 shows an elongated, double-arched hypocycloid HZ2a (ellipse), as described above, first inserted in a stretched, single-arched epicycloid EZ1a with the same eccentricity e and the same cycloid beam length a (horizontal position), whereby the two highest points H1 u. H3 of HZ2a touch the highest point K1 and the lowest point K2 of EZ1a.
  • HZ2a is now guided with its center MHZ2 on the eccentric circle EK so that it has rotated by 90 ° and the eccentric point E by 180 °, see dash-dot line in Fig.4.3, it overlaps the curve shape the external EZ1 a to the right of the two intersections HV u. H2 'considerably, see vertically dashed overlaps UES1.
  • the curve shape of the external EZ1a must be increased to a EZ1g between the highest point K1 and the lowest point K2 (see dashed line) if the internal HZ2a is observed, or the curve shape of the inner HZ2a 30 between if the outer EZ1a is observed the four points H1-H2-H3-H4 can be reduced to a HZ2k (dotted line).
  • This rotary lobe machine has only proven itself to a limited extent in practice, since the two tips of the rotary lobe designed with the angle ⁇ are subject to rapid wear. Also constructive measures with sealing strips DL1 and. DL2 made of wear-resistant materials such as hard metal or ceramic are not ideal solutions because the high centrifugal forces that are generated cause the inner housing wall to be subjected to great wear. 13
  • FIG.5.2 shows a stretched, double-arched epicycloid EZ2a as an outer curve in Fig.5.2, in which a stretched, single-arched epicycloid EZ1a rotates (dash-dot-dot line).
  • UES3 vertically dashed areas
  • Overlaps UES4 see horizontally hatched areas, also occur when an elongated, three-armed hypocycloid HZ3a is inserted in the same EZ2a and guided with its center MHZ3 onto the eccentric circle EK in such a way that the rotational speed of the eccentric point is three times greater than that of the rotating HZ3 and the directions of rotation are the same.
  • rotary lobe machines whose rotary lobe shape (jacket curves) are derived from elongated epicycloids and are reduced by a certain radius b.
  • these rotary piston machines abbreviated DKM-EZ .. b, must be provided with inlet and exhaust valves, similar to the reciprocating piston machines and are therefore suitable for particularly high pressures.
  • these two straight lines can be used for precise guidance if the rotary piston in the two points W u.
  • G is provided with two guide rollers FR1 and FR2, which slide along in a cross groove KNU on the side of the fixed housing. See the drawing. BI.1 in Fig.1.1 u. 1.2 shown DKM-EZ1 (sections AA uB-B).
  • a simple eccentric shaft with the eccentricity e is sufficient for the bearing and guiding of the rotary piston and one can rely on an expensive u. do without complicated planetary gear.
  • the shape of the housing (envelope curve) HK-EZ2g between the two sealing rollers is determined by the outer curve shape of the rotary lobe when it is in the two turning points G1 u.
  • G2 is located or generated by the rotating piston and corresponds to an enlarged, double-arched epicycloid.
  • VE and VA self-opening inlet and self-closing outlet valves
  • Bl.12 schematically shown in Figs. 12.1 to 12.5 in five phases.
  • this DKM is particularly suitable as a gas engine or steam engine.
  • the points G1 and G2 have moved on the HZ3 to GV and G2 'and the point H1 on the HZ3h to HV.
  • This rotary piston machine with only one rotary piston has the performance of a three-cylinder reciprocating piston engine, although the degree of uniformity can be significantly cheaper and about 15-20% energy can be saved by eliminating the connecting rods.
  • this rotary piston internal combustion engine is only about half the weight of a comparable reciprocating piston engine, which means that the motor vehicles can be built correspondingly lighter in the future, which again saves energy.
  • two or more rotary piston machines can also be arranged in parallel next to one another, but in this case the control of the rotary pistons can be made simpler via a central shaft and corresponding planet wheels.
  • the three points G11, G12 u. G13 have G1 V, G12 ' u. G13 'shifted.
  • this DKM-EZ3 has proven itself best as an internal combustion engine in both the Otto and diesel processes. With just one revolution of the piston, the four required work cycles, see paragraph 5.2, are carried out a total of six times in the four work rooms, so that the performance of this DKM-EZ3 corresponds to that of a six-cylinder reciprocating piston engine, with energy and weight savings are larger than with the DKM-EZ2.
  • a further increase in the arcs on the rotary lobe e.g. A DK-EZ4 with four epicycloidal arches and five working chambers, as described at the beginning of this paragraph, is entirely possible, but is no longer an advantage due to the ever larger scope and the increasing number of valves.
  • rotary lobe machines whose rotary lobe shape (jacket curve) is derived from hypocycloids and reduced by a certain radius b.
  • These rotary lobe machines abbreviated to DKM-HZ .. b, can be provided with inlet and outlet slots, but the use of self-opening and self-closing valves is more advantageous from DKM-HZ4 for reasons of space.
  • This fixed point can be used for additional guidance if the rotary piston is provided with a longitudinal groove NU which slides around a guide roller FR attached laterally in the fixed housing.
  • a simple eccentric shaft with the eccentricity e is sufficient for the bearing and precise guidance of the rotary lobe and one can do without an expensive and complicated planetary gear. If, on the other hand, two or more rotary disc machines are arranged next to one another, the control of the individual rotary pistons via a central shaft and planet wheels is easier.
  • the housing shape (envelope curve) HK outside the sealing roller is generated by the rotating piston and corresponds to an enlarged, curved, single-arched EZ1g epicycloid.
  • the point G1 has moved to GV, G2 to G2 'and B2 to B2'.
  • the rotary piston After half a turn (180 °) of the eccentric shaft, the rotary piston has turned 90 ° in the same direction and has reached the position DK "shown in dash-dot line.
  • the points G1, G2, B1 and B2 are after G1 ", G2", B1 "u. B2 "hiked.
  • this DKM is very well suited as a pump or compressor, whereby the media to be transported such as liquids, gases or pulverized solids via the inlet and outlet slots in the housing near the sealing rollers (ES and AS) can be controlled. If, on the other hand, gases or water vapor with excess pressure are admitted through the inlet slot ES, this DKM is very suitable as a gas engine or steam engine.
  • the housing shape (envelope curve) HK between the two sealing rollers DR1 u. DR2 is generated by the rotating piston and corresponds to a slightly enlarged, stretched, double-arched epicycloid EZ2g.
  • the attachment of additional sealing strips DL in the rotary lobe to increase the interior pressures is much cheaper here than with the DKM-HZ2, since the contact points migrate only slightly according to the smaller radii of curvature, which depend on the selected cyclic beam length a, and are therefore much narrower can be executed.
  • the geometric conditions are also much more favorable here than with the DKM (Wankel engine), which was described in Section 4.4, where the sealing strips had to be pointed.
  • the three turning tips S1, S2 u. S3 the HZ3 of the rotary lobes are on the fixed EZ2 according to SV, S2 'u. S3 'hiked.
  • a fifth working chamber AK5 (hatched horizontally) has now been formed, the volume of which after a rotation angle of 150 ° has reached the greatest value and has returned to zero after 300 °.
  • a new working chamber is formed alternately behind each sealing roller, while one disappears at the same time, so that a total of six working chambers are formed with a full rotation of the rotary piston, and six also become zero again.
  • Rotary piston machines with four (n-) curved, hypocycloidal rotary pistons DKM-HZ4 (n)
  • the previously described rotary piston machines with a two- and three-curved hypocycloidal rotary piston can each be extended by one curve, whereby the number of sealing rollers must always be less than one Bends on the rotary lobe (n-1).
  • the housing shape (envelope curve) HK between the three sealing rollers DR1, DR2 and. DR3 is generated by the rotating piston and corresponds to a slightly enlarged, elongated, triple-arched EZ3g epicycloid.
  • the volume of the working chamber AK2 is close to zero and that of AK5 increases from zero
  • a seventh working chamber AK7 is now formed behind the sealing roller DR1, which constantly increases as it continues to rotate , see the five phases (Fig.15.1-15.5) on drawing BI.15
  • JURA-DK-ESM The JURA rotary lobe energy-saving motor
  • Fig.16.1 (section A-A) and 16.2 (section B-B) show a rotary piston engine in series production, in which the explosive combustion (energy conversion
  • Each sealing unit (sealing module) has a guide role, e.g. FR1, as shown in section B-B, rolling on a guide shaft FR1, which is between two eccentric bushings EB1 u.
  • EB2 eccentric bushings
  • the three inlet valves EV1-EV3 and the three outlet valves AV1-AV3 are opened and closed electronically in this embodiment by a hydraulic piston HK1-HK6 via a control disk SS and a control block SB 10 or by means of a computer (computer) so that the highest power output with the lowest energy consumption is achieved at every speed.
  • the used gases, vapors or liquids can be passed through condensers and heat exchangers and can be fed back to the engine through the inlet valves after they have been charged. Due to the rolling sealing modules and the low friction losses achievable according to the invention, even slight pressure or temperature differences are sufficient to operate this motor in an energy-saving manner. These advantages have also been found when used as so-called heat pumps, in which, however, the rotary lobe machines with hypocycloidal pistons (DKM-HZ ..) and with inlet and outlet slots have proven to be the most economical.
  • the side seals of the rotary lobes can be made with low friction using known gap seals with hydraulic back pressure or with circumferential sealing profiles made of new materials such as ceramic or plastic, which are low-friction and self-lubricating.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

Rotary piston machines, comprising rotating pistons whose outer form is derived from extended epicycloids or hypocyloids with any particular cycloid radius length and reduced by a specific radius b. The invention is characterised in that the rotating piston is guided and controlled by means of an eccentric shaft having the same eccentricity or by a planetary gear in such a way that it rolls against one, two, three or more sealing rollers with a diameter of d=2b, whereby said rollers are mounted at an equal distance (a) from the centre of the rotary piston machine so that, preferably, they roll on shafts in a fixed housing, slide in guide shells or are hydostatically borne in guide shoes, resulting in very low friction loss.

Description

EPI- UND HYPOZYKLOIDISCHE DREHKOLBENMASCHINEN MIT ROLLEN ODER ROLLENSEGMENTE ALS DICHTMODULEEPI AND HYPOCYCLOID TURNING PISTON MACHINES WITH ROLLERS OR ROLL SEGMENTS AS SEALING MODULES
PatentbeschreibungPatent description
1.0 Allgemeines, Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist es, Drehkolbenmaschinen (kurz DKM genannt) zu schaffen, bei denen die Dichtelemente Rollen sind, die sich bei Drehung des Kolbens auf desssen Mantelfläche abrollen, wodurch sehr geringe Reibverluste erzielt werden. Damit die Dichtrollen, die als Voll- oder Hohlrollen ausgebildet sind, in Extremfällen nicht klemmen und zur ungleichmäßigen Abnutzung gelangen, können sie bei Bedarf mit einer Minimaldrehzahl über Freiläufe von außen zwangsläufig angetrieben werden (ohne Abbildung).1.0 General, aim of the invention The aim of the invention is to provide rotary piston machines (abbreviated to DKM) in which the sealing elements are rollers that roll on the outer surface of the piston when the piston rotates, thereby achieving very low friction losses. So that the sealing rollers, which are designed as solid or hollow rollers, do not jam in extreme cases and get uneven wear, they can be driven at a minimum speed via freewheels from the outside if necessary (not shown).
Die bisher bekannten Drehkolbenmaschinen, worunter auch der sogenannte Wankelmotor fällt, haben den großen Nachteil, daß die Dichtelemente vorzugsweise im Drehkolben untergebracht sind, wodurch hohe Fliehkräfte und somit auch hohe Reibvertuste entstehen. Außerdem kann der Berü - rungswinkel zwischen Dichtleisten und Hüllkurven sehr gering werden, siehe hierzu Beschreibung unter Abschnitt 4.4, wodurch die Dichtleisten mit dem Winkel μ (siehe Abb.5.2) spitz ausgeführt werden müssen, was leicht zum Verklemmen und somit zum Fressen zwischen Dichtleiste und Drehkolben oder Gehäuse führt. Dieses trifft auch für bekannte Drehkolbenmaschinen zu, bei denen die Dichtleisten im feststehenden Gehäuse untergebracht sind. Auf Zeichng.BI.1 ist in den Abb.1.1 u. 1.2 so eine neue DKM schematisch in den Schnitten A-A u. B-B aufgezeichnet, wobei ein Drehkolben DK, der die Form einer Niere hat, genaue Beschreibung siehe Abs.5.2, mittels einer Exzenterwelle EW so geführt und gesteuert wird, daß er die beiden Dichtrollen DR1 u. DR2, die hier als hohle Keramikrollen ausgebildet und über die beiden getrennten Druckölanschlüsse OE hydrostatisch gelagert sind, ständig berührt. Die Dichtrollen können dabei di- direkt im Gehäuse, oder auch in Gleitschuhen GS (sihe Abb.1.2 obere Hälfte), die sich bei Abnutzung leicht auswechseln oder nachstellen lassen, geführt werden. Diese Drehkolbenmaschine ist hier als Kompressor (Luftverdichter) dargestellt, wobei die Luft automatisch über je zwei Einlaßventile, z.B. EV1 u. EV2 wechselwirkend angesaugt und über je zwei Auslaßventile (hier AV3 u. AV4) ausgedrückt wird, wenn der Drehkolben mit gleicher Geschwindigkeit, jedoch in entgegengesetzter Drehrichtung wie die Exzenterwelle angetrieben wird.The previously known rotary piston machines, including the so-called Wankel engine, have the major disadvantage that the sealing elements are preferably housed in the rotary piston, which results in high centrifugal forces and thus also high friction losses. In addition, the contact angle between sealing strips and envelopes can become very small, see description in section 4.4, which means that the sealing strips must be pointed with the angle μ (see Fig.5.2), which is easy to jam and thus seize between the sealing strip and Rotary piston or housing leads. This also applies to known rotary lobe machines in which the sealing strips are accommodated in the fixed housing. Drawing B1.1 shows in Fig.1.1 u. 1.2 such a new DKM schematically in sections A-A u. B-B recorded, a rotary piston DK, which has the shape of a kidney, detailed description see paragraph 5.2, is guided and controlled by means of an eccentric shaft EW so that it seals the two sealing rollers DR1 and. DR2, which is designed as a hollow ceramic roller and is hydrostatically supported via the two separate pressure oil connections OE, is constantly touched. The sealing rollers can be guided di- rectly in the housing, or in slide shoes GS (see Fig.1.2 upper half), which can be easily replaced or readjusted when worn. This rotary lobe machine is shown here as a compressor (air compressor), with the air automatically via two inlet valves, e.g. EV1 u. EV2 is sucked in interactively and expressed via two exhaust valves (here AV3 and AV4) if the rotary lobe is driven at the same speed but in the opposite direction of rotation to the eccentric shaft.
Neben der hydrostatischen Lagerung können die Dichtrollen DR jedoch auch gleitend oder rollend mitteis Nadellagern NL auf Führungswellen FW, wie in Abb.1.3 u. 1.4 dargestellt, gelagert werden. Wird eine Führungswelle in zwei gegenüberliegende Exzenterbuchsen EB geführt, wie in Abb.1.13 dargestellt, so können die Anpreßkräfte der Dichtrollen an den Drehkolben genau von außen einge- stellt, bzw. bei Abnutzung nachgestellt werden.In addition to the hydrostatic bearing, the sealing rollers DR can also slide or roll by means of needle bearings NL on guide shafts FW, as shown in Fig.1.3 u. 1.4 shown, stored. If a guide shaft is guided in two opposite eccentric bushings EB, as shown in Fig.1.13, the contact pressure of the sealing rollers on the rotary piston can be adjusted exactly from the outside, or readjusted when worn.
Eine andere interessante Lösung zeigen die Abb.1.5 bis 1.7, wobei die hohle Dichtrolle DR zwischen zwei durchgehenden Führungsrollen FR1 u. FR2 so geführt wird, daß sie sich leicht verformt und somit eine bestimmte Anpreßkraft zwischen ihr und dem Drehkolben erzeugt. Wird eine Führungsrolle. z.B. FR1 , wie im vorhergehenden Abschnitt für die Dichtrolle beschrieben, auch mittels zwei gegen- 2Another interesting solution is shown in Fig.1.5 to 1.7, the hollow sealing roller DR between two continuous guide rollers FR1 u. FR2 is guided so that it deforms easily and thus generates a certain contact force between it and the rotary lobe. Become a leader. e.g. FR1, as described in the previous section for the sealing roller, also using two opposing 2
1.0 Fortsetzung überliegenden Exzenterbuchsen EB gelagert, so kann die Verformung und somit die Anpreßkräfte von außen ein- bzw. nachgestellt werden. Anstelle der durchgehenden Führungsrollen können auch nadelgelagerte DIN-Kurvenrollen KR, wie in Abb.1.6 dargestellt, zur Anwendung kommen.1.0 Continued overlying eccentric bushings EB, the deformation and thus the contact pressure can be adjusted or adjusted from the outside. Instead of the continuous guide rollers, needle-bearing DIN cam rollers KR, as shown in Fig.1.6, can also be used.
Wird kein Abrollen zwischen Drehkolben und Dichtrollen gewünscht, so können in Abwandlung als Dichtelemente bei gleichen Formen der Drehkolben auch nur Rollensegmente verwendet werden. Diese Dichtleisten DL werden in Nuten des Gehäuses geführt und können je nach Bedarfsfall wie in Abb.1.9 und in der linken Seite von Abb.1.8 dargestellt, mittels Schrauben SH und einer Zwischen- platte ZP zum Abstimmen fest verschraubt oder aber wie in Abb.1.10 über Druckfedern DF ange- drückt, bzw. wie in Abb.1.11 mittels Drucköl OE an den Drehkolben mit einstellbaren Drücken angepreßt werden.If no rolling between the rotary lobes and sealing rollers is desired, then only roller segments can be used as sealing elements with the same shapes of the rotary lobes. These sealing strips DL are guided in the grooves of the housing and, depending on requirements, can be firmly screwed as shown in Fig.1.9 and on the left-hand side of Fig.1.8, using SH screws and an intermediate plate ZP, or as in Fig.1.10 pressed on by means of pressure springs DF or, as in Fig.1.11, pressed on the rotary piston with adjustable pressures using OE pressure oil.
Diese zweite Variante bewirkt, daß durch das Gleiten der Berührungslinien einmal auf der gesamten Mantelfläche des Drehkolbens und zum anderen auf einem kleinen Kreissegment der Dichtleiste Fremdkörperpartikel, wie sie z.B. beim Verbrennungsmotor entstehen, abgeschabt werden. Verstärkt wird dieser Vorgang noch, wenn die Dichtleisten mit kleinen parallelen Nuten versehen werden, wie in Abb.1.12 vergrößert dargestellt.This second variant has the effect that by sliding the contact lines on the entire circumferential surface of the rotary lobe and on the other on a small segment of the circle of the sealing strip, foreign body particles such as those e.g. arise in the internal combustion engine, are scraped off. This process is intensified if the sealing strips are provided with small parallel grooves, as shown in Fig.1.12 enlarged.
Um diese gewünschten technischen Neuerungen, Rollen oder Rolisegmente als Dichtelemente bei Drehkolbenmaschinen zu verwirklichen, sind ganz neue Formen von Drehkolben und Gehäuse nötig. In den folgenden Abschnitten werden mehrere Lösungen aufgezeigt. Hierzu ist es notwendig zu- nächst die einzelnen Kreiskurven, die sogenannten Zykloiden und dann die Beziehung zueinander kurz aufzuzeigen, um Ergebnisse über die Verwendbarkeit dieser Kurven für technische Maschinen, den Dreh- oder Rotationskolbenmaschinen, zu bekommen. Auf geometrische und mathematische Beweise soll hier weitgehendst verzichtet werden, damit einmal der Rahmen einer Patentanmeldung nicht überschritten wird und zum anderen kann hier auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen werden, in der jedoch z.T. nur unvollständig das Zusammenwirken der verschiedenen Zykloiden untereinander beschrieben wird.In order to implement the desired technical innovations, rollers or roller segments as sealing elements in rotary lobe machines, completely new forms of rotary lobes and housings are required. Several solutions are shown in the following sections. To do this, it is first necessary to briefly show the individual circular curves, the so-called cycloids, and then the relationship to one another in order to obtain results on the usability of these curves for technical machines, the rotary or rotary piston machines. Geometric and mathematical evidence is to be largely avoided here, so that the scope of a patent application is not exceeded and, on the other hand, reference can be made to the relevant specialist literature. the interaction of the various cycloids with one another is only incompletely described.
Außerdem soll aus den gleichen Gründen bei dieser Patentbeschreibung nur Drehkolbenmaschinen in Betracht kommen, bei denen die Dichtrollen bzw. Rollensegmente im feststehenden Gehäuse angeordnet sind. Hierbei werden hauptsächlich zwei verschiedene Systeme untersucht. Bei dem ersten System dreht sich der Drehkolben in einem bestimmten Drehzahlverhältnis zur Exzenterwelle in entgegengesetzter Drehrichtung, wobei sehr hohe Drücke erzeugt werden können und im zweiten Fall sind die Drehrichtungen von Exzenterwelle und Drehkolben gleich, wobei jedoch nur kleine bis mittlere Drücke verarbeitet werden können. Andere Systeme, bei denen z. B. die Dichtrolien im drehenden Kolben untergebracht sind, oder bei denen der Drehkolben sich an der Gehäusewand abwälzt, sollen in externen Patentanmeldungen beschrieben und geschützt werden. 3In addition, for the same reasons, this patent specification should only consider rotary piston machines in which the sealing rollers or roller segments are arranged in the fixed housing. Two different systems are mainly examined here. In the first system, the rotary piston rotates in a certain speed ratio to the eccentric shaft in the opposite direction of rotation, whereby very high pressures can be generated and in the second case the directions of rotation of the eccentric shaft and rotary piston are the same, but only small to medium pressures can be processed. Other systems in which e.g. B. the sealing foils are housed in the rotating piston, or in which the rotary piston rolls on the housing wall, are to be described and protected in external patent applications. 3
2.0 Die Zykloiden Nach dem 1. Bildungsgesetz (1. BG), siehe Dubbel, entstehen Epizykloiden (EZ), wenn man einen Punkt P auf einem bewegten Kreis (Rollkreis RK) mit dem Radius r betrachtet, der sich außen auf einem festen Kreis (Festkreis FK) mit dem Radius r, 2r, 3r usw. abrollt , und Hypozykloiden, wenn sich der Rollkreis mit dem Radius r innen auf einem Festkreis mit dem Radius 2r; 3r; 4r usw. ab- wälzt. Das 2.BG, doppelte Erzeugung von zyklischen Kurven, kann auch im Dubbel oder in anderen Fachbüchern nachgelesen werden, soll hier aber nicht weiter betrachtet werden. Daneben gibt es noch ein 3.BG für zyklische Kurven, deren Gesetzmäßigkeit von dem einen Endpunkt P einer Geraden mit einer Länge I bestimmt wird, die sich mit dem anderen Endpunkt E auf einem Kreis, dem sogenannten Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e und mit einem bestimmten Geschwindigkeitsverhältnis zum Exzenterpunkt sich um diesen in gleicher oder entgegengesetzter Richtung dreht. Mit diesem 3.BG lassen sich Zykloiden viel einfacher aufzeichnen und die Bewegungsabläufe leichter beschreiben.2.0 The Cycloids According to the 1st Education Act (1st BG), see Dubbel, epicycloids (EZ) arise when you look at a point P on a moving circle (rolling circle RK) with the radius r that is outside on a fixed circle ( Fixed circle FK) with the radius r, 2r, 3r etc. rolls, and hypocycloids if the rolling circle with the radius r is on the inside on a fixed circle with the radius 2r; 3r; 4r and so on. The 2.BG, double generation of cyclic curves, can also be found in the Dubbel or in other specialist books, but should not be considered further here. There is also a 3rd BG for cyclic curves, the regularity of which is determined by the one end point P of a straight line with a length I, which is aligned with the other end point E on a circle, the so-called eccentric circle EK with the radius r = e and with a certain speed ratio to the eccentric point rotates around it in the same or opposite direction. With this 3.BG it is much easier to record cycloids and to describe the movements more easily.
2.1 Die einspitzige (einbogige) Epizykloide EZ12.1 The single-pointed (single-arch) epicycloid EZ1
Auf Zeichng. BI.2 ist in Abb.2.1 eine einspitzige (einbogige) Epizykloide EZ1 dargestellt, die nach dem 1.BG dadurch entsteht, wenn man einen beliebigen Punkt P auf dem Rollkreis RK mit dem Radius r betrachtet, der sich auf dem Festkreis FK mit dem gleichen Radius r abrollt. Nach einen beliebigen Abrollwinkel α hat sich der Mittelpunkt des Rollkreises von MRK0 nach MRK1 und dieOn drawing BI.2 is shown in Fig.2.1 a single-pointed (single-arched) epicycloid EZ1, which arises after the 1.BG by looking at any point P on the rolling circle RK with the radius r, which is on the fixed circle FK with the same radius r rolls. After any roll angle α, the center point of the roll circle from M RK0 to M RK1 and
Gerade P0-MRK0 nach P.,- R(<1 bewegt, wobei der Drehwinkel dieser Geraden ß=2α betrag. Pj ist somit ein Punkt der EZ1. Even P 0 -M RK0 moves to P., - R (<1 , the angle of rotation of this straight line being ß = 2α. P j is therefore a point of EZ1.
Diese EZ1 entsteht aber auch nach dem 3. Bildungsgesetz (3.BG) durch den einen Endpunkt P einer Geraden P-E mit der Länge l=2r, wenn der andere Endpunkt E auf einem Exzenterkreis EK, der bei der einspitzigen EZ1 gleich dem Festkreis FK ist (r=e), so geführt wird, daß die Drehgeschwindigkeit dieser Geraden halb so groß ist wie die des Exzenterpunktes E und die Drehrichtungen gleich sind, z.B. rechts im Uhrzeigersinn. Als Beweis dient das Parallelogramm MEZ.-MRK1-P1-E1 , wobei derHowever, this EZ1 also arises according to the 3rd Education Act (3.BG) through the one end point P of a straight line PE with the length l = 2r if the other end point E is on an eccentric circle EK, which in the single-point EZ1 is equal to the fixed circle FK (r = e), so that the speed of rotation of this straight line is half as large as that of the eccentric point E and the directions of rotation are the same, eg clockwise on the right. The parallelogram M EZ. RK1-M-P wherein serves as evidence 1 -E 1
Winkel ß=2α ist. Nach zwei vollen Umdrehungen des Exzenterpunktes E um den Mittelpunkt MEZ1 hat sich die Gerade P-E von ihrer Ausgangslage P0-E0 ausgehend, einmal gedreht und der Endpunkt P dabei eine vollständige, einspitzige Epizykloide erzeugt.Angle β = 2α. After two full revolutions of the eccentric point E around the center point M EZ1 , the straight line PE, starting from its starting position P 0 -E 0 , has rotated once and the end point P has produced a complete, single-pointed epicycloid.
Verlängert man die Gerade P1-E1 mit der Länge l=2r um das Doppelte bis zum Punkt G2', so entspricht diese Gerade G1'-G2' mit der Länge g=4r der Verbindungslinie zweier gegenüberliegender (um 180° versetzter) Rollkreis RK1 u. RK2 und der Punkt P2=G2' ist somit auch ein Punkt P der EZ1.If you extend the line P 1 -E 1 with the length l = 2r by double to the point G2 ', then this line G1'-G2' with the length g = 4r corresponds to the connecting line of two opposite (180 ° offset) rolling circle AC 1 u. RK 2 and the point P 2 = G2 'is therefore also a point P of EZ1.
Wird also die Gerade G1-G2, die mathematisch gesehen eine zweispitzige Hypozykloide HZ2 ist, siehe hierzu Beschreibung unter Abs.3.1 , mit ihrem Halbierungspunkt G auf dem Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e um den Mittelpunkt MEZ1 so geführt, daß ihre Drehgeschwindigkeit γ genau dieIf the straight line G1-G2, which is mathematically a double-headed hypocycloid HZ2, see the description under Section 3.1, with its bisection point G on the eccentric circle EK with the radius r = e around the center M EZ1 so that its rotational speed γ exactly that
Hälfte der des Exzenterpunktes beträgt (δ=l/2γ bzw. γ=2δ) und die Drehrichtungen gleich sind, z.B. 4Half of the eccentric point is (δ = 1 / 2γ or γ = 2δ) and the directions of rotation are the same, e.g. 4
2.1 Fortsetzung rechts im Uhrzeigersinn, so berühren die beiden Endpunkte G1 u. G2 immer die Mantellinie der EZ1 und sie geht immer durch die Wengespitze W.2.1 Continued clockwise, touch the two end points G1 u. G2 always the surface line of EZ1 and it always goes through Wengespitze W.
Die gesamte Innenfläche der EZ1 wird also durch die Gerade G1-G2 in der waagerechten Ausgangslage zunächst in zwei gleichgroße Teilflächen geteilt. Beim Werterdrehen dieser Geraden mit- tels eines Exzenters bildet sich zwischen ihr und der Kurvenlinie der EZ1 und den beiden Punkten W u. G2' eine dritte Fläche, deren Inhalt immer größer wird, nach 270° Drehwinkel seinen größten Wert erhält und nach weiteren 270° (insgesamt 540°=1 1/2 Umdr.) wieder zu Null wird. Der Exzenterpunkt E hat dabei drei volle Umdrehungen ausgeführt, siehe hierzu auch Beschreibg in Abs.6.1.The entire inner surface of the EZ1 is thus divided by the straight line G1-G2 in the horizontal starting position into two parts of the same size. When turning this straight line by means of an eccentric, the EZ1 forms between it and the curve line and the two points W u. G2 'a third surface, the content of which becomes ever larger, receives its greatest value after an angle of rotation of 270 ° and becomes zero again after a further 270 ° (540 ° in total = 1 1/2 rev.). The eccentric point E has made three full rotations, see also description in paragraph 6.1.
2.2 Die zweispitzige (zweibogige) Epizykloide EZ2 Auf Zeichng. Bl. 2 ist in Abb.2.2 eine zweispitzige (zweibogige) Epizykloide EZ2 dargestellt, die nach dem 1.BG dadurch entsteht, wenn man einen beliebigen Punkt P auf dem Rollkreis RK mit dem Radius r betrachtet, der sich auf dem Festkreis FK mit dem doppelten Radius 2r abrollt. Nach einem beliebigen Abrollwinkel α hat sich der Mittelpunkt des Rollkreises von MRK0 nach MRK1 und die2.2 The two-headed (two-arched) epicycloid EZ2 on drawing. Fig. 2.2 shows a two-pronged (two-arched) epicycloid EZ2 in Fig.2.2, which arises after the 1st BG if you consider any point P on the rolling circle RK with the radius r, which is on the fixed circle FK with the rolls double radius 2r. After any roll angle α, the center point of the roll circle from M RK0 to M RK1 and
Gerade P0-MRK0 nach P -MRK bewegt, wobei der gesamte Drehwinkel dieser Geraden ß=3 be- trägt. P., ist somit ein Punkt der EZ2.Straight P 0 -M RK0 moves to P -M RK , the total angle of rotation of this straight line being ß = 3. P., is therefore a point of EZ2.
Diese EZ2 entsteht aber auch nach dem 3.BG durch den einen Endpunkt P einer Geraden P-E mit der Länge l=3r, wenn der andere Endpunkt E auf einem Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e so geführt wird, daß die Drehgeschwindigkeit dieser Geraden ein Drittel so groß wie die des Exzenterpunktes E und die Drehrichtungen gleich sind, z.B. rechts im Uhrzeigersinn. Als Beweis dient das Parallelogramm M^MR^ P^., , wobei der Winkel ß=3α ist. Nach einer vollständigen Umdrehung (360°) erreicht der Exzenterpunkt E1 wieder die gleiche Lage, wobei die Gerade E1P1 sich nur um ein Drittel (120°) in die gleiche Drehrichtung weiter gedreht und die Lage E^ erreicht hat. Nach zwei vollen Umdrehungen des Exzenterpunktes E hat die Gerade die Lage E^ und nach drei vollen Umdrehungen wieder die Ausgangslage erreicht. Wird nun die einspitzige Epizykloide EZ1 in die zweispitzige EZ2 eingelegt, siehe Punkt-Strich-Linie und mit ihrem Mittelpunkt MEZ1 auf dem Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e um den Mittelpunkt MEZ2 so geführt, daß die Drehgeschwindigkeit gleich groß, die Drehrichtungen jedoch entgegengesetzt sind, siehe hierzu 3.BG für eine HZ2 (Abs.3.1), so berühren die beiden Wendespitzen W1 u. W2 der EZ2 immer die Mantelfläche der EZ1 und ihre Wendespitze W wandert dabei auf der Geraden W1-W2, sowie der Punkt G auf der Geraden G1-G2. in Abb.2.2 ist eine zweite EZ1' (gestrichelte Linie) um den Exzenterpunkt E, eingezeichnet, wobei der Drehwinkel γ des Exzenterpunktes E gleich dem gezeichneten Winkel ß der feststehenden EZ beträgt . Die gestrichelte EZ1' hat sich dabei um den Winkel δ in entgegengesetzter Richtung gedreht (γ=-δ) und die Wendespitze W ist nach W und der Punkt G nach G' (gleich EQ) gewandert. Nach einer vollen Umdrehung des Exzenters (Punkt E) hat sich auch die innenliegende EZ1 einmal 5This EZ2 also arises after the 3rd BB through one end point P of a straight line PE with the length l = 3r, if the other end point E is guided on an eccentric circle EK with the radius r = e so that the rotational speed of this straight line increases One third as large as that of the eccentric point E and the directions of rotation are the same, e.g. clockwise on the right. The parallelogram M ^ MR ^ P ^. Serves as proof, whereby the angle ß = 3α. After a complete rotation (360 °), the eccentric point E 1 again reaches the same position, the straight line E 1 P 1 only rotating a third (120 °) in the same direction of rotation and reaching the position E ^. After two full revolutions of the eccentric point E the straight line has reached the position E ^ and after three full revolutions the starting position again. If the single-point epicycloid EZ1 is now inserted into the two-point EZ2, see the dot-dash line and with its center M EZ1 on the eccentric circle EK with the radius r = e around the center M EZ2 so that the speed of rotation is the same, the directions of rotation but are opposite, see 3.BG for a HZ2 (par.3.1), the two turning tips W1 u. W2 of the EZ2 always the lateral surface of the EZ1 and its turning tip W migrates on the straight line W1-W2, and the point G on the straight line G1-G2. Fig.2.2 shows a second EZ1 '(dashed line) around the eccentric point E, the angle of rotation γ of the eccentric point E being equal to the drawn angle ß of the fixed EZ. The dashed EZ1 'has rotated by the angle δ in the opposite direction (γ = -δ) and the turning point W has moved to W and the point G to G' (equal to E Q ). After a full rotation of the eccentric (point E), the EZ1 on the inside has changed once 5
2.2 Fortsetzung in entgegengesetzter Richtung gedreht, die Wendespitze W dabei zweimal die Gerade W1-W2 und der Punkt G zweimal die Gerade G1-G2 durchwandert. Außerdem hat jeder andere Punkt dabei eine zweibogige Hypozykloide (Ellipse) beschrieben (siehe Abs.4.2).2.2 Continued rotated in the opposite direction, the turning tip W passes twice the straight line W1-W2 and the point G twice the straight line G1-G2. In addition, every other point has described a two-arched hypocycloid (ellipse) (see Section 4.2).
2.3 Die dreispitzige (dreibogige) Epizykloide EZ32.3 The three-headed (triple-arched) epicycloid EZ3
Auf Zeichng. BI.2 ist in Abb.2.3 eine dreispitzige (dreibogige) Epizykloide EZ3 dargestellt, die nach dem 1.BG dadurch entsteht, wenn man einen beliebigen Punkt P auf dem Rollkreis RK mit dem Radius r betrachtet, der sich auf dem Festkreis FK mit dem dreifachen Radius 3r abrollt. Nach einem beliebigen Abrollwinkel α hat sich der Mittelpunkt des Rollkreises von MRK0 nach MRK1 und die Gerade P0-MRKO nach P^M^ bewegt, wobei der Drehwinkel dieser Geraden ß=4α beträgt. P1 ist somit ein Punkt der EZ3. Diese EZ3 entsteht aber auch nach dem 3.BG durch den einen Endpunkt P einer Geraden P-E mit der Länge l=4r, wenn der andere Endpunkt E auf einem Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e so geführt wird, daß die Drehgeschwindigkeit dieser Geraden ein Viertel so groß wie die des Exzenterpunktes E und die Drehrichtungen gleich sind, z.B. rechts im Uhrzeigersinn wie gezeichnet. Als Beweis dient das Parallelogramm M r£23"MRκ p ^r W0De' der Winkel ß=4α ist. Nach einer vollen Umdrehung (360°) erreicht der Exzenterpunkt E1 wieder die gleiche Lage, wobei die Gerade E1-P1 sich nur um ein Viertel gleich 90° in die gleiche Drehrichtung weiter gedreht und die Lage E1-P2 erreicht hat. Nach vier vollen Umdrehungen des Exzenterpunktes E hat die Gerade wieder die Ausgangslage E^P-j erreicht, wobei die um jeweils 90° gedrehten Punkte P3 u. P4 um E1 mit der Länge l=4r auch Punkte der EZ3 sind. Wird nun die zweispitzige Epizykloide EZ2 in die dreispitzige EZ3 eingelegt, siehe Punkt- Strich- Linie, und mit ihrem Mittelpunkt M£22 auf den Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e um den Mittelpunkt M_23 so geführt, daß ihre Drehgeschwindigkeit δ nur die Hälfte der des Exzenterpunktes E beträgt und die Drehrichtungen entgegengesetzt sind, so berühren die drei Wendespitzen W11 , W12 u. W13 der feststehenden EZ3 immer die Mantelfläche der drehenden EZ2 und ihre beiden Punkte G1 u. G2 mit dem Abstandsmaß g=4r=4e beschreiben dabei eine dreispitzige Hypozykloide HZ3 mit den drei Spitzen S1 , S2 u.S3, siehe hierzu 3.BG für eine HZ3 in Abs.3.2 . In Abb.2.3 ist eine zweite EZ2' (gestrichelte Linie) um den Exzenterpunkt E eingezeichnet, wobei der Drehwinkel γ des Exzenterpunktes E gleich dem gezeichneten Winkel ß der feststehenden EZ3 beträgt. Die EZ2' hat sich dabei um den Winkel δ=1/2γ bzw. γ=2δ in entgegengesetzter Richtung ge- dreht und ihre beiden Punkte G1 und G2 sind nach G1' u. G2' auf der HZ3 (gepunktete Linie) gewandert. Außerdem haben sich auch die beiden Wendespitzen W1 u. W2 der drehenden EZ2 auf einer um 60° versetzten HZ3' nach W1' u. W2' bewegt. Nach zwei vollen Umdrehungen des Exzenters hat sich die innenliegende EZ2 einmal in entgegengesetzter Richtung um den Exzenterpunkt E gedreht und die beiden Punkte G1 u. G2 dabei je einmal eine dreibogige Hypozykloide (HZ3) beschrieben. 6 2.4 Die vier- und mehrspitzige Epizykloide EZ4 (EZn).On drawing BI.2 is shown in Fig.2.3 a three-pointed (triple-arched) epicycloid EZ3, which arises after the 1.BG by looking at any point P on the rolling circle RK with the radius r, which is on the fixed circle FK with the triple radius 3r rolls. After any roll angle α, the center point of the rolling circle has moved from M RK0 to M RK1 and the straight line P 0 -M RKO to P ^ M ^, the angle of rotation of this straight line being ß = 4α. P 1 is therefore a point of EZ3. However, this EZ3 also arises after the 3rd BB through one end point P of a straight line PE with the length l = 4r, if the other end point E is guided on an eccentric circle EK with the radius r = e so that the rotational speed of this straight line increases A quarter of the size of eccentric point E and the directions of rotation are the same, e.g. clockwise as shown. The parallelogram M r £ 23 " M Rκ p ^ r W0De 'is the angle ß = 4α. After a full revolution (360 °), the eccentric point E 1 again reaches the same position, the straight line E 1 -P 1 has only turned a quarter of 90 ° in the same direction of rotation and has reached the position E 1 -P 2. After four full rotations of the eccentric point E, the straight line has reached the starting position E ^ Pj again, the rotated by 90 ° Points P3 and P4 around E 1 with the length l = 4r are also points of the EZ3 If the two-pointed epicycloid EZ2 is now inserted into the three-pointed EZ3, see dot-dash line, and with its center M £ 22 on the eccentric circle EK with the radius r = e around the center M_23 so that their rotational speed δ is only half that of the eccentric point E and the directions of rotation are opposite, then the three turning tips W11, W12 and W13 of the fixed EZ3 always touch the outer surface of the rotating one EZ2 and ih re two points G1 u. G2 with the distance dimension g = 4r = 4e describe a three-pointed hypocycloid HZ3 with the three peaks S1, S2 and S3, see 3.BG for a HZ3 in section 3.2. In Fig.2.3, a second EZ2 '(dashed line) is drawn around the eccentric point E, the angle of rotation γ of the eccentric point E being equal to the drawn angle β of the fixed EZ3. The EZ2 'has rotated by the angle δ = 1 / 2γ or γ = 2δ in the opposite direction and its two points G1 and G2 are according to G1' u. Hiked G2 'on the HZ3 (dotted line). In addition, the two turning tips W1 u. W2 of the rotating EZ2 on a 60 ° offset HZ3 'after W1' u. W2 'moves. After two full revolutions of the eccentric, the inner EZ2 has rotated once in the opposite direction around the eccentric point E and the two points G1 u. G2 each described a three-armed hypocycloid (HZ3). 6 2.4 The four- and multi-tip epicycloid EZ4 (EZn).
Die bisher beschriebenen ein-, zwei- u. dreispitzigen Epizykloiden können jeweils um eine Spitze erweitert und praktisch bis ins Unendliche fortgesetzt werden, wobei nach dem hier beschriebenen 3. BG eine n-spitzige Epizykloide EZn durch den Punkt P einer Geraden P-E mit der Länge l=(n+1)e gebildet wird, wenn der Punkt E auf einem Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e um den Exzenter- mittelpunkt MEK so geführt wird, daß die Drehrichtung gleich und die Drehgeschwindigkeit ß des Exzenterpunktes E zur Drehgeschwindigkeit α der Geraden gleich (n+1) ist, also ß=(n+1)α. So wird z.B. die vierspitzige Epizykloide (EZ4) durch den Punkt P einer Geraden P-E mit der Länge i=(n+1)e =5e gebildet, wenn der Punkt E auf einen Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e so geführt wird, daß die Drehrichtungen gleich und und die Drehgeschwindigkeiten ß=(n+1)α=5 sind. Femer kann immer in einer feststehenden Epizykloide mit n-Spitzen eine drehende mit (n-l)-Spitzen eingelegt werden, wenn sie die gleiche Exzentrizität e haben, die Drehrichtungen entgegengesetzt sind und das Drehgeschwindigkeitsverhältnis γ=(n-1)δ ist. So kann z.B. die in Abs.2.3 beschriebene EZ3 in eine EZ4 mit gleicher Exzentrizität e eingelegt werden, wobei die Drehrichtungen wie vorher beschrieben entgegengesetzt und die Drehgeschwindigkeit γ des Exzenters dreimal so groß wie die der drehenden EZ3 sein muß, γ=3δ. Die drei Wendepunkte W11 , W12 u. W13 der EZ3 beschreiben dabei eine vierspitzige Hypozykloide (HZ4) mit den vier Spitzen S11 bis S14, siehe Abs.3.3.The previously described one, two and. three-pointed epicycloids can each be extended by one point and practically continued to infinity, whereby according to the 3rd BG described here, an n-pointed epicycloid EZn is formed by the point P of a straight line PE with the length l = (n + 1) e If the point E is guided on an eccentric circle EK with the radius r = e around the eccentric center point M EK so that the direction of rotation is the same and the rotational speed β of the eccentric point E is equal to the rotational speed α of the straight line (n + 1), thus ß = (n + 1) α. For example, the four-pointed epicycloid (EZ4) is formed by the point P of a straight line PE with the length i = (n + 1) e = 5e if the point E is guided on an eccentric circle EK with the radius r = e so that the directions of rotation are the same and and the rotational speeds ß = (n + 1) α = 5. Furthermore, a rotating epicycloid with n tips can always be inserted with a rotating (nl) tip if they have the same eccentricity e, the directions of rotation are opposite and the rate of rotation ratio is γ = (n-1) δ. For example, the EZ3 described in par.2.3 can be inserted in an EZ4 with the same eccentricity e, whereby the directions of rotation are opposite as previously described and the speed of rotation γ of the eccentric must be three times greater than that of the rotating EZ3, γ = 3δ. The three turning points W11, W12 u. W13 of EZ3 describe a four-headed hypocycloid (HZ4) with the four tips S11 to S14, see par.3.3.
3.0 Die Hypozykloiden3.0 The Hypocycloids
In den folgenden Abschnitten soll bewiesen werden, daß das 3.BG auch für Hypozykloiden anwendbar ist und daß in jeder n-spitzigen HZ immer eine mit einer Spitze weniger (n-1) eingelegt werden kann, wenn sie die gleiche Exzentrizität e haben. Außerdem wird in Abs.3.5 beschrieben, daß man in jeder feststehenden Epizykloide auch eine drehende Hypozykloide mit gleicher Exzentrizität einsetzen kann.In the following sections, it should be demonstrated that the 3.BG can also be used for hypocycloids and that in each n-headed HZ one with one tip less (n-1) can always be inserted if they have the same eccentricity e. It is also described in paragraph 3.5 that a rotating hypocycloid with the same eccentricity can also be used in any fixed epicycloid.
3.1 Die zweispitzige Hypozykloide HZ23.1 The double-pointed hypocycloid HZ2
Auf Zeichng. Bl.3 ist in Abb.3.1 eine zweispitzige Hypozykloide HZ2 dargestellt, die nach dem 1.BG dadurch entsteht, wenn man einen beliebigen Punkt P auf dem Rollkreis RK mit dem Radius r betrachtet, der sich innen am Festkreis FK mit dem Radius 2r abrollt. Nach einem beliebigen Abrollwin- kel α hat sich der Mittelpunkt des Rollkreises von MRK0 nach MR und die Gerade P0-MRKO nach P.,-MRK1 bewegt, wobei der Abrollwinkel dieser Geraden ß=-α beträgt. Der Punkt P1 liegt auf der Geraden G1-G2. Die zweispitzige Hypozykloide ist also eine Gerade mit der Länge g=4r.On drawing Fig.3.1 shows a double-headed hypocycloid HZ2 in Fig.3.1, which arises after the 1st BB when one considers any point P on the rolling circle RK with the radius r, which rolls on the inside of the fixed circle FK with the radius 2r . After any roll angle α, the center point of the roll circle has moved from M RK0 to M R and the straight line P 0 -M RKO to P., - M RK1, the roll angle of this straight line being ß = -α. The point P1 lies on the straight line G1-G2. The two-pointed hypocycloid is therefore a straight line with the length g = 4r.
Diese HZ2 entsteht aber auch nach dem 3.BG durch den einen Endpunkt P einer Geraden P-E mit der Länge l=r, wenn der andere Endpunkt E auf einem Exzenterkreis EK, der in diesem Fall dem Mitteipunktkreis MRK des Rollkreises RK entspricht, mit dem Radius r=e so geführt wird, daß die Drehgeschwindigkeit dieser Geraden genau so groß ist wie die des Exzenterpunktes E und die Drehrichtungen entgegengesetzt sind (ß=-α). Als Beweis dient das Parallelogramm MHZ2-MRK1-P1-E1 7However, this HZ2 also arises after the 3rd BB through one end point P of a straight line PE with the length l = r, if the other end point E with the radius on an eccentric circle EK, which in this case corresponds to the center point circle MRK of the rolling circle RK r = e is carried out in such a way that the speed of rotation of this straight line is exactly the same as that of the eccentric point E and the directions of rotation are opposite (ß = -α). The parallelogram M HZ2 -M RK1 -P 1 -E 1 serves as proof 7
3.1 Fortsetzung3.1 continued
Nach einer vollen Umdrehung des Exzenterpunktes E um den Mittelpunkt MHZ2 hat sich die Gerade P-E, von der Ausgangslage P0-EQ ausgehend, auch einmal gedreht und der Endpunkt P dabei zweimal die Gerade G1-G2 erzeugt.After a full rotation of the eccentric point E around the center point M HZ2 , the straight line PE, starting from the starting position P 0 -E Q , has also rotated once and the end point P has produced the straight line G1-G2 twice.
3.2 Die dreispitzige (dreibogige) Hypozykloide HZ3.3.2 The three-headed (triple-arched) hypocycloid HZ3.
Auf Zeichng. Bl. 3 ist in Abb.3.2 eine dreispitzige (dreibogige) Hypozykloide HZ3 dargestellt, die nach dem 1.BG dadurch entsteht, wenn man einen beliebigen Punkt P auf dem Rollkreis RK mit dem Radius r betrachtet, der sich innen am Festkreis FK mit dem Radius 3r abrollt. Nach einem beliebigen Abrollwinkel α hat sich der Mittelpunkt des Rollkreises von MRK0 nach MRK1 und die Gerade P0-MRKO nach P MRKI bewegt, wobei der Drehwinkel dieser Geraden ß=-2α beträgt. P1 ist somit ein Punkt der HZ3. Diese HZ3 entsteht aber auch nach dem 3.BG durch den einen Endpunkt P einer Geraden P-E mit der Länge l=2r, wenn der andere Endpunkt E auf einem Exzenterkreis EK mit dem Radius e=r so geführt wird, daß die Drehgeschwindigkeit dieser Geraden halb so groß ist wie die des Exzenterpunktes E (α=1/2ß) und die Drehrichtungen entgegengesetzt sind. Als Beweis dient das Parallelogramm MHZ3-MRK1-P1-E1 , wobei der Winkel ß=-2α ist. Nach zwei vollen Umdrehungen des Exzenterpunktes E um den Mittelpunkt MHZ3 hat sich die Gerade P-E, von der Ausgangslage PQ-EQ ausgehend, einmal gedreht und der Endpunkt P dabei eine vollständige, dreibogige Hypozykloide mit den drei Spitzen S1 , S2 u. S3 erzeugt. Verlängert man die Gerade P0-EQ um das Doppelte bis G2, so entspricht diese Gerade der zweispitzigen HZ2 mit der Länge g=4r (Abb.3.1) und teilt die HZ3 in zwei gleichgroße Flächen. Wird diese Gerade mit ihrem Halbierungspunkt E auf dem Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e um den Mittelpunkt MHZ3 so geführt, daß ihre Drehgeschwindigkeit δ nur die Hälfte der des Exzenterpunktes E beträgt und die Drehrichtungen entgegengesetzt sind (δ=1/2γ bzw. γ=-2δ) ,so berühren die beiden Endpunkte G1 u. G2 der HZ2 immer die Mantellinie der HZ3.On drawing Fig. 3.2 shows a three-pointed (three-armed) hypocycloid HZ3 in Fig. 3.2, which arises after the 1st BG if you look at any point P on the rolling circle RK with the radius r, which is on the inside of the fixed circle FK with the Radius 3r rolls. After any roll angle α, the center point of the roll circle has moved from M RK0 to M RK1 and the straight line P 0 -M RKO to P M RKI, the angle of rotation of this straight line being ß = -2α. P 1 is therefore a point of HZ3. This HZ3 also arises after the 3rd BB through one end point P of a straight line PE with the length l = 2r, if the other end point E is guided on an eccentric circle EK with the radius e = r so that the rotational speed of this straight line is half is as large as that of the eccentric point E (α = 1 / 2ß) and the directions of rotation are opposite. The parallelogram M HZ3 -M RK1 -P 1 -E 1 serves as proof, the angle ß = -2α. After two full rotations of the eccentric point E around the center point M HZ3 , the straight line PE, starting from the starting position P Q -E Q , has rotated once and the end point P is a complete, three-armed hypocycloid with the three tips S1, S2 and. S3 generated. If you extend the line P 0 -E Q by twice to G2, this line corresponds to the two-headed HZ2 with the length g = 4r (Fig.3.1) and divides the HZ3 into two equal-sized areas. Is this straight line with its bisection point E on the eccentric circle EK with the radius r = e around the center point M HZ3 such that its rotational speed δ is only half that of the eccentric point E and the directions of rotation are opposite (δ = 1 / 2γ or γ = -2δ), the two end points touch G1 u. G2 of the HZ2 always the surface line of the HZ3.
In Abb.3.2 ist im Punkt E1 eine zweite Gerade HZ2' eingezeichnet, wobei der Drehwinkel γ des Ex- zenterpunktes E gleich dem gezeichneten Winkel ß der feststehenden HZ3 beträgt. Die HZ2' hat sich dabei in entgegengesetzter Richtung um den Winkel δ gedreht, der den gleichen Wert wie α hat. Somit ist der vorher nach dem 3.BG beschriebene Punkt P1 der feststehenden HZ3 gleich demIn Fig.3.2, a second straight line HZ2 'is drawn in point E 1 , the angle of rotation γ of the eccentric point E being equal to the drawn angle β of the fixed HZ3. The HZ2 'has rotated in the opposite direction by the angle δ, which has the same value as α. Thus, the point P 1 of the fixed HZ3 previously described after the 3.BG is equal to that
Endpunkt G1' der drehenden HZ2' und ihr zweiter Endpunkt G2' gleich dem Punkt P2. Außerdem berührt die Gerade HZ2' im Punkt B die HZ3, sie ist also eine Tangente und teilt somit die Gesamtfläche in drei Teilflächen. 8End point G1 'of the rotating HZ2' and its second end point G2 'equal to the point P 2 . In addition, the straight line HZ2 'touches the HZ3 at point B, so it is a tangent and thus divides the total area into three partial areas. 8th
3.3 Die vierspitzige (vierbogige) Hypozykloide HZ4. Auf Zeichng. Bl. 3 ist in Abb.3.3 eine vierspitzige (vierbogige) Hypozykloide HZ4 dargestellt, die nach dem 1.BG dadurch entsteht, wenn man einen beliebigen Punkt P auf dem Rollkreis RK mit dem Radius r betrachtet, der sich innen am Festkreis FK mit dem Radius 4r abrollt. Nach einem beliebigen Abrollwinkel α hat sich der Mittelpunkt des Rollkreises von MRK0 nach MRK1 und die Gera- de Po-MRKo nach P^M^ bewegt, wobei der Abrollwinkel dieser Geraden ß=3 beträgt. P^ ist somit ein Punkt der HZ4.3.3 The four-headed (four-arched) hypocycloid HZ4. On drawing Bl. 3 shows a four-pointed (four-arched) hypocycloid HZ4 in Fig.3.3, which arises after the 1st BG if you consider any point P on the rolling circle RK with the radius r, which is on the inside of the fixed circle FK with the Radius 4r rolls. After any roll angle α, the center point of the roll circle has moved from M RK0 to M RK1 and the straight line Po-M RK o to P ^ M ^, the roll angle of this straight line being ß = 3. P ^ is therefore a point on HZ4.
Diese HZ4 entsteht aber auch nach dem 3.BG durch den einen Endpunkt P einer Geraden P-E mit der Länge l=3r, wenn der andere Endpunkt E auf einem Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e so geführt wird, daß die Drehgeschwindigkeit dieser Geraden genau ein Drittel so groß ist wie die des Exzenterpunktes E und die Drehrichtungen entgegengesetzt sind. Als Beweis dient das Parallelogramm MEZ4-MRK1-P1-E1 , wobwi der Winkel ß=-3α ist. Nach einer vollen Umdrehung (ß=360°) erreicht der Exzenterpunkt E1 wieder die gleiche Lage, wobei die Gerade E1-P1 sich nur um ein Drittel (α=120°) in die entgegengesetzte Drehrichtung weiter gedreht und die Lage ErP2 erreicht hat. P2 ist somit auch ein Punkt der EZ4. Nach drei vollen Umdrehungen des Exzenterpunktes E hat die Ge- rade wieder die Ausgangslage E1-P1 erreicht, wobei der Punkt P eine vollständige vierbogige Hypozykloide mit den vier Spitzen S11 , S12, S13 u. S14 gebildet hat.This HZ4 also arises after the 3rd BB through one end point P of a straight line PE with the length l = 3r, if the other end point E is guided on an eccentric circle EK with the radius r = e so that the rotational speed of this straight line is accurate is a third as large as that of the eccentric point E and the directions of rotation are opposite. The parallelogram M EZ4 -M RK1 -P 1 -E 1 serves as proof, where the angle ß = -3α. After a full revolution (ß = 360 °), the eccentric point E 1 again reaches the same position, the straight line E 1 -P 1 only rotating a third (α = 120 °) in the opposite direction of rotation and the position E r P 2 has reached. P 2 is therefore also a point of EZ4. After three full rotations of the eccentric point E, the straight line has again reached the starting position E 1 -P 1 , the point P being a complete four-arch hypocycloid with the four tips S11, S12, S13 and. S14 has formed.
Wird nun die dreispitzige Hypozykloide HZ3 in die vierspitzige HZ4 eingelegt (siehe Punkt- Strich- Linie), und mit ihrem Mittelpunkt MHZ3auf dem Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e um den Mittelpunkt MHZ4 so geführt, daß ihre Drehgeschwindigkeit δ nur ein Drittel des Exzenterpunktes E be- trägt und die Drehrichtungen entgegengesetzt sind, so berühren die drei Spitzen S1 , S2 u. S3 der HZ3 immer die Mantellinie der HZ4. in Abb.3.3 ist eine zweite HZ3' (gestrichelte Linie) um den Exzenterpunkt E., eingezeichnet, wobei der Drehwinkel γ des Exzenterpunktes E gleich dem gezeichneten Winkel ß der feststehenden HZ4 beträgt. Die HZ3' hat sich dabei in entgegengesetzter Richtung um den Winkel δ gedreht, der den gleichen Wert wie α hat. Somit ist der vorher nach dem 3.BG beschriebene Punkt P1 der EZ4 gleich der Spitze SV der drehenden HZ3'. Das gleiche gilt für die Punkte P2 u. P3, wobei P2=S2' und P3= S3' ist. Außerdem berührt die inneniiegende HZ3' mit ihrem Bogen zwischen den Spitzen SV u. S2' im Berührungspunkt B den Bogen der äußeren HZ4 zwischen ihren Spitzen S11 u. S14.Now the three-headed hypocycloid HZ3 is inserted into the four-headed HZ4 (see dot-dash line), and with its center M HZ3 on the eccentric circle EK with the radius r = e around the center M HZ4 so that its rotational speed δ is only one Third of the eccentric point E is and the directions of rotation are opposite, the three tips S1, S2 and. S3 of HZ3 always the surface line of HZ4. Fig.3.3 shows a second HZ3 '(dashed line) around the eccentric point E., the angle of rotation γ of the eccentric point E being equal to the drawn angle ß of the fixed HZ4. The HZ3 'has rotated in the opposite direction by the angle δ, which has the same value as α. Thus, the point P1 of the EZ4 previously described after the 3rd BG is equal to the tip SV of the rotating HZ3 '. The same applies to points P2 u. P3, where P2 = S2 'and P3 = S3'. In addition, the inner HZ3 'touches with its arc between the tips SV u. S2 ' at the point of contact B the arc of the outer HZ4 between its tips S11 u. S14.
3.4 Die fünf- u. mehrspitzigen Hypozykloiden (HZn)3.4 The five u. multi-tip hypocycloids (HZn)
Die bisher beschriebenen zwei-, drei- und vierspitzigen Hypozykloiden können jeweils um eine Spitze erweitert werden und praktisch bis ins Unendliche fortgesetzt werden, wobei nach dem hier beschriebenen 3.BG eine n-spitzige Hypozykloide HZn durch den Punkt P einer Geraden P-E mit der Länge l= (n-1)e gebildet und wenn der Punkt E auf einem Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e so geführt wird, daß die Drehrichtungen entgegengesetzt und die Drehgeschwindigkeiten ß des Exzenterpunk- 3.4 Fortsetzung tes E zur Drehgeschwindigkeit der Geraden, gleich n-1 ist, also ß=(n-1)α sind. So wird z.B. die fünfspitzige Epizykloide durch den Punkt P einer Geraden P-E mit der Länge l=(5-1)e=4e gebildet, wenn der andere Punkt E auf einen Exzenterkreis mit dem Radius r=e so geführt wird, daß die Drehrichtungen entgegengesetzt und die Drehgeschwindigkeiten ß=(5-1)α=4α sind. Ferner kann immer in einer feststehenden Hypozykloide mit n-Spitzen eine drehende mit (n-l)-Spit- zen eingelegt werden, wenn sie die gleiche Exzentrizität e haben, die Drehrichtungen entgegengesetzt sind, das Drehgeschwindigkeitsverhältnis γ=(n-1)δ ist. So kann z.B. die in Abs.3.3 beschriebene HZ4 in eine HZ5 mit gleicher Exzentrizität e eingelegt werden, wobei die Drehrichtungen wie vorher beschrieben entgegengesetzt sind und die Drehgeschwindigkeit γ des Exzenters viermal so groß wie die der drehenden HZ4 sein muß, γ=4δ. Außerdem berührt immer ein Bogen der inneren Hypozykloide den Bogen der äußeren, die dem Exzenterpunkt E zugewendet ist.The two-, three-, and four-headed hypocycloids described so far can each be extended by a tip and practically continued to infinity, whereby according to the 3rd BG described here, an n-headed hypocycloid HZn through the point P of a straight line PE with the length l = (n-1) e is formed and if the point E is guided on an eccentric circle EK with the radius r = e so that the directions of rotation are opposite and the rotational speeds ß of the eccentric point 3.4 Continuation tes E to the rotational speed of the straight line, is equal to n-1, ie ß = (n-1) α. For example, the five-pointed epicycloid is formed by the point P of a straight line PE with the length l = (5-1) e = 4e if the other point E is guided on an eccentric circle with the radius r = e so that the directions of rotation are opposite and the rotational speeds β = (5-1) α = 4α. Furthermore, in a fixed hypocycloid with n tips, a rotating one with (nl) tips can always be inserted if they have the same eccentricity e, the directions of rotation are opposite, the rotation speed ratio γ = (n-1) δ. For example, the HZ4 described in par.3.3 can be inserted into a HZ5 with the same eccentricity e, whereby the directions of rotation are opposite as previously described and the rotational speed γ of the eccentric must be four times as large as that of the rotating HZ4, γ = 4δ. In addition, an arc of the inner hypocycloid always touches the arc of the outer one, which faces the eccentric point E.
3.5 Die Kombination von Epi- und Hypozykloiden.3.5 The combination of epi- and hypocycloids.
In den Abschnitten 2.2, 2.3 und 2.4 wurden spitze Epizykloiden mit gleicher Exzentrizität e beschrie- bem, in denen sich immer eine Epizykloide mit einer Spitze weniger (n-1) einlegen ließ, wobei die Drehrichtungen des Exzenterpunktes und die der drehenden Zykloide entgegengesetzt sind. Das gleiche gilt auch für die in den Abschnitten 3.2, 3.3 und 3.4 beschriebenen Hypozykloiden. Es gibt jedoch noch eine dritte Möglichkeit und zwar die Kombination von Epi- und Hypozykloiden.In sections 2.2, 2.3 and 2.4, pointed epicycloids with the same eccentricity e were described, in which an epicycloid with one tip less (n-1) could always be inserted, with the directions of rotation of the eccentric point and that of the rotating cycloid being opposite. The same applies to the hypocycloids described in sections 3.2, 3.3 and 3.4. There is, however, a third possibility, namely the combination of epi- and hypocycloids.
In Abb.3.4 (Zeichng. Bl.3) ist eine zweispitzige Epizykloide EZ2 (Beschreibung siehe Abs.2.2) dargestellt, in der eine dreispitzige Hypozykloide HZ3 (Beschreibung siehe Abs.3.2) mit gleicher Exzentrizität e eingelegt ist. Wird nun die innenliegende HZ3 mit ihrem Mittelpunkt MHZ3 auf dem Exzenter- kreis EK mit dem Radius r=e um den Mittelpunkt MEZ2 so geführt, daß die Drehrichtungen gleich sind, z.B. rechts im Uhrzeigersinn, und die Drehgeschwindigkeit des Exzenterpunktes E=MHZ3 dreimal so groß ist wie die der HZ3 (γ=3δ), so berühren ihre drei Spitzen S1 , S2 u. S3 immer die zwei Bögen der EZ2. Ferner berühren die beiden Wendespitzen W1 u. W2 immer zwei Bögen der drehenden HZ3 (siehe gestrichelte HZ3"), außer in den Wendepunkten, wo eine Spitze der HZ3 mit einer Wendespitze der EZ2 kongurent ist.Fig.3.4 (drawing Bl.3) shows a two-headed epicycloid EZ2 (description see par.2.2) in which a three-headed hypocycloid HZ3 (description see par.3.2) with the same eccentricity e is inserted. If the inner HZ3 with its center M HZ3 is now guided on the eccentric circle EK with the radius r = e around the center M EZ2 so that the directions of rotation are the same, eg clockwise, and the speed of rotation of the eccentric point E = M HZ3 is three times the size of the HZ3 (γ = 3δ), so its three peaks touch S1, S2 u. S3 always the two arches of EZ2. Furthermore, the two turning tips W1 and. W2 always two arcs of the rotating HZ3 (see dashed HZ3 "), except in the turning points, where a tip of the HZ3 with a turning tip of the EZ2 is consistent.
Bei dieser dritten Kombination können die Spitzen der feststehenden EZ und die der drehenden HZ immer um eine Spitze erweitert und praktisch bis ins Unendliche fortgesetzt werden, so kann z.B. in eine dreispitzige Epizykloide EZ3 (siehe Beschreibung in Abs.2.3) eine vierspitzige Hypozykloide HZ4 (siehe Beschreibung in Abs.3.3) eingesetzt werden, wobei jedoch das Drehgeschwindigkeits- Verhältnis viermal so groß ist (δ=4γ). Die Kmbination zwischen einer einspitzigen EZ1 mit der Exzentrizität e und einer zweispitzigen HZ2, die mathematisch gesehen eine Gerade mit der Länge g=4e ist (siehe Beschreibung in Abs.3.1), wurde bereits in Abs.2.1 beschrieben und in Abb.2.1 dargestellt. 10With this third combination, the tips of the fixed EZ and those of the rotating HZ can always be extended by a tip and practically continued to infinity, for example, a three-tip epicycloid EZ3 (see description in paragraph 2.3) can be a four-tip hypocycloid HZ4 (see Description in paragraph 3.3) can be used, however, the rotational speed ratio is four times as large (δ = 4γ). The combination between a single-point EZ1 with the eccentricity e and a two-point HZ2, which is mathematically seen a straight line with the length g = 4e (see description in Section 3.1), has already been described in Section 2.1 and shown in Fig. 2.1. 10
4.0 Die gestreckten Zykloiden Mit den spitzen Zykloiden lassen sich wunderbar Flächenänderungen verwirklichen, wenn die drehende innenliegende Zykloide immer auf einen Exzenterkreis mit dem Radius r=e geführt wird, wie in den Abs.2.1 bis 2.4 und 3.1 bis 3.5 beschrieben. Sie sind jedoch für technische Maschinen nur bedingt verwendbar, da es schwierig ist, spitze Dichtungen mit geringem Verschleiß herzustellen. Bes- sere Möglichkeiten bieten hier die gestreckten Zykloiden, die ja nach dem 1.BG dadurch entstehen, wenn man einen Punkt Pa betrachtet, der sich innerhalb des abrollenden Kreises RK befindet, siehe hierzu Beschreibung im Dubbel oder in anderen Fachbüchern. Die gestreckten Zykloiden sollen in den folgenden Beschreibungen immer mit dem kleinen Buchstaben a (z.B. HZ3a) gekennzeichnet werden.4.0 The stretched cycloids With the pointed cycloids, wonderful changes in area can be achieved if the rotating inner cycloid is always guided on an eccentric circle with the radius r = e, as described in paragraphs 2.1 to 2.4 and 3.1 to 3.5. However, they can only be used to a limited extent for technical machines, since it is difficult to produce pointed seals with little wear. The stretched cycloids, which arise after the 1st flank, are better options here if you consider a point Pa that is within the rolling circle RK, see description in the Dubbel or in other specialist books. The stretched cycloids should always be marked with the small letter a (e.g. HZ3a) in the following descriptions.
4.1 Die gestreckten Epizykloiden EZ..a Auf Zeichng. BI.4 ist in Abb.4.1 eine einspitzige (einbogige) Epizykloide EZ1 , wie in Abs.2.1 beschrieben und eine größere EZV teilweise dargestellt (gestrichelte Linie), die nach dem 1.BG dadurch entsteht, wenn man einen beliebigen Punkt P' auf dem Rollkreis RK' mit dem Radius r' betrachtet, der sich auf dem Festkreis FK' mit dem gleichen Radius r" abrollt. Eine gestreckte Epizykloide entsteht ja bekanntlich dadurch, daß ein Punkt Pa innerhalb des abrollenden Kreises betrachtet wird. In Abb. 4.1 ist so eine gestreckte Epizykloide EZ1 a mit der Speichenlänge e, die dem Radius r der ursprünglichen spitzen EZ1 entspricht (r=e), aufgezeichnet. Nach einem beliebigen Abrollwinkel α hat sich der Mittelpunkt des Rollkreises von M'RKO nach M'RKI und der Punkt Pa von Paonach Pai bewegt und es entsteht das Parallelogramm M-^-M'f^-Pai-Ei mit den Seiten e u. a und den Winkeln α und ß, wobei ß=2α ist. Hieraus läßt sich das 3.BG für eine einbogige, gestreckte Epizykloide ableiten. Wird also die Zykloi- denlänge i=2e=2r der ursprünglich spitzen EZ1 um ein beliebiges Maß c auf die Gesamtlänge a, auch Zykioidenstrahllänge genannt, verlängert und mit dem einen Endpunkt E auf einen Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e so geführt, daß die Drehgeschwindigkeit dieser Geraden halb so groß ist wie die des Exzenterpunktes E (α=1/2ß bzw. ß=2α) und die Drehrichtungen gleich sind, so beschreibt der zweite Endpunkt Pa des Zykloidenstrahls immer eine gestreckte, einbogige Epizykloide (EZ1a) mit der gleichen Exzentrizität e.4.1 The elongated epicycloids EZ..a on drawing. BI.4 in Fig.4.1 is a single-headed (single-arched) epicycloid EZ1, as described in Paragraph 2.1 and a larger EZV partially shown (dashed line), which arises after the 1.BG if you point any point P ' the rolling circle RK 'with the radius r' viewed, which rolls on the fixed circle FK 'with the same radius r ". As is well known, an elongated epicycloid is created by considering a point Pa within the rolling circle. In Fig. 4.1 is such a stretched epicycloid EZ1 a with the spoke length e, which corresponds to the radius r of the original pointed EZ1 (r = e), after any roll angle α the center point of the rolling circle from M'RKO to M'RKI and the point Pa is moved by Paonach Pai and the parallelogram M - ^ - M'f ^ -Pai-Ei is created with the sides e and a and the angles α and ß, where ß = 2α derive a single-arch, elongated epicycloid. So the Zyk length i = 2e = 2r of the originally pointed EZ1 is extended by an arbitrary dimension c to the total length a, also called cycloid beam length, and is guided with one end point E to an eccentric circle EK with the radius r = e so that the rotational speed of the latter Just half the size of the eccentric point E (α = 1 / 2ß or ß = 2α) and the directions of rotation are the same, the second end point Pa of the cycloid beam always describes an elongated, single-arch epicycloid (EZ1a) with the same eccentricity e .
Verlängert man den Zykloidenstrahl Eι-Paι mit der Länge a um das Doppelte bis zum Punkt Kai , so entspricht diese Gerade Pai-Kai der Verbindungslinie zweier um 180° versetzter Rollkreise RKi' u. RK2', und der Punkt Kai ist somit auch ein Punkt der EZ1a. Außerdem geht diese Gerade immer durch die feststehende Wendespitze W der EZ1.If you extend the cycloid beam Eι-Paι with the length a by twice to the point Kai, this straight line Pai-Kai corresponds to the connecting line of two 180 ° offset circles RKi 'u. AC 2 ', and the point Kai is therefore also a point of EZ1a. In addition, this straight line always goes through the fixed turning point W of the EZ1.
Das vorher beschriebene 3.BG gilt auch für die zweibogige, gestreckte Epizykloide EZ2a mit der Zykioidenstrahllänge a, wobei der Winkel ß=3α ist, wie in Abb.7.1 auf Zeichng. Bl.7, bzw. für die dreibogige, gestreckte Epizykloide EZ3a, wobei der Winkel ß=4α ist, wie in Abb.8.1 auf Zeichng.BI.8 dargestellt. Diese Gesetzmäßigkeit kann beliebig fortgesetzt werden, wobei der Winkel ß=(n+1)α 11The 3.BG described above also applies to the two-arch, elongated epicycloid EZ2a with the cycloid beam length a, whereby the angle ß = 3α, as in Fig.7.1 on the drawing. Bl.7, or for the three-armed, elongated epicycloid EZ3a, where the angle ß = 4α, as shown in Fig.8.1 on drawing BI.8. This law can be continued as desired, with the angle ß = (n + 1) α 11
4.1 Fortsetzung bei n-Bogen sein muß. Nach diesem 3.BG lassen sich gestreckte Epizykloiden mit beliebig vielen Punkten, wie in Abb.4.1 , 6.1 , 7.1 u. 8.1 dargestellt, sehr leicht aufzeichnen.4.1 Continuation must be with n-arches. According to this 3.BG, stretched epicycloids with any number of points, as in Fig.4.1, 6.1, 7.1 and. 8.1 shown, record very easily.
4.2 Die gestreckten Hypozykloiden HZ..a4.2 The stretched hypocycloids HZ..a
Die gleichen Gesetzmäßigkeiten wie bei den Epizykloiden bestehen auch bei den Hypozykloiden, jedoch mit dem entscheidenden Unterschied, daß die Drehrichtungen vom Zykloidenstrahl und vom Exzenterpunkt entgegengesetzt sind. Dieses soll an der dreibogigen, gestreckten Hypozykloide HZ3a bewiesen werden.The same principles as for the epicycloids also exist for the hypocycloids, but with the decisive difference that the directions of rotation of the cycloid beam and the eccentric point are opposite. This is to be demonstrated on the three-armed, elongated hypocycloid HZ3a.
Auf Zeichng. BI.4 ist in Abb.4.2 eine dreispitzige (dreibogige) HZ3, wie in Abs.3.2 beschrieben, und eine größere HZ3' (gestrichelte Linie) dargestellt, die nach dem 1.BG dadurch entsteht, wenn man einen beliebigen Punkt P' auf dem Rollkreis RK' mit dem Radius r" betrachtet, der sich innen am Festkreis FK' mit dem Radius 3r" abrollt. Durch den innerhalb des abrollenden Kreises RK' liegenden Punkt Pa mit der Speicheniänge e, die dem Radius r der ursprünglichen, spitzen HZ3 entspricht (r=e), wird die gestreckte, dreibogige Hypozykloide HZ3a gebildet. Nach einem beliebigen Abroliwin- kel α hat sich der Mittelpunkt M'RKO nach M'RKI und der Punkt Pa von Pao nach Pai bewegt und es entsteht das Parallelogramm MHZ3-M'Rκι-Paι-Eι mit den Seiten e u. a und den Winkeln α u. ß, wobei ihre Richtungen von der Nulllage ausgehend jedoch entgegengesetzt sind, also ß—2α.On drawing BI.4 is shown in Fig.4.2 a three-pointed (three-armed) HZ3, as described in Paragraph 3.2, and a larger HZ3 '(dashed line), which arises after the 1st BG if you point any point P' considered the rolling circle RK 'with the radius r ", which rolls on the inside of the fixed circle FK' with the radius 3r". The stretched, three-armed hypocycloid HZ3a is formed by the point Pa lying within the rolling circle RK 'with the spoke length e, which corresponds to the radius r of the original, pointed HZ3 (r = e). After an arbitrary Abroli angle α the center point M'RKO has moved to M'RKI and the point Pa has moved from Pao to Pai and the parallelogram MHZ3-M'Rκι-Paι-Eι with the sides e u. a and the angles α u. ß, but their directions starting from the zero position are opposite, ie ß — 2α.
Hieraus läßt sich das 3.BG für eine dreibogige, gestreckte Hypozykloide ableiten. Wird die Zykloiden- länge l=2e=2r der ursprünglich spitzen HZ3 um ein beliebiges Maß c auf die Zykloidenstrahllänge a verlängert und mit dem einen Endpunkt E auf einem Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e so geführt, daß ihre Drehgeschwindigkeit halb so groß ist wie die des Exzenterpunktes E und die Drehrich- tungen entgegengesetzt sind (ß=-2α), so beschreibt der zweite Endpunkt Pa dieser Geraden immer eine dreibogige, gestreckte Hypozykloide (HZ3a) mit der gleichen Exzentrizität e.From this, the 3.BG for a three-armed, elongated hypocycloid can be derived. If the cycloid length l = 2e = 2r of the originally pointed HZ3 is extended by an arbitrary dimension c to the cycloid beam length a and guided with one end point E on an eccentric circle EK with the radius r = e so that its rotational speed is half as large Just as that of the eccentric point E and the directions of rotation are opposite (ß = -2α), the second end point Pa of this straight line always describes a three-armed, elongated hypocycloid (HZ3a) with the same eccentricity e.
Verlängert man den Zykloidenstrahl Eι-Paι um das doppelte Maß a bis zum Punkt Hai , so entspricht diese Gerade Pai-Hai der Verbindungslinie zweier um 180° versetzter Rollkreise RK'i u. RK'2 und der Punkt Hai ist somit auch ein Punkt der HZ3a. Außerdem berührt diese Gerade immer in einem wandernden Berührungspunkt B, siehe hierzu auch Abb.3.2, die ursprüngliche HZ3. Das vorher beschriebene 3.BG für eine HZ3a kann beliebig fortgesetzt werden, wobei eine n-bogige gestreckte Hypozykloide (HZna) dadurch entsteht, wenn ein Zykloidenstrahl mit der Länge a größer (n-1)e auf einen Exzenterkreis mit dem Radius e so geführt wird, daß die Drehrichtungen entgegengesetzt sind und der Winkel ß=-(n-1)α ist. Eine Ausnahme hinsichtlich der Benennung bildet hier die zweibogige, gestreckte Hypozykloide (HZ2a), die in der Fachliteratur immer als Ellipse bezeichnet wird. Da sie für technische Maschinen sehr interessant ist, soll hier näher auf sie eingegangen werden. 12If you extend the cycloid beam Eι-Paι by twice the dimension a to the point Hai, this straight line Pai-Hai corresponds to the connecting line of two rolling circles RK'i u. RK ' 2 and the point shark is therefore also a point of the HZ3a. In addition, this straight line always touches at a moving contact point B, see also Fig. 3.2, the original HZ3. The previously described 3.BG for a HZ3a can be continued as desired, whereby an n-arched elongated hypocycloid (HZna) arises when a cycloid beam with the length a greater (n-1) e is guided onto an eccentric circle with the radius e is that the directions of rotation are opposite and the angle ß = - (n-1) α. An exception to the naming is the two-armed, elongated hypocycloid (HZ2a), which is always referred to in the specialist literature as an ellipse. Since it is very interesting for technical machines, it will be discussed in more detail here. 12
4.2 Fortsetzung 1 Auf Zeichng. Bl.9 ist in Abb.9.1 eine zweispitzige HZ2 dargestellt, die wie in Abs.3.1 beschrieben, eine Gerade mit der Länge g=4r=4e ist. Nach dem 1.BG entsteht die hier dargestellte HZ2a (Ellipse) dadurch, wenn man den Punkt Pa mit der Speichenlänge e=r betrachtet, der sich innerhalb des Rollkreises RK' mit dem Radius r" befindet und der sich innen an dem Festkreis FK' mit dem Radius 2r"4.2 Continued 1 on drawing Fig.9.1 shows a two-point HZ2 in Fig.9.1, which is a straight line with the length g = 4r = 4e as described in Paragraph 3.1. According to 1.BG, the HZ2a (ellipse) shown here arises when you look at the point Pa with the spoke length e = r, which is located within the rolling circle RK 'with the radius r "and which is located on the inside of the fixed circle FK' with the radius 2r "
05 abrollt, siehe gestrichelte Linie in Abb.9.1. Nach einem beliebigen Abrollwinkei hat sich der Mittelpunkt des Rollkreises von M'RKO nach M'RK1 und der Punkt Pa von Pao nach Pai bewegt und es entsteht das Parallelogramm MHZ2-M,Rκι-Pa1-E1 mit den Seiten e u. a und den gleichgroßen Winkeln α u. ß, wobei die Richtungen, von der Ausgangslage ausgehend, entgegengesetzt sind ( ß=-α).05 rolls, see dashed line in Fig.9.1. After any roll angle, the center point of the rolling circle has moved from M'RKO to M ' RK1 and the point Pa from Pao to Pai, and the parallelogram MHZ2-M , Rκι-Pa 1 -E 1 with the sides e u. a and the equally large angles α u. ß, where the directions, starting from the starting position, are opposite (ß = -α).
Hieraus läßt sich auch das 3.BG für eine gestreckte, zweibogige HZ2a (Ellipse) ableiten. Wird die 10 Zykloidenlänge l=r=e, die mit ihrem Punkt P die Gerade G1-G2 beschreitet, um ein beliebiges Maß c auf die Zykloidenstrahllänge a verlängert und mit dem einen Endpunkt E auf einem Exzenterkreis EK mit dem Radius r=e so geführt, daß ihre Drehgeschwindigkeit gleichgroß ist wie die des Exzenterpunktes E und die Drehrichtungen entgegengesetzt sind (ß=- ), so beschreibt der zweite Endpunkt Pa dieser Geraden immer eine gestreckte, zweibogige Hypozykloide (Ellipse) mit der gleichen Exzentrizität e. Der hier verwendete Buchstabe e für die maximale Exzentrizität der Ellipse vom Mittelpunktkreis MPK aus ist nicht identisch mit der in der Fachliteratur verwendete gleiche Buchstabe e für die lineare Exzentrizität, hier mit j bezeichnet, die das Abstandsmaß der Brennpunkte J vom Mittelpunkt der Ellipse angibt, siehe Dubbel oder andere Fachbücher.From this, the 3.BG for an elongated, two-arch HZ2a (ellipse) can be derived. If the 10 cycloid length l = r = e, which crosses the line G1-G2 with its point P, is extended by an arbitrary dimension c to the cycloid beam length a and is guided with the one end point E on an eccentric circle EK with the radius r = e that their rotational speed is the same as that of the eccentric point E and the directions of rotation are opposite (ß = -), the second end point Pa of this straight line always describes an elongated, two-arched hypocycloid (ellipse) with the same eccentricity e. The letter e used here for the maximum eccentricity of the ellipse from the center circle MPK is not identical to the same letter e used in the specialist literature for the linear eccentricity, here designated j, which indicates the distance dimension of the focal points J from the center of the ellipse, see Dubbel or other specialist books.
4.3 Die gestreckte, zweibogige Hypozykloide HZ2a als Drehkolben4.3 The elongated, double-arched hypocycloid HZ2a as a rotary lobe
Auf Zeichng. Bl.5 ist in Abb.5.1 eine gestreckte, zweibogige Hypozykloide HZ2a (Ellipse), wie vor- 20 her beschrieben, zunächst in einer gestreckten, einbogigen Epizykloide EZ1a mit der gleichen Exzentrizität e und der gleichen Zykloidenstrahllänge a eingelegt (waagerechte Lage), wobei die beiden Höchstpunkte H1 u. H3 der HZ2a den Höchstpunkt K1 und den Tiefstpunkt K2 der EZ1a berühren. Wird nun die HZ2a mit ihrem Mittelpunkt MHZ2 auf dem Exzenterkreis EK so geführt, daß sie sich um 90° und der Exzenterpunkt E um 180° gedreht hat, siehe Strich-Punkt-Linie in Abb.4.3, so über- 25 schneidet sie die Kurvenform der außenliegenden EZ1 a rechts neben den beiden Schnittpunkten HV u. H2' erheblich, siehe senkrecht gestrichelte Überschnitte UES1. Um diese Überschnitte zu vermeiden, muß bei Einhaltung der innenliegenden HZ2a die Kurvenform der außenliegenden EZ1a zwischen dem Höchstpunkt K1 und dem Tiefstpunkt K2 auf eine EZ1g vergrößert werden (siehe gestrichelte Linie), oder aber bei Einhaltung der äußeren EZ1a die Kurvenform der inneniiegenden HZ2a 30 zwischen den vier Punkten H1-H2-H3-H4 auf eine HZ2k verkleinert werden (gepunktete Linie). Diese Drehkolben- Maschine hat sich in der Praxis nur bedingt bewährt, da die beiden mit dem Winkel μ ausgeführten Spitzen des Drehkolbens einem schnellen Verschleiß unterliegen. Auch konstuk- tive Maßnahmen mit Dichtleisten DL1 u. DL2 aus verschleißfesten Materialien wie Hartmetall oder Keramik sind keine ideale Lösungen, da durch die entstehenden hohen Fliehkräfte die innere Gehäusewand einem großen Verschleiß unterworfen ist. 13On drawing In Fig.5.1, Fig.5.1 shows an elongated, double-arched hypocycloid HZ2a (ellipse), as described above, first inserted in a stretched, single-arched epicycloid EZ1a with the same eccentricity e and the same cycloid beam length a (horizontal position), whereby the two highest points H1 u. H3 of HZ2a touch the highest point K1 and the lowest point K2 of EZ1a. If the HZ2a is now guided with its center MHZ2 on the eccentric circle EK so that it has rotated by 90 ° and the eccentric point E by 180 °, see dash-dot line in Fig.4.3, it overlaps the curve shape the external EZ1 a to the right of the two intersections HV u. H2 'considerably, see vertically dashed overlaps UES1. In order to avoid these overlaps, the curve shape of the external EZ1a must be increased to a EZ1g between the highest point K1 and the lowest point K2 (see dashed line) if the internal HZ2a is observed, or the curve shape of the inner HZ2a 30 between if the outer EZ1a is observed the four points H1-H2-H3-H4 can be reduced to a HZ2k (dotted line). This rotary lobe machine has only proven itself to a limited extent in practice, since the two tips of the rotary lobe designed with the angle μ are subject to rapid wear. Also constructive measures with sealing strips DL1 and. DL2 made of wear-resistant materials such as hard metal or ceramic are not ideal solutions because the high centrifugal forces that are generated cause the inner housing wall to be subjected to great wear. 13
4.3 Fortsetzung Ähnliche Überschnitte UES2 entstehen auch, wenn die HZ2a in eine gestreckte, dreibogige Hypozykloide HZ3a mit der gleichen Zykloidenstrahllänge a und der gleichen Exzentrizität e eingelegt und gedreht wird, siehe waagerecht schraffierte Flächen in Abb.5.1. Auch hier muß entweder die innenliegende HZ2a, wie vorher beschrieben, verkleinert, oder aber die außenliegende HZ3a zwischen den sechs Punkten H11 bis H16 auf die gestrichelt dargestellte HZ3g vergrößert werden, damit keine Überschnitte entstehen.4.3 Continuation Similar overcuts UES2 also occur when the HZ2a is inserted and rotated in an elongated, three-armed hypocycloid HZ3a with the same cycloid beam length a and the same eccentricity e, see horizontally hatched areas in Fig. 5.1. Here too, either the internal HZ2a must be reduced, as previously described, or the external HZ3a must be enlarged between the six points H11 to H16 to the HZ3g shown in broken lines so that no overlaps occur.
Die vorher beschriebenen zyklischen Kurven können jeweils um einen Bogen erweitert und praktisch unendlich fortgeführt werden, wobei die entstehenden Überschnitte durch die gleichen Maßnahmen beseitigt werden müssen. Im folgenden Abschnitt soll dieses an zwei Beispielen, in denen die aus- seniiegende Gehäuseform eine EZ2a und der innenliegenden Drehkolben eine EZ1a bzw. eine HZ3a ist, genauer erläutert werden.The previously described cyclic curves can each be extended by an arc and practically continued indefinitely, with the resulting overlaps having to be eliminated by the same measures. In the following section, this will be explained in more detail using two examples, in which the outer housing shape is an EZ2a and the internal rotary lobe is an EZ1a or an HZ3a.
4.4 Die gestreckte, zweibogige Epizykloide EZ2a als Gehäuseform4.4 The elongated, two-arched EZ2a epicycloid as housing shape
Auf Zeichng. Bl.5 ist in Abb.5.2 eine gestreckte, zweibogige Epizykloide EZ2a als Außenkurve dargestellt, in der sich zunächst eine gestreckte, einbogige Epizykloide EZ1a dreht (Strich-Punkt-Punkt- Linie). Auch hier entstehen zwischen den beiden Kurvenformen Überschnitte, siehe senkrecht gestri- chelte Flächen UES3, die einmal durch Verkleinern der innenliegenden EZ1a zwischen dem Höchstpunkt K1 und dem Tiefstpunkt K2, oder aber durch Vergrößern der außenliegenden EZ2a zwischen den beiden Höchst- und Tiefstpunkten K11 bis K14 zu der Kurvenform EZ2g, vermieden werden kann. Überschnitte UES4, siehe waagerecht schraffierte Flächen, entstehen auch, wenn in der gleichen EZ2a eine gestreckte, dreibogige Hypozykloide HZ3a eingelegt und mit ihrem Mittelpunkt MHZ3 auf den Exzenterkreis EK so geführt wird, daß die Drehgeschwindigkeit des Exzenterpunktes dreimal so groß ist wie die der drehenden HZ3 und die Drehrichtungen gleich sind.On drawing Fig.5.2 shows a stretched, double-arched epicycloid EZ2a as an outer curve in Fig.5.2, in which a stretched, single-arched epicycloid EZ1a rotates (dash-dot-dot line). Here, too, there are overlaps between the two curve shapes, see vertically dashed areas UES3, which are achieved by reducing the inside EZ1a between the highest point K1 and the lowest point K2, or by enlarging the outside EZ2a between the two highest and lowest points K11 to K14 to the EZ2g curve shape can be avoided. Overlaps UES4, see horizontally hatched areas, also occur when an elongated, three-armed hypocycloid HZ3a is inserted in the same EZ2a and guided with its center MHZ3 onto the eccentric circle EK in such a way that the rotational speed of the eccentric point is three times greater than that of the rotating HZ3 and the directions of rotation are the same.
Wird nun die Foim der äußeren EZ2a beibehalten und die Kurven der innenliegenden HZ3a zwischen den sechs Wendepunkten H11 bis H16 verkleinert, damit keine Überschnitte entstehen, so erhält man die gepunktet dargestellte Kurvenform HZ3k, die dem Drehkoiben des bekannten Wan- kelmotors entspricht. Diese Kurve ist in Abb.5.2 um 30° gedreht noch einmal gezeichnet, siehe HZ3k' (Strich-Punkt-Linie), wobei die drei Berührungspunkte H11 , H13 u. H15 nach H1 V, H13' u. H15' auf der EZ2a gewandert sind und der Mittelpunkt MHZ3 hat sich auf dem Exzenterkreis um 90° nach M'HZ3 gedreht. Der vorher beschriebene Wankelmotor hat jedoch den großen Nachteil, daß die drei Dichtleisten DL1 , DL2 u. DL3 im rotierenden Kolben untergebracht sein müssen und somit großen Fliehkräften ausgesetzt sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Berührungswinkel zwischen den Dichtleisten und der Gehäusewand viel kleiner als 90° werden können, siehe Winkel μ in Abb.4.4, was leicht zum Verklemmen und somit zum Fressen führt. Wird dagegen, wie vorher beschrieben, die epi- bzw. hypozykloidische Kurvenform für den Drehkol- 14 4.4 Fortsetzung ben beibehalten, so können die beiden Dichtleisten DL4 u. DL5 im feststehenden Gehäuse untergebracht werden. Aber auch diese Ausführung hat den Nachteil, daß die Berührungswinkel viel kleiner als 90° werden können, siehe Winkel μ' in Abb.5.2, was auch leicht zum Verklemmen und somit zum Fressen führt. Für diese Patentanmeldung sollen nur Drehkolbenformen verwendet werden, die von gestreckten Epi- oder Hypozykloiden abgeleitet und deren Dichtelemente (auch Dichtmodule genannt) Rollen bzw. Rollensegmente sind. In den folgenden Abschnitten werden einige technisch brauchbare Varianten von diesen neuen Drehkolben-Maschinen aufgezeichnet und genau beschrieben.If the foam of the outer EZ2a is retained and the curves of the inner HZ3a between the six turning points H11 to H16 are reduced so that there are no overcuts, the dotted curve shape HZ3k is obtained, which corresponds to the rotary disc of the known rotary motor. This curve is drawn again in Fig.5.2 rotated by 30 °, see HZ3k '(dash-dot line), the three points of contact H11, H13 u. H15 to H1 V, H13 'u. H15 'on the EZ2a and the center MHZ3 has rotated 90 ° to M'HZ3 on the eccentric circle. However, the previously described Wankel engine has the major disadvantage that the three sealing strips DL1, DL2 and. DL3 must be accommodated in the rotating piston and are therefore exposed to large centrifugal forces. Another disadvantage is that the contact angle between the sealing strips and the housing wall can be much smaller than 90 °, see angle μ in Fig.4.4, which easily leads to jamming and thus to seizing. If, on the other hand, the epi- or hypocycloid curve shape for the rotary 14 4.4 Continued ben, the two sealing strips DL4 u. DL5 can be accommodated in the fixed housing. But this version also has the disadvantage that the contact angles can be much smaller than 90 °, see angle μ 'in Fig. 5.2, which also easily leads to jamming and thus to seizing. For this patent application, only rotary lobe shapes are to be used which are derived from elongated epi- or hypocycloids and whose sealing elements (also called sealing modules) are rollers or roller segments. In the following sections, some technically usable variants of these new rotary lobe machines are recorded and described in detail.
5.0 Drehkolbenmaschinen mit epizykloidischen Drehkolben (DKM-EZ...)5.0 Rotary lobe machines with epicycloidal lobes (DKM-EZ ...)
In den folgenden Abschnitten werden Drehkolbenmaschinen beschrieben, deren Drehkolbenform (Mantelkurven) von gestreckten Epizykloiden abgeleitet und um einen bestimmten Radius b verkleinert sind. Diese Drehkolbenmaschinen, kurz DKM-EZ.. b genannt, müssen jedoch mit Ein- und Auslaßventile versehen werden, ähnlich wie bei den Hubkolbenmaschinen und sind darum für besonders hohe Drücke geeignet.The following sections describe rotary lobe machines whose rotary lobe shape (jacket curves) are derived from elongated epicycloids and are reduced by a certain radius b. However, these rotary piston machines, abbreviated DKM-EZ .. b, must be provided with inlet and exhaust valves, similar to the reciprocating piston machines and are therefore suitable for particularly high pressures.
5.1 Drehkolbenmaschinen mit einem einbogigen, epizykloidischen Drehkolben (DKM-EZ1)5.1 Rotary lobe machines with a single-arch, epicycloidal rotary lobe (DKM-EZ1)
Auf Zeichng. BI.6 ist in Abb.6.1 nach dem 3.BG eine einspitzige Epizykloide EZ1 mit der Zykloiden- länge i=2e (siehe Beschreibung in Abs.2.1) sowie eine gestreckte, einbogige EZ1a mit der Zykloidenstrahllänge a und gleicher Exzentrizität e dargestellt. Wird diese Epizykloide um einen bestimmten Radius b verkleinert, so erhält man die gewünschte Kurvenform EZ1b für einen Drehkolben, kurz DK-EZ1 genannt.On drawing BI.6 shows a single-point epicycloid EZ1 with the cycloid length i = 2e (see description in par.2.1) as well as an elongated, single-arch EZ1a with the cycloid beam length a and the same eccentricity e in Fig.6.1 after the 3.BG. If this epicycloid is reduced by a certain radius b, the desired curve shape EZ1b for a rotary piston, abbreviated DK-EZ1, is obtained.
Dieser Drehkolben kann durch Verändern der Maße a, b u. e praktisch in unzähligen Varianten mittels eines Schleifstiftes mit dem Durchmesser d=2b genaustens hergestellt werden, wozu sich in erster Linie Schleifvorrichtungen anbieten, die die epizykloidische Form über Planetengetriebe nach dem 1. oder 3.BG simulieren. Daneben kann dieser Drehkolben, wie auch alle übrigen in den nächsten Abschnitten beschriebenen, auf moderne, X-Y-gesteuerte CNC-Schleifmaschinen ohne Vorrichtungen genaustens hergestellt werden. Beziehend auf die gezeichnete Darstellung in Abb.5.1 ergeben sich für den Punkt Pai von der Nullage ausgehend die Koordinaten: X=(cos2α)e+(cosα)a und Y=(sin2α)e+(sinα)a, nach denen ein Fertigungsprogramm erstellt werden kann.This rotary lobe can by changing the dimensions a, b u. e practically in countless variations using a grinding pin with a diameter of d = 2b. Precisely for this purpose there are primarily grinding devices that simulate the epicycloidal shape via planetary gears according to the 1st or 3rd district law. In addition, this rotary lobe, like all the others described in the next sections, can be manufactured on modern, X-Y-controlled CNC grinding machines without any devices. Based on the drawing in Fig.5.1, the coordinates for the point Pai from the zero position result: X = (cos2α) e + (cosα) a and Y = (sin2α) e + (sinα) a, according to which a production program is created can.
Wird nun der vorher beschriebene Drehkolben DK-EZ1 mit seinem Mittelpunkt MDK auf einen Exzenterkreis EK mit dem gleichen Radius e mittels einer Exzenterwelle oder eines Planetengetriebes so geführt, daß er sich mit gleicher Winkelgeschwindigkeit, jedoch in entgegengesetzter Drehrich- tung dreht, so berührt er die beiden Dichtrollen DR1 und DR2 mit dem gleichen Durchmesser d=2b, die um 180° versetzt und mit dem Abstandsmaß a um den Mittelpunkt MDKM im feststehenden Gehäuse der Drehkolbenmaschine angeordnet sind, ständig (siehe Abb.6.2). Die vorher beschriebene Gesetzmäßigkeit von gleicher Drehgeschwindigkeit und entgegengesetzter 15 5.1 Fortstzung Drehrichtung für die Führung des Drehkolbens entspricht dem 3.BG für eine zweispitzige HZ2, siehe Abs.3.1 . Demnach beschreibt der Punkt W des Drehkolbens bei gesetzmäßiger Drehung die Gerade W1-W2 und der Punkt G die Gerade G1-G2 mit den Längen g=4e. Diese beiden Geraden können umgekehrt für eine genaue Führung genutzt werden, wenn der Drehkolben in den beiden Punkten W u. G mit zwei Führungsrollen FR1 und FR2 versehen wird, die in einer seitlich im feststehenden Gehäuse angebrachten Kreuznut KNU entlanggleiten. Siehe hierzu die auf Zeichng. BI.1 in den Abb.1.1 u. 1.2 dargestellte DKM-EZ1 (Schnitte A-A u.B-B). Mit dieser Konstruktionsmaßnahme reicht eine einfache Exzenterwelle mit der Exzentrizität e für die Lagerung und Führung des Drehkolbens aus und man kann auf ein teures u. kompliziertes Planetengetriebe verzichten. Die Gehäuseform (Hüllkurve) HK-EZ2g zwischen den beiden Dichtrollen wird von der äußeren Kurvenform des Drehkolbens bestimmt, wenn er sich in den beiden Wendepunkten G1 u. G2 befindet bzw. vom drehenden Kolben erzeugt und entspricht einer vergrößerten, zweibogigen Epizykloide.If the previously described rotary piston DK-EZ1 with its center point MDK is guided on an eccentric circle EK with the same radius e by means of an eccentric shaft or a planetary gear such that it rotates at the same angular velocity but in the opposite direction of rotation, it touches the two sealing rollers DR1 and DR2 with the same diameter d = 2b, which are offset by 180 ° and are arranged with the spacing a around the center MDKM in the fixed housing of the rotary lobe machine (see Fig. 6.2). The previously described law of the same rotational speed and opposite 15 5.1 Continued direction of rotation for guiding the rotary piston corresponds to 3.BG for a double-headed HZ2, see par.3.1. Accordingly, the point W of the rotary piston describes the straight line W1-W2 and the point G the straight line G1-G2 with the lengths g = 4e. Conversely, these two straight lines can be used for precise guidance if the rotary piston in the two points W u. G is provided with two guide rollers FR1 and FR2, which slide along in a cross groove KNU on the side of the fixed housing. See the drawing. BI.1 in Fig.1.1 u. 1.2 shown DKM-EZ1 (sections AA uB-B). With this design measure, a simple eccentric shaft with the eccentricity e is sufficient for the bearing and guiding of the rotary piston and one can rely on an expensive u. do without complicated planetary gear. The shape of the housing (envelope curve) HK-EZ2g between the two sealing rollers is determined by the outer curve shape of the rotary lobe when it is in the two turning points G1 u. G2 is located or generated by the rotating piston and corresponds to an enlarged, double-arched epicycloid.
In Abb.6.2 ist ein zweiter Drehkolben DK' (Punkt-Strich-Linie) um den Exzenterpunkt Ei eingezeichnet, der sich um den Winkel γ rechtsrum (im Uhrzeigersinn) und der Drehkolben um den Winkel δ in entgegengesetzter Richtung gedreht hat, wobei δ=-γ ist. Dabei hat sich der Mittelpunkt G=MFRI der Führungsrolle FR1 von Wendepunkt G1 nach G' und der Mittelpunkt W der Führungsrolle FR2 von DK nach W in der Kreuznut NKU bewegt und es hat sich die Arbeitskammer AK1 gebildet. Bei einer vollen Umdrehung des Kolbens wird das Volumen in den beiden entstehenden Arbeitskammern AK1 u. AK2 je einmal von V=0 über Vmax und wieder bis V=0 verändert, wobei Vmaχ gleich dem inneren Gehäusevolumen VDKM minus dem Drehkolbenvolumen VDK ist.In Fig.6.2 a second rotary piston DK '(dash-dash line) is drawn around the eccentric point Ei, which has rotated by the angle γ to the right (clockwise) and the rotary piston by the angle δ in the opposite direction, where δ = -γ is. The center point G = MFRI of the guide roller FR1 has moved from the turning point G1 to G 'and the center point W of the guide roller FR2 has moved from DK to W in the cross groove NKU and the working chamber AK1 has formed. With a full revolution of the piston, the volume in the two working chambers AK1 u. AK2 changed once from V = 0 to Vmax and again to V = 0, where V ma χ is equal to the inner housing volume VDKM minus the rotary piston volume VDK.
Diese Volumenveränderungen lassen sich gut für technische Maschinen ausnutzen, wie z.B. als Pumpe oder Verdichter, wobei das zu befördernde Medium vorzugsweise über selbstöffnende Ein- und selbstschiießende Auslaßventile (VE u. VA) gesteuert wird, wie auf Zeichng. Bl.12 in den Abb. 12.1 bis 12.5 in fünf Phasen schematisch dargestellt. Wird dagegen über zwangsläufig gesteuerte Ventile Gase oder Wasserdampf mit hohem Druck eingelassen, so eignet sich diese DKM besonders gut als Gasmotor oder Dampfkraftmaschine.These volume changes can be exploited well for technical machines, e.g. as a pump or compressor, the medium to be transported preferably being controlled via self-opening inlet and self-closing outlet valves (VE and VA), as shown in the drawing. Bl.12 schematically shown in Figs. 12.1 to 12.5 in five phases. On the other hand, if gases or steam are admitted at high pressure via inevitably controlled valves, this DKM is particularly suitable as a gas engine or steam engine.
Da die Mantelflächen des Gehäuses sehr groß sind, lassen sich bei allen Drehkolbenmaschinen für jeden Arbeitsraum vier, sechs oder auch noch mehr Ventilpaare sternförmig oder auch seitlich anordnen, wodurch die Strömungsverluste verringert werden. Als Verbrennungsmotor im Viertaktverfahren ist diese DKM-EZ1 nur bedingt verwendbar, da für den vollständigen Ablauf der vier Arbeitstakte zwei volle Umdrehungen des Drehkolbens notwendig sind. Um einen guten Gleichförmigkeitsgrad zu erzielen, muß eine große Schwungscheibe vorgesehen werden oder es müssen zwei oder auch mehrere Drehkolbenmaschinen parallel nebeneinander angeordnet werden. Die in den folgenden Abschnitten beschriebenen Drehkolbenmaschinen mit drei, vier oder noch mehreren Arbertskammern sind hierfür besser geeignet. 16Since the lateral surfaces of the housing are very large, four, six or even more pairs of valves can be arranged in a star shape or laterally in all rotary piston machines for each working space, as a result of which the flow losses are reduced. This DKM-EZ1 can only be used to a limited extent as an internal combustion engine in the four-stroke process, since two complete revolutions of the rotary lobe are necessary for the four work cycles to complete. In order to achieve a good degree of uniformity, a large flywheel must be provided or two or more rotary piston machines must be arranged side by side in parallel. The rotary lobe machines with three, four or more Arberts chambers described in the following sections are more suitable for this. 16
5.2 Drehkolbenmaschinen mit einem zweibogigen, epizykloidischen Drehkolben (DKM-EZ2J Auf Zeichng. Bl.7 ist in Abb.7.1 nach dem 3.BG eine zweispitzige Epizykloide EZ2 mit der Zykloidenlänge l=3r (siehe Beschreibung in Abs.2.2), sowie eine gestreckte, zweibogige EZ2a mit der Zykloidenstrahllänge a und gleicher Exzentrizität e dargestellt. Wird nun diese Epizykloide um einen bestimmten Radius b verkleinert, so erhält man die gewünschte Kurvenform EZ2b für einen Drehkol- ben, kurz DK-EZ2 genannt.5.2 Rotary lobe machines with a double-armed, epicycloidal rotary piston (DKM-EZ2J on drawing Bl.7 in Fig.7.1 according to the 3.BG there is a double-headed epicycloid EZ2 with the cycloid length l = 3r (see description in paragraph 2.2), as well as an elongated one , two-arched EZ2a with the cycloid beam length a and the same eccentricity e If this epicycloid is reduced by a certain radius b, the desired curve shape EZ2b for a rotary piston, abbreviated DK-EZ2, is obtained.
Wird nun dieser Drehkolben, der in unzähligen Varianten durch Verändern der Maße a, b und e mittels eines Schleifstiftes mit dem Durchmesser d=2b genaustens hergestellt werden kann, siehe auch Beschreibung unter Abs.5.1 , mit seinem Mittelpunkt MEZ2 auf einen Exzenterkreis EK mit dem gleichen Radius e mittels einer Exzenterwelle oder eines Planetengetriebes so geführt, daß er sich mit halber Drehgeschwindigkeit in entgegengesetzter Drehrichtung dreht, so berührt er die drei Dichtrollen DR1 , DR2 u. DR3 mit dem gleichen Durchmesser d=2b, die um 120° versetzt und mit dem Abstandsmaßen a um den Mittelpunkt MDKM im feststehenden Gehäuse der Drehkolbenmaschine angeordnet sind, ständig (siehe Abb.7.2).Now this rotary piston, which can be manufactured in countless variations by changing the dimensions a, b and e using a grinding pin with the diameter d = 2b, see also description under paragraph 5.1, with its center MEZ2 on an eccentric circle EK with the same radius e by means of an eccentric shaft or a planetary gear so that it rotates at half the speed of rotation in the opposite direction, it touches the three sealing rollers DR1, DR2 and. DR3 with the same diameter d = 2b, offset by 120 ° and spaced a around the center MDKM in the fixed housing of the rotary lobe machine, constantly (see Fig.7.2).
Die vorher beschriebenen Gesetzmäßigkeiten von entgegengesetzter Drehrichtung und halber Dreh- geschwindigkeit für die Führung des Drehkolbens gegenüber der des Exzenters entspricht dem 3.BG für eine dreispitzige Hypozykloide HZ3, siehe Abs.3.2. Demnach beschreiben die beiden Punkte G1 u. G2 des Drehkolbens die in Abb.7.2 gepunktet dargestellte dreispitzige HZ3 mit den drei Spitzen S1 , S2 u. S3 und jeder Punkt mit einer längeren Zykloidenlänge als l=2e eine gestreckte, dreibogige HZ3, so z.B. die beiden Punkte H1 u. H2 die gestrichelt dargestellte HZ3h. Eine zusätzliche äußere Führung des Kolbens, wie bei der DKM-EZ1 , in den Wendepunkten S1 , S2 u. S3 bei Verwendung einer einfachen Exzenterwelle ist hier nicht notwendig, da dieses von den drei Dichtrollen DR1 , DR2 u. DR3 genaustens übernommen wird. Die Steuerung des Drehkolbens mittels eines Planetengetriebes ist nur in Ausnahmefällen von Vorteil. Die Gehäuseform (Hüllkurve) HK-EZ3g zwischen den drei Dichtrollen wird von der äußeren Kurvenform des Drehkoibens be- stimmt, wenn er sich in den drei Wendepunkten S1 , S2 u. S3 befindet, bzw. vom drehenden Kolben erzeugt und entspricht einer vergrößerten, dreibogigen Epizykloide EZ3g.The previously described laws of opposite direction of rotation and half the speed of rotation for guiding the rotary piston compared to that of the eccentric correspond to the 3.BG for a three-pointed hypocycloid HZ3, see par.3.2. Accordingly, the two points G1 u. G2 of the rotary piston the three-pointed HZ3 shown in dotted in Fig.7.2 with the three points S1, S2 and. S3 and each point with a longer cycloid length than l = 2e is an elongated, three-armed HZ3, e.g. the two points H1 u. H2 the HZ3h shown in dashed lines. An additional outer guidance of the piston, as with the DKM-EZ1, in the turning points S1, S2 and. S3 when using a simple eccentric shaft is not necessary here, since this of the three sealing rollers DR1, DR2 u. DR3 is taken over exactly. The control of the rotary piston by means of a planetary gear is only of advantage in exceptional cases. The shape of the housing (envelope curve) HK-EZ3g between the three sealing rollers is determined by the outer curve shape of the rotary piston if it is located in the three turning points S1, S2 and. S3 is located or generated by the rotating piston and corresponds to an enlarged, triple-arched EZ3g epicycloid.
In Abb.7.2 ist ein zweiter Drehkolben DK' (Punkt-Strich-Linie) um den Exzenterpunkt E1 eingezeichnet, der sich um den Winkel γ rechtsrum (im Uhrzeigersinn) und der Drehkolben um den Winkel δ in entgegengesetzter Richtung gedreht hat (δ=-1/2γ). Die Punkte G1 und G2 sind dabei auf der HZ3 nach GV und G2' und der Punkt H1 auf der HZ3h nach HV gewandert. Bei einer vollen Umdrehung des Drehkolbens, was ja zwei Umdrehungen des Exzenters in entgegngesetzter Drehrichtung entspricht, wird das Volumen in den drei Arbeitskammern AK1 , AK2 u. AK3 je zweimal von V=0 über Vmax bis wieder V=0 verändert.In Fig.7.2 a second rotary piston DK '(dot-dash line) is drawn around the eccentric point E1, which has rotated by the angle γ to the right (clockwise) and the rotary piston by the angle δ in the opposite direction (δ = - 1 / 2γ). The points G1 and G2 have moved on the HZ3 to GV and G2 'and the point H1 on the HZ3h to HV. With a full revolution of the rotary piston, which corresponds to two revolutions of the eccentric in the opposite direction of rotation, the volume in the three working chambers AK1, AK2 u. AK3 changed twice from V = 0 via Vmax to V = 0 again.
Diese Volumenänderungen lassen sich gut für technische Maschinen ausnutzen, wie z.B. als Pumpe, Verdichter, Gasmotor, Dampfkraftmaschine oder auch als Einspritzpumpe für Verbrennungsmotoren, 17These volume changes can be exploited well for technical machines, such as a pump, compressor, gas engine, steam engine or as an injection pump for internal combustion engines, 17
5.2 Fortsetzung bei denen sehr hohe Drücke erzeugt bzw. verarbeitet werden müssen. Auf Zeichng. BI.13 ist in den Abb.13.1 bis 13.5 diese DKM in fünf Phasen als Verbrennungsmotor im Viertaktverfahren dargestellt, wobei sich der Drehkolben jeweils um 30° weiter gedreht hat. Die drei Arbeitskammern müssen hierzu um die drei Kompressionsräume KR1 , KR2 u. KR3 vergrößert werden. Für den vollständigen Ablauf der vier Arbeitstakte in jeder einzelnen Arbeitskammer: 1.) Frischgas ansaugen; 2.) Frischgas verdichten; 3.) Expansion (Arbeitstakt) und 4.) Abgase ausstoßen, sind nur eine vollständige Umdrehung des Kolbens notwendig, was zwei Umdrehungen der Exzenterwelle entspricht. Damit hat diese Drehkolbenmaschine mit nur einem Drehkolben die Leistungsfähigkeit eines Dreizylinder-Hubkolbenmotors, wobei der Gleichförmigkeitsgrad jedoch bedeutend günstiger und durch den Wegfall der Pleuelstangen etwa 15-20% Energie eingespart werden können. Außerdem hat dieser Drehkolben-Verbrennungsmotor etwa nur die Hälfte an Gewicht wie ein vergleichbar- rer Hubkolbenmotor, wodurch in Zukunft die Kraftfahrzeuge entsprechend leichter gebaut werden können, was nochmals eine Einsparung an Energie bedeutet.5.2 Continuation in which very high pressures have to be generated or processed. On drawing BI.13 is shown in Fig.13.1 to 13.5 this DKM in five phases as an internal combustion engine in the four-stroke process, whereby the rotary lobe has rotated further by 30 °. The three working chambers must for this the three compression spaces KR1, KR2 u. KR3 can be enlarged. For the complete completion of the four work cycles in each individual work chamber: 1.) draw in fresh gas; 2.) compress fresh gas; 3.) expansion (work cycle) and 4.) exhaust gases, only one complete revolution of the piston is necessary, which corresponds to two revolutions of the eccentric shaft. This rotary piston machine with only one rotary piston has the performance of a three-cylinder reciprocating piston engine, although the degree of uniformity can be significantly cheaper and about 15-20% energy can be saved by eliminating the connecting rods. In addition, this rotary piston internal combustion engine is only about half the weight of a comparable reciprocating piston engine, which means that the motor vehicles can be built correspondingly lighter in the future, which again saves energy.
Bei Bedarf können auch zwei oder mehr Rotationskolbenmaschinen parallel nebeneinander angeord- net werden, wobei dann jedoch die Steuerung der Drehkolben über eine zentrale Welle und entsprechende Planetenräder einfacher gestaltet werden kann.If required, two or more rotary piston machines can also be arranged in parallel next to one another, but in this case the control of the rotary pistons can be made simpler via a central shaft and corresponding planet wheels.
5.3 Drehkolbenmaschinen mit drei- u. mehrbogigen epizykloidischen Drehkolben DKM-EZn5.3 Rotary lobe machines with three and multi-arch epicycloidal rotary lobe DKM-EZn
Die bisher beschriebenen Drehkolbenmaschinen mit einem ein- und zweibogigen Drehkolben können jeweils um einen Bogen erweitert werden und praktisch bis ins Unendliche fortgesetzt werden, wobei die Anzahl der Dichtrollen und der Arbeitskammern auch immer um je eins ansteigen muß. Auf Zeichng. BI.8 ist in Abb.8.1 nach dem 3.BG eine dreispitzige Epizykloide EZ3 mit der Zykloidenlänge l=4e, und eine gestreckte, dreibogige EZ3a mit der Zykloidenstrahllänge a und gleicher Exzentrizität e dargestellt, siehe hierzu auch die Beschreibungen unter Abs.2.3 und 4.1. Wird nun diese Epizykloide um einen bestimmten Radius b verkleinert, so erhält man die gewünschte Kurvenform EZ3b für einen Drehkolben, kurz DK-EZ3 genannt. Wird nun dieser Drehkolben, der wie in Abs.6.1 beschrieben, in unzähligen Varianten hergestellt werden kann, mit seinem Mittelpunkt MDK auf einen Exzenterkreis EK mit dem gleichen Radius r=e mittels einer Exzenterwelle oder eines Planetengetriebes so geführt, daß seine Drehgeschwindigkeit genau ein Drittel der des Exzenterpunktes E beträgt und die Drehrichtungen entgegengesetzt sind (δ= -1/3γ), so berührt er die vier Dichtrollen DR1-DR4 mit dem gleichen Durchmesser d=2b, die um 90° versetzt und mit den Abstandsmaßen a um den Mittelpunkt MDKM im feststehenden Gehäuse der Drehkoibenmaschine angeordnet sind, ständig (siehe Abb.8.2). Außerdem beschreiben die drei Punkte G11 , G12 u. G13 des Drehkolbens eine vierspitzige Hypozykloide HZ4 mit der Zykloidenlänge l=3e und mit den vier Spitzen S11- S14 (siehe Abs.3.3). 18 5.3 Fortsetzung In Abb.8.2 ist ein zweiter Drehkolben DK' (Punkt-Strich-Linie) um den Exzenterpunkt E1 eingezeichnet, der sich um den Winkel γ rechtsrum (im Uhrzeigersinn) und der Drehkolben um den Winkel δ in entgegengesetzter Richtung gedreht hat (δ=-1/3γ). Die drei Punkte G11 , G12 u. G13 haben sich dabei nach G1 V,G12'u. G13' verlagert. Bei einer vollen Umdrehung des Kolbens, was ja drei vollen Umdrehungen der Exzenterwelle in entgegengesetzter Drehrichtung entspricht, wird das Volumen in den vier Arbeitskammern AK1-AK4 je dreimal von V=0 über Vmaχ bis wieder V=0 verändert.The previously described rotary lobe machines with one and two-armed rotary lobes can each be extended by one arc and practically continued to infinity, with the number of sealing rollers and the working chambers always increasing by one. On drawing BI.8 shows a three-pointed epicycloid EZ3 with the cycloid length l = 4e, and an elongated, triple-arched EZ3a with the cycloid beam length a and the same eccentricity e is shown in Fig.8.1 after the 3rd district law, see also the descriptions under paragraphs 2.3 and 4.1. If this epicycloid is now reduced by a certain radius b, the desired curve shape EZ3b for a rotary piston, abbreviated DK-EZ3, is obtained. If this rotary piston, which can be manufactured in countless variants as described in paragraph 6.1, is now guided with its center MDK on an eccentric circle EK with the same radius r = e by means of an eccentric shaft or a planetary gear such that its rotational speed is exactly one third that of the eccentric point E and the directions of rotation are opposite (δ = -1 / 3γ), it touches the four sealing rollers DR1-DR4 with the same diameter d = 2b, which are offset by 90 ° and with the distance dimensions a around the center MDKM are arranged in the fixed housing of the rotary disc machine, constantly (see Fig. 8.2). In addition, the three points G11, G12 u. G13 of the rotary piston a four-point hypocycloid HZ4 with the cycloid length l = 3e and with the four points S11-S14 (see par.3.3). 5.3 Continued in Fig. 8.2 is a second rotary piston DK ' (dash-dash line) around the eccentric point E1, which has rotated by the angle γ to the right (clockwise) and the rotary piston by the angle δ in the opposite direction ( δ = -1 / 3γ). The three points G11, G12 u. G13 have G1 V, G12 ' u. G13 'shifted. With a full revolution of the piston, which corresponds to three full revolutions of the eccentric shaft in the opposite direction of rotation, the volume in the four working chambers AK1-AK4 is changed three times from V = 0 to V ma χ to V = 0 again.
Diese Volumenveränderungen lassen sich sehr gut für alle nur denkbaren technischen Maschinen ausnutzen, die sehr hohe Drücke verarbeiten müssen. Am Besten hat sich diese DKM-EZ3 jedoch als Verbrennungsmotor sowohl im Otto- als auch im Dieselverfahren erwiesen. Bei nur einer Umdre- hung des Kolbens werden in den vier Arbeitsräumen die vier erforderlichen Arbeitstakte, siehe hierzu Abs.5.2, insgesamt sechsmal ausgeführt, so daß die Leistungsfähigkeit dieser DKM-EZ3 eines Sechszylinder-Hubkolbenmotors entspricht, wobei die Einsparungen an Energie und Gewicht noch größer sind als bei der DKM-EZ2.These volume changes can be exploited very well for all conceivable technical machines that have to process very high pressures. However, this DKM-EZ3 has proven itself best as an internal combustion engine in both the Otto and diesel processes. With just one revolution of the piston, the four required work cycles, see paragraph 5.2, are carried out a total of six times in the four work rooms, so that the performance of this DKM-EZ3 corresponds to that of a six-cylinder reciprocating piston engine, with energy and weight savings are larger than with the DKM-EZ2.
Eine weitere Erhöhung der Bögen am Drehkolben, z.B. ein DK-EZ4 mit vier epizykloidischen Bögen und fünf Arbeitskammern, wie am Anfang dieses Abs. beschrieben, ist durchaus möglich, jedoch wegen dem immer größer werdenen Umfang und der steigenden Zahl von Ventilen nicht mehr von Vorteil. Die Anordnung von zwei parallel laufenden Drehkolbenmaschinen, wie in Abs. 5.2 beschrieben, bieten hier bessere Möglichkeiten.A further increase in the arcs on the rotary lobe, e.g. A DK-EZ4 with four epicycloidal arches and five working chambers, as described at the beginning of this paragraph, is entirely possible, but is no longer an advantage due to the ever larger scope and the increasing number of valves. The arrangement of two rotary piston machines running in parallel, as described in section 5.2, offers better options here.
6.0 Drehkolbenmaschinen mit hypozykloidischen Drehkolben (DKM-HZ)6.0 Rotary lobe machines with hypocycloidal rotary lobes (DKM-HZ)
In den folgenden Abschnitten werden Drehkolbenmaschinen beschrieben, deren Drehkolbenform (Mantelkutve) von Hypozykloiden abgeleitet und um einen bestimmten Radius b verkleinert sind. Diese Drehkolbenmaschinen, kurz DKM-HZ.. b genannt, können mit Ein- und Auslaßschlitzen versehen werden, wobei jedoch aus Platzgründen ab der DKM-HZ4 die Verwendung von selbstöffnenden und selbstschließenden Ventilen vorteilhafter ist.The following sections describe rotary lobe machines whose rotary lobe shape (jacket curve) is derived from hypocycloids and reduced by a certain radius b. These rotary lobe machines, abbreviated to DKM-HZ .. b, can be provided with inlet and outlet slots, but the use of self-opening and self-closing valves is more advantageous from DKM-HZ4 for reasons of space.
6.1 Drehkolbenmaschinen mit einem zweibogigen, hypozykloidischen Drehkolben (DKM-HZ2)6.1 Rotary lobe machines with a double-armed, hypocycloidal rotary lobe (DKM-HZ2)
Auf Zeichng. Bl.9 ist in Abb.9.1 nach dem 1. u. 3.BG eine zweispitzige Hypozykloide HZ2, die ja eine Gerade mit der Länge g=4r=4e ist (siehe Abs.3.1), sowie eine gestreckte, zweibogige HZ2a mit der Zykloidenstrahllänge a und gleicher Exzentrizität e dargestellt (siehe Abs.4.2 u.4.3). Wird nun diese Hypozykloide (Ellipse) um einen bestimmten Radius b verkleinert, so erhält man die gewünschte Kurvenform HZ2b für einen Drehkolben, kurz DK-HZ2 genannt.On drawing Bl.9 is in Fig.9.1 after the 1st u. 3.BG is a two-headed hypocycloid HZ2, which is a straight line with the length g = 4r = 4e (see par.3.1), as well as an elongated, two-armed HZ2a with the cycloid beam length a and the same eccentricity e (see par.4.2 u. 4.3). If this hypocycloid (ellipse) is reduced by a certain radius b, the desired curve shape HZ2b is obtained for a rotary piston, abbreviated DK-HZ2.
Wird dieser Drehkolben, der durch Verändern der Maße a, b und e in unzähligen Varianten mittels eines Schleifstiftes mit dem Durchmesser d=2b nach den Koordinaten fürX=cos(a+e) und fürIf this rotary piston, which by changing the dimensions a, b and e in countless variations by means of a grinding pin with the diameter d = 2b according to the coordinates for X = cos (a + e) and for
Y=sinα(a-e) auf einer CNC gesteuerten Schleifmaschine genaustens hergestellt werden kann, siehe Abs.5.1 , mit seinem Mittelpunkt Moκauf einen Exzenterkreis EK mit dem gleichen Radius r=e mit- 19Y = sinα (ae) can be precisely manufactured on a CNC-controlled grinding machine, see par.5.1, with its center Moκ on an eccentric circle EK with the same radius r = e 19
6.1 Fortsetzung tels einer Exzenterwelle oder eines Planetengetriebes so geführt, daß ersieh mit halber Drehgeschwindigkeit in gleicher Drehrichtung wie der Exzenterpunkt E dreht, so berührt er die Dichtrolle DR mit dem gleichen Durchmesser d=2b, die mit dem Abstandsmaß a vom Mittelpunkt MDKM im feststehenden Gehäuse der Drehkolbenmaschine gelagert ist, ständig (siehe Abb.9.2). Die vorher beschriebene Gesetzmäßigkeit von gleicher Drehrichtung und halber Drehgeschwindigkeit für die Führung des Drehkolbens gegenüber der des Exzenters entspricht dem 3.BG für eine einspitzige Epizykloide EZ1 , siehe Abs.2.1. Demnach beschreiben die beiden Punkte G1 u. G2 des Drehkolbens die in Abb.9.2 gepunktet dargestellte einspitzige EZ1 und jeder Punkt mit einer größeren Zykloidenlänge als l=2e eine gestreckte, einbogige EZ1 , so z.B die beiden Punkte J1 u. J2 die ge- strichelt dargestellte EZ1j. Außerdem geht die Gerade G1-G2 immer durch den Wendespitze W der feststehenden EZ1 , die auf der Geraden der beiden feststehenden Mittelpunkte MDR u. M KM liegt.6.1 Continued by means of an eccentric shaft or a planetary gear so that it rotates at half the rotational speed in the same direction of rotation as the eccentric point E, it touches the sealing roller DR with the same diameter d = 2b, which is fixed with the distance a from the center M DKM The housing of the rotary lobe machine is constantly supported (see Fig.9.2). The previously described law of the same direction of rotation and half the speed of rotation for guiding the rotary piston in relation to that of the eccentric corresponds to the 3.BG for a single-point epicycloid EZ1, see par.2.1. Accordingly, the two points G1 u. G2 of the rotary lobe the single-point EZ1 shown in dotted lines in Fig. 9.2 and each point with a cycloid length greater than l = 2e an elongated, single-arch EZ1, for example the two points J1 and. J2 the dashed line EZ1j. In addition, the straight line G1-G2 always goes through the turning point W of the fixed EZ1, which on the straight line of the two fixed center points M DR u. M KM lies.
Dieser Festpunkt kann zur zusätzlichen Führung genutzt werden, wenn der Drehkolben mit einer Längsnut NU versehen wird, die um eine seitlich im feststehenden Gehäuse angebrachten Führungsrolle FR entlanggleitet. Mit dieser Konstruktionsmaßnahme reicht eine einfache Exzenterwelle mit der Exzentrizität e für die Lagerung und genauen Führung des Drehkolbens aus und man kann auf ein teures und kompliziertes Planetengetriebe verzichten. Werden dagegen zwei oder mehrere Drehkoibenmaschinen nebeneinander angeordnet, so ist die Steuerung der einzelnen Drehkolben über eine Zentralweile und Planetenräder einfacher.This fixed point can be used for additional guidance if the rotary piston is provided with a longitudinal groove NU which slides around a guide roller FR attached laterally in the fixed housing. With this design measure, a simple eccentric shaft with the eccentricity e is sufficient for the bearing and precise guidance of the rotary lobe and one can do without an expensive and complicated planetary gear. If, on the other hand, two or more rotary disc machines are arranged next to one another, the control of the individual rotary pistons via a central shaft and planet wheels is easier.
Die Gehäuseform (Hüllkurve) HK außerhalb der Dichtrolle wird vom drehenden Kolben erzeugt und entspricht einer vergrößerten, geschwungenen, einbogigen Epizykloide EZ1g.The housing shape (envelope curve) HK outside the sealing roller is generated by the rotating piston and corresponds to an enlarged, curved, single-arched EZ1g epicycloid.
In Abb.9.2 ist ein zweiter Drehkolben DK' (Punkt-Strich-Linie) um den Exzenterpunkt E- eingezeichnet, der sich um den Winkel γ rechtsrum (im Uhrzeigersinn) und der Drehkolben um den Winkel δ in gleicher Drehrichtung gedreht hat, wobei γ=2δ ist. Der Punkt G1 ist dabei nach GV, G2 nach G2' und B2 nach B2' gewandert. Nach einer halben Umdrehung (180°) der Exzenterwelle hat sich der Dreh- kolben um 90° in gleicher Richtung gedreht und die in Strich-Punkt-Linie dargestellte Lage DK" erreicht. Die Punkte G1 , G2, B1 u. B2 sind dabei nach G1", G2", B1" u. B2" gewandert.In Fig.9.2, a second rotary piston DK '(dash-dash line) is drawn around the eccentric point E-, which has rotated by the angle γ to the right (clockwise) and the rotary piston by the angle δ in the same direction of rotation, with γ = 2δ. The point G1 has moved to GV, G2 to G2 'and B2 to B2'. After half a turn (180 °) of the eccentric shaft, the rotary piston has turned 90 ° in the same direction and has reached the position DK "shown in dash-dot line. The points G1, G2, B1 and B2 are after G1 ", G2", B1 "u. B2 "hiked.
Von der waagerechten Ausgangslage ausgehend, wo der Drehkolben das gesamte Arbeitsvolumen vmaχ- wobei Vmax gleich dem inneren Gehäusevolumen VDKM minus dem Drehkolbenvolumen VDK ist, in zwei gleichgroße Arbeitskammern AK1 u. AK2 aufteilte, hat sich nun eine dritte Arbeits- kammer AK3 (waagerecht schraffiert) gebildet, deren Volumen nach einem Drehwinkei von δ=270° den größten Wert erreicht hat und nach einem gesamten Drehwinkel von δ=540° wieder zu Null geworden ist. Auf Zeichng. Bl.14 ist der Arbeitsablauf dieser DKM schematisch in sechs Phasen dargestellt (Abb.14.1 bis 14.6), wobei sich der Drehkolben jeweils um 30° und die Exzenterwelle jeweils um 60° weitergedreht hat. Diesee Volumenveränderungen lassen sich gut für technische Maschinen ausnutzen. Wird der Dreh- 20Starting from the horizontal starting position, where the rotary lobe has the total working volume v maχ- where V max is equal to the inner housing volume V DKM minus the rotary lobe volume V DK , in two equally large working chambers AK1 u. AK2 divided, a third working chamber AK3 (hatched horizontally) has now formed, the volume of which has reached the greatest value after a rotation angle of δ = 270 ° and has become zero again after a total rotation angle of δ = 540 °. On drawing Bl.14 the workflow of this DKM is shown schematically in six phases (Fig.14.1 to 14.6), whereby the rotary piston has rotated by 30 ° and the eccentric shaft by 60 °. These changes in volume can be exploited well for technical machines. If the rotary 20th
6.1 Fortsetzung kolben mittels eines Motors über eine Exzenterwelle angetrieben, so eignet sich diese DKM sehr gut als Pumpe oder Verdichter, wobei die zu befördernden Medien wie Flüssigkeiten, Gase oder auch pulversierte Feststoffe über die im Gehäuse in der Nähe der Dichtrollen angebrachten Ein- und Auslaßschlitze (ES u. AS) gesteuert werden. Wird dagegen durch den Einlaßschlitz ES Gase oder Was- serdampf mit Überdruck eingelassen, so eignet sich diese DKM sehr gut als Gasmotor oder Dampfkraftmaschine.6.1 Continuation piston driven by a motor via an eccentric shaft, this DKM is very well suited as a pump or compressor, whereby the media to be transported such as liquids, gases or pulverized solids via the inlet and outlet slots in the housing near the sealing rollers (ES and AS) can be controlled. If, on the other hand, gases or water vapor with excess pressure are admitted through the inlet slot ES, this DKM is very suitable as a gas engine or steam engine.
Damit die Reibungsverluste möglichst klein gehalten werden, ist es notwendig, zwischen der Mantelfläche des drehenden Kolbens und der Hüllkurve des Gehäuses einen kleinen Spalt zu lassen, wodurch geringe Strömungsverluste entstehen. Da diese Strömungsvertuste mit zunehmenden Innen- raumdruck ansteigen, ist diese DKM nur für kleinere bis mittlere Drücke geeignet. Konstruktive Lösungen, wie z.B. die Anbringung von zwei oder auch mehreren Dichtleisten DL im drehenden Kolben, haben sich nur bedingt bewährt, da durch diese Maßnahme die Reibungsverluste stark ansteigen. Außerdem müssen die Dichtleisten bei dieser DKM-HZ1 sehr breit ausgeführt werden, da die Berührungspunkte B1 u. B2 (siehe Abb.9.2) sehr stark auf dem Drehkolben wandern.So that the friction losses are kept as small as possible, it is necessary to leave a small gap between the outer surface of the rotating piston and the envelope curve of the housing, which results in low flow losses. Since these flow losses increase with increasing interior pressure, this DKM is only suitable for small to medium pressures. Constructive solutions, such as the attachment of two or more sealing strips DL in the rotating piston have only proven themselves to a limited extent, since this measure increases the friction losses considerably. In addition, the sealing strips on this DKM-HZ1 must be made very wide, since the contact points B1 u. B2 (see Fig.9.2) move very strongly on the rotary piston.
6.2 Drehkolbenmaschinen mit einem dreibogigen, hypozykloidischen Drehkolben (DKM-HZ3) Auf Zeichng. BI.10 ist in Abb.10.1 nach dem 3.BG eine dreispitzige Hypozykloide HZ3 mit der Zykloidenlänge l=2e (siehe Abs.3.2) sowie eine gestreckte, dreibogige HZ3a mit der Zykloidenstrahllänge a (siehe Abs.4.2) und gleicher Exzentrizität e dargestellt. Wird nun diese Hypozykloide um einen bestimmten Radius b verkleinert, so erhält man die erfindungsgemäß gewünschte Kurvenform HZ3b für einen Drehkolben, kurz DK-HZ3 genannt. Wird dieser Drehkolben, der in unzähligen Varianten durch Verändern der Maße a, b und e mittels eines Schieifstiftes mit dem Durchmesser d=2b nach den Koordinaten für Y=sinαa-sin2αe und X=cosαa+cos2αe genaustens auf einer CNC-Schleifmaschine hergestellt werden kann, mit seinem Mittelpunkt MDK auf einen Exzenterkreis EK mit dem gleichen Radius r=e mittels einer Exzenterwelle oder eines Planetengetriebes so geführt, daß er sich mit ein Drittel der Drehgeschwindig- keit des Exzenters in gleicher Drehrichtung dreht, so berührt er die beiden Dichtrollen DR1 u. DR2 mit dem gleichen Durchmesser d=2b, die um 180° versetzt und mit dem Abstandsmaß a um den Mittelpunkt MDKM im feststehenden Gehäuse der Drehkolbenmaschine gelagert sind, ständig, wie in Abb.10.2 dagestellt.6.2 Rotary lobe machines with a three-armed, hypocycloidal rotary lobe (DKM-HZ3) On drawing. BI.10 shows a triple-headed hypocycloid HZ3 with the cycloid length l = 2e (see Paragraph 3.2) as well as an elongated, triple-arched HZ3a with the cycloid beam length a (see Paragraph 4.2) and the same eccentricity e in Fig.10.1 after the 3rd BG . If this hypocycloid is now reduced by a certain radius b, the curve shape HZ3b desired for a rotary piston, DK-HZ3 for short, is obtained in accordance with the invention. Will this rotary piston, which can be manufactured in countless variations by changing the dimensions a, b and e using a grinding pin with the diameter d = 2b according to the coordinates for Y = sinαa-sin2αe and X = cosαa + cos2αe on a CNC grinding machine , with its center M DK on an eccentric circle EK with the same radius r = e by means of an eccentric shaft or a planetary gear so that it rotates in the same direction of rotation with a third of the rotational speed of the eccentric, it touches the two sealing rollers DR1 u. DR2 with the same diameter d = 2b, offset by 180 ° and with distance a around the center point M DKM in the fixed housing of the rotary lobe machine, as shown in Fig.10.2.
Die vorher beschriebene Gesetzmäßigkeit von gleicher Drehrichtung und ein Drittel Drehgeschwin- digkeit für die Führung des Drehkolbens gegenüber der des Exzenters entspricht dem 3.BG für eine zweispitzige Epizykloide EZ2, siehe Abs.2.2. Demnach beschreiben die drei Wendespitzen S1 , S2 u. S3 des Drehkolbens die in Abb.10.2 gepunktet dargestellte zweispitzige EZ2 und jeder Punkt mit einem längeren Abstandsmaß als l=3e eine gestreckte, zweibogige EZ2. Außerdem geht die dreispitzige HZ3 des Drehkolbens bei gesetzmäßiger Drehung immer durch die beiden Endpunkte G1 21 6.2 Fortstzung und G2 der HZ2, siehe hierzu Abb.3.2 auf Zeichng. Bl.3 und die Beschreibung in Abs.3.2.The previously described law of the same direction of rotation and a third speed of rotation for guiding the rotary piston in relation to that of the eccentric corresponds to the 3.BG for a double-pointed epicycloid EZ2, see par. 2.2. Accordingly, the three turning tips S1, S2 and. S3 of the rotary lobe, the two-headed EZ2 shown in dotted lines in Fig.10.2 and each point with a longer distance dimension than l = 3e a straight, two-arched EZ2. In addition, the three-headed HZ3 of the rotary piston always passes through the two end points G1 during regular rotation 21 6.2 Continuation and G2 of HZ2, see Fig.3.2 on the drawing. Bl.3 and the description in paragraph 3.2.
Werden in diesen beiden Punkten G1 u. G2, die mit dem Abstandsmaß g=4e auf der Geraden zwischen den beiden Mittelpunkten MDR1 u. MDR2 der Dichtrollen liegt, zwei Führungsrollen FR1 u. FR2 mit einem beliebigen Radius k seitlich im feststehenden Gehäuse der DKM gelagert, so rollen sie sich an der Hüllkurve HK-HZ3k des Drehkolbens DK-HZ3b ab. Diese innere Hüllkurve kann sehr einfach mittels eines Fräsers mit dem gleichen Durchmesser ύ^=2k zusammen mit der Fertigung der Außenkurve hergestellt werden.Are G1 u. G2, with the distance dimension g = 4e on the straight line between the two center points M DR1 u. M DR2 of the sealing rollers, two guide rollers FR1 u. FR2 with any radius k is laterally mounted in the fixed housing of the DKM, so they roll on the envelope curve HK-HZ3k of the rotary piston DK-HZ3b. This inner envelope curve can be produced very easily by means of a milling cutter with the same diameter ύ ^ = 2k together with the production of the outer curve.
Mit dieser Konstruktionsmaßnahme reicht eine einfache Exzenterwelle mit der Exzentrizität e für die Lagerung und genauen Führung des Drehkolbens aus und man kann auf ein kompliziertes Planeten- getriebe verzichten. Werden dagegen zwei oder mehrere Drehkolbenmaschinen nebeneinander angeordnet, so ist die Steuerung und Führung der einzelnen Drehkolben über eine Zentralwelle und Planetenräder einfacher.With this design measure, a simple eccentric shaft with eccentricity e is sufficient for the bearing and precise guidance of the rotary lobe, and a complicated planetary gear can be dispensed with. If, on the other hand, two or more rotary piston machines are arranged side by side, the control and guidance of the individual rotary pistons via a central shaft and planet gears is easier.
Die Gehäuseform (Hüllkurve) HK zwischen den beiden Dichtrollen DR1 u. DR2 wird vom drehenden Kolben erzeugt und entspricht einer etwas vergrößerten, gestreckten, zweibogigen Epizykloide EZ2g. Die Anbringung von zusätzlichen Dichtleisten DL im Drehkolben zur Erhöhung der Innenraumdrücke ist hier viel günstiger als bei der DKM-HZ2, da die Berührungspunkte entsprechend den kleineren Krümmungsradien, die von der gewählten Zykiiodenstrahllänge a abhängig sind, auf diesen nur geringfügig wandern, und somit viel schmäler ausgeführt werden können. Außerdem sind hier die geometrischen Verhältnisse auch viel günstiger als bei der DKM (Wankelmotor), der in Abs.4.4 be- schieben wurde, wo die Dichtleisten spitz ausgeführt werden mußten.The housing shape (envelope curve) HK between the two sealing rollers DR1 u. DR2 is generated by the rotating piston and corresponds to a slightly enlarged, stretched, double-arched epicycloid EZ2g. The attachment of additional sealing strips DL in the rotary lobe to increase the interior pressures is much cheaper here than with the DKM-HZ2, since the contact points migrate only slightly according to the smaller radii of curvature, which depend on the selected cyclic beam length a, and are therefore much narrower can be executed. In addition, the geometric conditions are also much more favorable here than with the DKM (Wankel engine), which was described in Section 4.4, where the sealing strips had to be pointed.
In Abb.10.2 ist ein zweiter Drehkolben DK' (Punkt-Strich-Linie) mit seinem Miieipunkt M'Dκ um den Exzenterpunkt E1 eingezeichnet, der sich um den Winkel γ rechtsrum (im Uhrzeigersinn) und der Drehkolben um den Winkel δ in gleicher Drehrichtung gedreht hat, wobei γ=3δ ist. Die drei Wendespitzen S1 , S2 u. S3 der HZ3 des Drehkolbens sind dabei auf der feststehenden EZ2 nach SV, S2' u. S3' gewandert.In Fig.10.2 a second rotary piston DK '(dot-dash line) is drawn with its multiple point M' D κ around the eccentric point E 1 , which rotates by the angle γ to the right (clockwise) and the rotary piston by the angle δ in has rotated in the same direction, with γ = 3δ. The three turning tips S1, S2 u. S3 the HZ3 of the rotary lobes are on the fixed EZ2 according to SV, S2 'u. S3 'hiked.
Von der waagerechten Ausgangslage ausgehend, wo der Drehkolben das gesamte Arbeitsvolumen Vges (gleich Gehäuse- minus Drehkolbenvolumen) in die Arbeitskammern AK1 bis AK4 teilt, hat sich nun eine fünfte Arbeitskammer AK5 (waagerecht schraffiert) gebildet, deren Volumen nach einem Drehwinkei von 150° den größten Wert erreicht hat und nach 300° wieder zu Null geworden ist. Nach einem Drehwinkel von 60° bildet sich immer abwechselnd hinter jeder Dichtrolle eine neue Arbeitskammer, während gleichzeitig eine verschwindet, so daß sich bei einer vollen Umdrehung des Drehkolbens insgesamt sechs Arbeitskammern bilden und sechs auch wieder zu Null werden.Starting from the horizontal starting position, where the rotary piston divides the total working volume V tot (equal to the housing minus the rotary piston volume) into the working chambers AK1 to AK4, a fifth working chamber AK5 (hatched horizontally) has now been formed, the volume of which after a rotation angle of 150 ° has reached the greatest value and has returned to zero after 300 °. After a rotation angle of 60 °, a new working chamber is formed alternately behind each sealing roller, while one disappears at the same time, so that a total of six working chambers are formed with a full rotation of the rotary piston, and six also become zero again.
Diese Volumenänderungen lassen sich gut für technische Maschinen wie bei der DKM-HZ2 ausnutzen, wobei jedoch neben den beiden Dichtrollen je zwei Ein- u. Auslaßschlitze ES1 ,ES2 u. AS1 ,AS2 22These volume changes can be exploited well for technical machines such as the DKM-HZ2. However, in addition to the two sealing rollers, two inputs and two Outlet slots ES1, ES2 u. AS1, AS2 22
6.2 Fortsetzung notwendig werden. Die Ein- u. Auslaßschlitze müssen hier jedoch so schmal ausgeführt werden, daß sie in der maximalen Volumenlage noch gleichzeitig vom Drehkolben, siehe DK' in Abb.10.2, abgedeckt werden, damit kein Rückfluß des Mediums möglich ist. Bessere Möglichkeiten bieten hier selbstöffnende und selbstschließende Ventile, wie im folgenden Abschnitt beschrieben.6.2 Continuation will be necessary. The Ein u. However, outlet slots must be made so narrow that in the maximum volume position they are simultaneously covered by the rotary lobe, see DK 'in Fig.10.2, so that no backflow of the medium is possible. Self-opening and self-closing valves offer better options, as described in the following section.
6.3 Drehkolbenmaschinen mit vier (n-) bogigen, hypozykloidischen Drehkolben DKM-HZ4 (n) Die bisher beschriebenen Drehkolbenmaschinen mit einem zwei- und dreibogigen hypozykloidischen Drehkolben können jeweils um einen Bogen erweitert werden, wobei die Anzahl der Dichtrollen immer um eins weniger sein muß als Bögen am Drehkolben (n-1).6.3 Rotary piston machines with four (n-) curved, hypocycloidal rotary pistons DKM-HZ4 (n) The previously described rotary piston machines with a two- and three-curved hypocycloidal rotary piston can each be extended by one curve, whereby the number of sealing rollers must always be less than one Bends on the rotary lobe (n-1).
Auf Zeichng. Bl.11 ist nach dem 3.BG eine vierspitzige Hypozykloide HZ4 mit der Zykloidenlänge l=3e (siehe Abs.3.3), sowie eine gestreckte, vierbogige HZ4a mit der Zykloidenstrahllänge a und gleicher Exzentrizität e dargestellt. Verkleinert man diese Hypozykloide um einen bestimmten Radius b, so erhält man die gewünschte Kurvenform HZ4b für einen Drehkolben, kurz DK-HZ4 (n) genannt. Wird nun dieser Drehkolben, der nach den Koordinaten für Y=sinαa-sin(n-1) e und X=cosαa+ cos(n-1)αe sehr leicht auf einer CNC-Maschine mittels eines Fräsers oder eines Schleifstiftes mit dem Durchmesser d=2b hergestellt werden kann, mit seinem Mittelpunkt MDK auf einem Exzenter- kreis EK mit dem gleichen Radius e durch eine Exzenterwelle oder ein Planetengetriebe so geführt, daß er sich mit ein Viertel (1/n) der Drehgeschwindigkeit des Exzenters in gleicher Drehricrrtung dreht, so berührt er die drei (n-1) Dichtrollen DR1-DR3 mit dem gleichen Durchmesser d=2b, die um 120° (3607n-1) versetzt und mit dem Abstandsmaß a um den Mittelpunkt MD im feststehenden Gehäuse der DKM gelagert sind, ständig (siehe Abb.11.2). Außerdem beschreiben die vier (n) Spit- zen S11-S14 des Drehkolbens eine dreispitzige EZ3 mit den drei Wendespitzen W11, W12 u. W13, siehe Abs.2.3 und jeder Punkt auf dem Drehkolben mit einem größeren Abstandsmaß als l=3e beschreibt demnach eine gestreckte, dreibogige (n-1 -bogige) Epizykloide.On drawing Bl.11 shows a four-headed hypocycloid HZ4 with the cycloid length l = 3e (see par.3.3), as well as an elongated, four-arched HZ4a with the cycloid beam length a and the same eccentricity e. If you reduce these hypocycloids by a certain radius b, you get the desired curve shape HZ4b for a rotary lobe, DK-HZ4 (n) for short. Now this rotary piston, which according to the coordinates for Y = sinαa-sin (n-1) e and X = cosαa + cos (n-1) αe, is very light on a CNC machine using a milling cutter or a grinding pin with diameter d = 2b can be produced with its center M DK on an eccentric circle EK with the same radius e through an eccentric shaft or a planetary gear such that it rotates at a quarter (1 / n) the rotational speed of the eccentric in the same direction of rotation, he touches the three (n-1) sealing rollers DR1-DR3 with the same diameter d = 2b, which are offset by 120 ° (3607n-1) and are mounted with the distance a around the center M D in the fixed housing of the DKM, constantly (see Fig.11.2). In addition, the four (s) tips S11-S14 of the rotary lobe describe a three-pointed EZ3 with the three turning tips W11, W12 and. W13, see par.2.3 and each point on the rotary lobe with a larger distance dimension than l = 3e therefore describes an elongated, three-armed (n-1-armed) epicycloid.
Eine zusätzliche äußere Führung des Drehkolbens mittels Führungsrollen wie bei der DKM-HZ3 ist ist hier nicht notwendig, da dieses von den drei Dichtrollen genaustens übernommen wird. Die Ge- häuseform (Hüllkurve) HK zwischen den drei Dichtrollen DR1 , DR2 u. DR3 wird vom drehenden Kolben erzeugt und entspricht einer etwas vergrößerten, gestreckten, dreibogigen Epizykloide EZ3g.An additional external guidance of the rotary piston by means of guide rollers as with the DKM-HZ3 is not necessary here, as this is carried out precisely by the three sealing rollers. The housing shape (envelope curve) HK between the three sealing rollers DR1, DR2 and. DR3 is generated by the rotating piston and corresponds to a slightly enlarged, elongated, triple-arched EZ3g epicycloid.
In Abb.11.2 ist ein zweiter Drehkolben DK' (Punkt-Strich-Linie) mit seinem Mittelpunkt M'DK um den Exzenterpunkt E^ eingezeichnet, wobei sich der Drehkolben um den Winkel δ und der Exzenter um den Winkel γ=4δ in gleicher Drehrichtung gedreht haben. Von der Ausgangslage ausgehend, wo sechs Arbeitskammern AK1-AK6 vorhanden sind, das Volumen der Arbeitskammer AK2 geht gegen Null und das von AK5 vergrößert sich von Null aus, bildet sich nun hinter der Dichtrolle DR1 eine siebte Arbeitskammer AK7, die sich beim Weiterdrehen ständig vergrößert, siehe hierzu den in fünf Phasen (Abb.15.1-15.5) auf Zeichng.BI.15 dargestelltenIn Fig.11.2 a second rotary piston DK '(dot-dash line) is drawn with its center M' DK around the eccentric point E ^, the rotary piston rotating by the angle δ and the eccentric by the angle γ = 4δ in the same direction of rotation have turned. Starting from the starting position, where there are six working chambers AK1-AK6, the volume of the working chamber AK2 is close to zero and that of AK5 increases from zero, a seventh working chamber AK7 is now formed behind the sealing roller DR1, which constantly increases as it continues to rotate , see the five phases (Fig.15.1-15.5) on drawing BI.15
22
Arbeitsablauf, und nach einen Drehwinkel von δ=105° (180°(2n-1)/n -n), was einem Exzenter-Dreh- 23 6.3 FortsetzungWorkflow, and after a rotation angle of δ = 105 ° (180 ° (2n-1) / n -n), which means an eccentric rotation 23 6.3 Continued
01 winkel von γ=420° entspricht, sein größtes Volumen (Vmax) erreicht hat und nach einem weiteren Drehwinkel von δ=105° (δges=210°) wieder zu Null geworden ist. Nach einem Drehwinkel von δ=30° = 360 n(n-1) bildet sich also hinter einer der drei (n-1) Dichtrollen immer eine neue Arbeitskammer, während gleichzeitig eine verschwindet, so daß sich bei einer vollen Umdrehung des Drehkolbens01 corresponds to an angle of γ = 420 °, has reached its largest volume (V max ) and has become zero again after a further angle of rotation of δ = 105 ° (δ tot = 210 °). After a rotation angle of δ = 30 ° = 360 n (n-1), a new working chamber always forms behind one of the three (n-1) sealing rollers, while one disappears at the same time, so that when the rotary piston rotates one full turn
22
05 12 (n -n) neue Arbeitskammern bilden und auch genau so viele wieder zu Null werden.05 12 (n-n) create new working chambers and just as many become zero again.
Bei dieser DKM-HZ4 ist die Anbringung von Ein- und Auslaßschlitzen neben den Dichtrollen wie bei der HZ2 oder HZ3 nur noch bedingt möglich, da die Ein- und Auslaßschlitze der gleichen Arbeitskammer aus Platzmangel in der maximalen Volumenlage, siehe hierzu Abb15.5, vom Drehkolben nicht mehr gleichzeitig abgedeckt werden können, um einen kurzzeitigen Rückfluß des Mediums zu ver-With this DKM-HZ4, the installation of inlet and outlet slots next to the sealing rollers as with the HZ2 or HZ3 is only possible to a limited extent, since the inlet and outlet slots of the same working chamber due to lack of space in the maximum volume position, see Fig. 15.5 of Rotary pistons can no longer be covered at the same time in order to prevent the medium from flowing back briefly
10 hindern. Werden dagegen neben den Dichtrollen drei selbstöffnende Einlaßventile EV1-EV3, sowie drei selbstschließende Auslaßventile AV1-AV3 (siehe Abb.11.2) angeordnet, so lassen sich die vorher beschriebenen Volumenänderungen für die Verwendung als Pumpe oder Verdichter sehr gut ausnutzen. Werden dagegen die Ein- und Auslaßventile zwangsläufig mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch gesteuert, so eignet sich diese DKM auch gut als Dampfkraftmaschine10 hinder. If, on the other hand, three self-opening inlet valves EV1-EV3 and three self-closing outlet valves AV1-AV3 (see Fig.11.2) are arranged next to the sealing rollers, the volume changes described above can be used very well for use as a pump or compressor. If, on the other hand, the intake and exhaust valves are inevitably controlled mechanically, pneumatically, hydraulically or electrically, this DKM is also well suited as a steam engine
15 oder Gasmotor, wenn der Drehkolben zusätzlich mit vier Dichtleisten DL versehen wird, die die hohen Drücke zulassen, siehe hierzu ausführliche Beschreibung in Abs.6.2. Eine weitere Erhöhung der Bögen am Drehkolben, z.B. ein DK-HZ5 mit fünf hypozykloidischen Bögen und mit vier Dichtrollen im Gehäuse sind durchaus möglich, jedoch wegen dem immer größer werdenden Umfang der DKM, der steigenden Zahl von Ventilen und vorallem wegen der enorm wachsenden Zahl von Arbeitskam-15 or gas engine, if the rotary lobe is additionally provided with four sealing strips DL, which allow the high pressures, see detailed description in paragraph 6.2. A further increase in the arcs on the rotary lobe, e.g. a DK-HZ5 with five hypocycloidal arches and with four sealing rollers in the housing are quite possible, but because of the ever increasing scope of the DKM, the increasing number of valves and especially because of the enormously growing number of work
20 mem pro Umdrehung des Kolbens, so sind es hier bereits zwanzig, technisch nicht mehr von Vorteil. Außerdem ist das System ab vier Rollen überbestimmt und es muß mindestens eine Rolle elastisch angedrückt werden.20 memes per revolution of the piston, so there are already twenty, which are no longer technically advantageous. In addition, the system is over-determined from four roles and at least one role must be pressed elastically.
Die Verwendung aller Drehkolbenmaschinen mit hypozykloidischen Drehkolben DKM-HZ.. als Verbrennungsmotor nach dem Otto- oder Dieselverfahren ist nur bedingt möglich, da die Anbringung 25 von Kompressionsräumen wegen den wandernden Arbeitskammern nur schwer zu verwirklichen ist. Bessere Möglichkeiten bieten hier neue Verfahren, bei denen die Verbrennung des Kraftstoffs außerhalb des Motors stattfindet, wie im folgenden Abschnitt beschrieben.The use of all rotary lobe machines with hypocycloidal rotary lobes DKM-HZ .. as a combustion engine using the Otto or Diesel process is only possible to a limited extent, since the installation of compression rooms is difficult to implement due to the moving working chambers. New methods in which the combustion of the fuel takes place outside the engine offer better possibilities, as described in the following section.
7.0 Der JURA-Drehkolben- Energie- Sparmotor (JURA-DK-ESM).7.0 The JURA rotary lobe energy-saving motor (JURA-DK-ESM).
Auf Zeichng.BI.16 ist in den Abb.16.1 (Schnitt A-A) und 16.2 (Schnitt B-B) ein Drehkolbenmotor in serienfertiger Konstruktion dargestellt, bei dem die explosionsartige Verbrennung ( Erergie-Umwand-On drawing B1.16, Fig.16.1 (section A-A) and 16.2 (section B-B) show a rotary piston engine in series production, in which the explosive combustion (energy conversion
30 lung) des Kraftstoffes innerhalb der Drehkolben-Maschine stattfindet, wozu es notwendig ist, die Arbeitskammern um die Kompressionsräume zu vergrößern. Noch größere Energieeinsparungen lassen sich mit einem neuen Verfahren erzielen, bei dem die Verbrennung des Kraftstoffes, also die Energieumwandlung, außerhalb des Motors kontinuierlich stattfindet. Für dieses Verfahren hat sich ganz besonders vorteilhaft die DKM-EZ2 erwiesen, dessen Drehkolben DK-EZ2 wie in Abs.5.2 be-30 lung) of the fuel takes place inside the rotary lobe machine, for which it is necessary to enlarge the working chambers around the compression spaces. Even greater energy savings can be achieved with a new process in which the combustion of the fuel, i.e. the energy conversion, takes place continuously outside the engine. The DKM-EZ2 has proven to be particularly advantageous for this process, the rotary piston DK-EZ2 as described in paragraph 5.2.
35 schrieben, von einer zweibogigen Epizykloide abgeleitet ist und mittels einer Exzenterwelle EW, dessen Drehgeschwindigkeit γ doppelt so groß ist wie die des Drehkolbens δ und die Drehrichtungen 24 7.0 Fortsetzung35, is derived from a two-arch epicycloid and by means of an eccentric shaft EW, whose rotational speed γ is twice as large as that of the rotary piston δ and the directions of rotation 24 7.0 Continued
01 entgegengesetzt sind, so gesteuert und geführt wird, daß er sich an den drei hohlen Dichtrollen DR1 DR2 u.DR3, die je zwischen zwei Führungsrollen FR1 bis FR6 gelagert sind, reibungsarm abrollt. Hierbei sind je Dichteinheit (Dichtmodul) eine Führungsrolle, z.B. FR1 , wie im Schnitt B-B dargestellt, auf einer Führungswelle FR1 rollend gelagert, die zwischen zwei Exzenterbuchsen EB1 u. EB2 ge-01 are opposed, controlled and guided so that it rolls on the three hollow sealing rollers DR1 DR2 and DR3, which are each mounted between two guide rollers FR1 to FR6, with little friction. Each sealing unit (sealing module) has a guide role, e.g. FR1, as shown in section B-B, rolling on a guide shaft FR1, which is between two eccentric bushings EB1 u. EB2
05 führt wird, die von außen so eingestellt und mittels Schrauben SH1 justiert werden können, daß die dünnwandigen Dichtrollen elastisch verformt und dadurch Kräfte auf den Drehkolben erzeugt werden, die für eine gleichbleibende Abdichtung bei allen Drehzahlen sorgt.05 leads, which can be adjusted from the outside and adjusted with screws SH1, that the thin-walled sealing rollers are elastically deformed and forces are generated on the rotary piston, which ensures a constant seal at all speeds.
Die drei Einlaßventile EV1-EV3 und die drei Auslaßventile AV1-AV3 werden bei dieser Ausführung durch je einen Hydraulk-Kolben HK1-HK6 über eine Steuerscheibe SS und über einen Steuerblock SB 10 oder mittels eines Rechners (Computer) elektronisch so geöffnet und geschlossen, daß bei jeder Drehzahl die höchste Leistungsabgabe beim geringsten Energieverbrauch erzielt wird.The three inlet valves EV1-EV3 and the three outlet valves AV1-AV3 are opened and closed electronically in this embodiment by a hydraulic piston HK1-HK6 via a control disk SS and a control block SB 10 or by means of a computer (computer) so that the highest power output with the lowest energy consumption is achieved at every speed.
Bei diesem Verfahren können die verbrauchten Gase, Dämpfe oder auch Flüssigkeiten über Kondensatoren und Wärmetauschern geleitet und nach der Energie-Aufladung durch die Einlaß-Ventile wieder dem Motor zugeführt werden. Bedingt durch die abrollenden Dichtmodule und der damit er- 15 findungsgemäß erzielbaren niedrigen Reibverluste genügen schon geringe Druck- oder Temperaturunterschiede, um diesen Motor energiesparend betreiben zu können. Diese Vorteile haben sich auch bei der Verwendung als sogenannte Wärmepumpen herausgestellt, bei denen sich jedoch die Drehkolbenmaschinen mit hypozykloidischen Kolben (DKM-HZ..) und mit Ein- und Ausiaßschlitzen am günstigsten bewährt haben.In this process, the used gases, vapors or liquids can be passed through condensers and heat exchangers and can be fed back to the engine through the inlet valves after they have been charged. Due to the rolling sealing modules and the low friction losses achievable according to the invention, even slight pressure or temperature differences are sufficient to operate this motor in an energy-saving manner. These advantages have also been found when used as so-called heat pumps, in which, however, the rotary lobe machines with hypocycloidal pistons (DKM-HZ ..) and with inlet and outlet slots have proven to be the most economical.
8.0 Schlußbetrachtung.8.0 Conclusion.
20 Die in den vorhergehenden Abschnitten beschriebenen neuen Drehkolbenmaschinen mit von Epi- oder Hypozykloiden abgeleiteten Drehkolben und mit Rollen oder Rollensegmenten als Dichtmodule im feststehendem Gehäuse lassen sich in unzähligen Varianten einfach und preisgünstig herstellen und sind für alle nur denkbaren technischen Aufgaben sehr gut ausnutzbar, wobei der Wirkungsgrad viel höher und das Gewicht viel kleiner ist als bei vergleichbaren Hubkolbenmaschinen. Auch sind20 The new rotary lobe machines described in the previous sections, with rotary lobes derived from epi- or hypocycloids and with rollers or roller segments as sealing modules in a fixed housing, can be easily and inexpensively manufactured in countless variants and can be used very well for all conceivable technical tasks, whereby the Efficiency is much higher and the weight is much smaller than that of comparable reciprocating piston machines. Also are
25 die Nachteile der bisher bekannten Drehkolbenmaschinen weitgehends beseitigt worden. Die Verwendung von einfachen Exzenterwellen an Stelle von komplizierten Planeten-Getrieben für alle beschriebenen Varianten als An- bzw. Abtrieb ist von großem Vorteil.25 the disadvantages of the previously known rotary lobe machines have been largely eliminated. The use of simple eccentric shafts instead of complicated planetary gears for all the variants described as the input and output is of great advantage.
Die seitliche Abdichtung der Drehkolben kann mittels bekannten Spaltddichtungen mit hydraulischen Gegendruck reibungsarm vorgenommen werden oder mit umlaufenden Dichtprofilen aus neuen 30 Werkstoffen wie Keramik oder Kunststoff, die reibungsarm und selbstschmierend sind.The side seals of the rotary lobes can be made with low friction using known gap seals with hydraulic back pressure or with circumferential sealing profiles made of new materials such as ceramic or plastic, which are low-friction and self-lubricating.
In weiteren externen Patentanmeldungen sollen weitere Drehkolbenmaschinen, wie z.B. mit wandernden Berührungspunkten zwischen Drehkolben und Gehäuse, (siehe Abs.3.2 u. 3.3), sowie mit neuartigen elastischen Dichtmodulen, beschrieben und geschützt werden, die wegen des umfangreichen Materials hier nicht verwirklicht werden konnten. 25Other external patent applications are to describe and protect other rotary lobe machines, such as those with moving contact points between the rotary lobe and housing (see paragraphs 3.2 and 3.3), as well as with novel elastic sealing modules, which could not be implemented here due to the extensive material. 25th
InhaltsverzeichnisTable of Contents
A) PatentbeschreibungA) Patent description
1.0 Allgemeines, Ziel der Erfindung Bl. 1+21.0 General, aim of the invention Bl. 1 + 2
2.0 Die Zykloiden Bl. 32.0 The Cycloids Bl. 3
2.1 Die einspitzige (einbogige) Epizykloide EZ1 Bl. 3+42.1 The single-pointed (single-arch) epicycloid EZ1 Bl. 3 + 4
2.2 Die zweispitzige (zweibogige) Epizykliode EZ2 Bl. 4+52.2 The double-headed (double-arched) EZ2 Bl. 4 + 5 epicycliode
2.3 Die dretspitzige (dreibogige) Epizykloide EZ3 BI.52.3 The third-pointed (triple-arched) epicycloid EZ3 BI.5
2.4 Die vier- und mehrspitzige (vier- und mehrbogige) Epizyklide EZ4 (EZn) Bl. 62.4 The four- and multi-pointed (four- and multi-arched) epicyclides EZ4 (EZn) Bl. 6
3.0 Die Hypozykloiden BI.63.0 The Hypocycloids BI.6
3.1 Die zweispitzige (zweibogige) Hypozykloide HZ2 Bl. 6+73.1 The double-headed (double-arched) hypocycloid HZ2 Bl. 6 + 7
3.2 Die dreispitzige ( dreibogige) Hypozykloide HZ3 Bl. 73.2 The three-headed (triple-arched) hypocycloid HZ3 Bl. 7
3.3 Die vierspitzige (vierbogige) Hypozykloide HZ4 BI.83.3 The four-headed (four-arched) hypocycloid HZ4 BI.8
3.4 Die fünf- und mehrspitzige (fünf und mehrbogige) Hypozykloide HZ5 (HZn) BI.8+93.4 The five- and multi-pointed (five and multi-arched) hypocycloid HZ5 (HZn) BI.8 + 9
3.5 Die Kombination von Epi- und Hypozykloiden Bl. 103.5 The combination of epi- and hypocycloids Bl. 10
4.0 Die gestreckten Zykloiden Bl. 104.0 The stretched cycloids Bl. 10
4.1 Die gestreckten Epizykloiden EZ..a Bl. 10+114.1 The elongated epicycloids EZ..a Bl. 10 + 11
4.2 Die gestreckten Hypozykloiden HZ..a Bl. 11+124.2 The stretched hypocycloids HZ..a Bl. 11 + 12
4.3 Die gestreckte, zweibogige Hypozykloide HZ2a als Drehkolben Bl. 12+134.3 The elongated, double-arched hypocycloid HZ2a as a rotary piston Bl. 12 + 13
4.4 Die gestreckte, zweibogige Epizykloide als Gehäuseform Bl. 13+144.4 The elongated, double-arched epicycloid as housing form Bl. 13 + 14
5.0 Drehkolbenmaschinen mit epizykloidischen Drehkolben Bl. 145.0 Rotary lobe machines with epicycloidal rotary lobes Bl. 14
5.1 DKM mit einem einbogigen, epizykloidischen Drehkolben (DKM-EZ1) Bl. 15+165.1 DKM with a single-arch, epicycloidal rotary piston (DKM-EZ1) sheets 15 + 16
5.2 DKM mit einem zweibogigen, epizykloidischen Drehkolben (DKM-EZ2) Bl. 16+175.2 DKM with a double-arch, epicycloidal rotary piston (DKM-EZ2) Bl. 16 + 17
5.3 DKM mit drei- und mehrbogigen, epizykloidischen Drehkolben (DKM-EZn) Bl. 17+185.3 DKM with three- and multi-arch, epicycloidal rotary lobes (DKM-EZn) Bl. 17 + 18
6.0 Drehkolbenmaschinen mit Hypozyklodischen Drehkolben (DKM-HZ..) Bl. 186.0 Rotary lobe machines with hypocyclic rotary lobes (DKM-HZ ..) sheet 18
6.1 DKM mit einem zweibogigen hypozykloidischen Drehkolben (DKM-HZ2) Bl. 18+19+206.1 DKM with a double-arched hypocycloidal rotary piston (DKM-HZ2) Bl. 18 + 19 + 20
6.2 DKM mit einem dreibogigem hypozykloidischen Drehkolben (DKM-HZ3) Bl. 20+21+226.2 DKM with a three-lobe hypocycloidal rotary piston (DKM-HZ3) sheet 20 + 21 + 22
6.3 DKM mit einem vier- (n-) bogigen hypozykloidischen Drehkolben (DKM-HZn) Bl. 22+23 7.0 Der JURA-Drehkolben-Energie-Sparmotor (JURA-DK-ESM) Bl. 23+24 8.0 Schlußbetrachtung Bl. 246.3 DKM with a four- (n-) curved hypocycloidal rotary lobe (DKM-HZn) sheet 22 + 23 7.0 The JURA rotary lobe energy-saving motor (JURA-DK-ESM) sheet 23 + 24 8.0 final consideration sheet 24
B) PatentansprücheB) Claims
1-10 Patentansprüche Bl. 1+2+31-10 claims Bl. 1 + 2 + 3
C) Zusammenfassung (Kurzbeschreibung) Bl. 1C) Summary (short description) Bl. 1
D) Zeichnungen ( insgesamt 58 Abbildungen ) Bl. 1-16 D) Drawings (58 illustrations in total) sheets 1-16

Claims

26Patentansprüche 26 patent claims
1. Drehkolbenmaschinen mit Drehkolben, dessen Außenform von gestreckten Epi- oder Hypozykloiden abgeleitet und um einen bestimmten Radius b verkleinert sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie mittels einer Exzenterwelle oder eines Planetengetriebes so geführt und gesteuert werden, daß sie sich an einer, zwei, drei oder noch mehreren Dichtrollen mit den Durchmesser d=2b, die vorzugsweise im feststehenden Gehäuse auf Führungswellen rollend oder in Führungsschuhen, die in Nuten geführt sind und von außen mechanisch mittels Schrauben und Druckfedern oder hydraulisch eingestellt werden können, hydrostatisch gelagert sind, abrollen, wodurch sehr geringe Reibverluste erzielt werden. Die Dichtrollen können auch als dünnwandige Hohlrollen ausgebildet sein und so zwischen zwei Führ- ungsrolleπ geführt werden, daß sie sich leicht verformen und somit bestimmte Anpreßkräfte auf den Drehkolben erzeugen. Wird eine Führungsrolle auf einer Welle gelagert, die zwischen zwei in den Seitenwänden montierten Exzenterbuchsen geführt werden, so können diese Anpreßkräfte von außen genau eingestellt bzw. bei Abnutzung nachgestellt werden.1. Rotary piston machines with rotary lobes, the outer shape of which are derived from elongated epi- or hypocycloids and are reduced by a certain radius b, characterized in that they are guided and controlled by means of an eccentric shaft or a planetary gear such that they engage one, two, three or more sealing rollers with the diameter d = 2b, which are preferably hydrostatically mounted in the fixed housing, rolling on guide shafts or in guide shoes that are guided in grooves and can be adjusted mechanically from the outside by means of screws and compression springs or hydraulically low friction losses can be achieved. The sealing rollers can also be designed as thin-walled hollow rollers and can be guided between two guide rollers so that they deform easily and thus generate certain contact forces on the rotary piston. If a guide roller is mounted on a shaft that is guided between two eccentric bushings mounted in the side walls, these contact forces can be precisely adjusted from the outside or readjusted when worn.
2. Drehkolbenmaschinen mit gleicher Drehkolbenform nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente, auch Dichtmodule genannt, in Abwandlung aus Rollensegmente bestehen, die im stehenden Gehäuse fest montiert oder in Nuten gleitend geführt und mittels mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Kräften an den Drehkolben angedrückt werden, wodurch ein Gleiten zwischen der gesamten Außenform des Drehkolbens und einem bestimmten Kreissegment der Dichtleisten entsteht. Dieses Gleiten bewirkt, das Fremdkörperpatikel, wie sie z.B. beim Verbrennungsmotor entstehen, abgeschabt werden, wobei dieser Vorgang durch das Anbringen von kleinen Nuten in den Dichtleisten noch verstärkt werden kann.2. Rotary piston machines with the same rotary piston shape according to claim 1, characterized in that the sealing elements, also called sealing modules, consist in modification of roller segments which are mounted in the stationary housing or slidably guided in grooves and pressed onto the rotary piston by means of mechanical, pneumatic or hydraulic forces be, which creates a sliding between the entire outer shape of the rotary lobe and a certain circular segment of the sealing strips. This sliding causes the foreign body particles, e.g. arise in the internal combustion engine, scraped off, this process can be further reinforced by making small grooves in the sealing strips.
3. Drehkolbenmaschinen nach Anspruch 1 und 2, kurz DKM-EZ1 genannt, mit einem Drehkolben, dessen Außenform von einer einbogigen, gestreckten Epizikloide mit der Zykloidenstrahllänge a und der Exzentrizität e abgeleitet und um einen bestimmten Radius b verkleinert ist, dadurch gekennzeichnet, daß er mit seinem Mittelpunkt auf einer Exzenterwelle mit der gleichen Exzentrizität e gelagert und so geführt wird, daß er sich mit gleicher Drehgeschwindigkeit in entgegengesetzter Drehrichtung dreht und dabei zwei Dichtrollen mit dem Durchmesser d=2b, die um 180° versetzt und mit dem Abstandsmaß a um dem Mittelpunkt der DKM angeordnet sind, ständig berührt, wobei zwischen den Dichtrollen und der inneren Gehäuseform (Hüllkurven) zwei Arbertskammem entstehen, deren Volumen sich bei einer Umdrehung des Kolbens je einmal von V=0 über Vmax bis wieder V=0 verändert. Hierbei wird für die genaue Führung des Drehkolbens zwei seitlich an ihm angeordnete Führungsrollen mit dem Abstandsmaß l=2e verwendet, die in einer seitlich im feststehenden Deckel angebrachten Kreuznut entlanggleiten.3. Rotary lobe machines according to claim 1 and 2, abbreviated to DKM-EZ1, with a rotary lobe, the outer shape of which is derived from a single-arc, elongated epicycloid with the cycloid beam length a and the eccentricity e and is reduced by a certain radius b, characterized in that it with its center on an eccentric shaft with the same eccentricity e and is guided so that it rotates at the same rotational speed in the opposite direction and thereby two sealing rollers with the diameter d = 2b, which are offset by 180 ° and with the distance dimension a around The center of the DKM are arranged, constantly touched, whereby two Arberts chambers are created between the sealing rollers and the inner housing shape (envelopes), the volume of which changes once from V = 0 to V max to V = 0 again when the piston rotates. Here, for the precise guidance of the rotary piston, two guide rollers arranged laterally on it with the spacing l = 2e are used, which slide along in a cross groove on the side in the fixed cover.
4. Drehkolbenmaschinen nach Anspruch 1 und 2, kurz DKM-EZ2 (EZn) genannt, mit einem Drehkolben, dessen Außenform von einer zweibogigen (n-bogigen), gestreckten Epizykloide mit der Zykloidenstrahllänge a und der Exzentrizität e abgeleitet und um einen bestimmten Radius b verkleinert ist, dadurch gekennzeichnet, daß er mit seinem Mittelpunkt MDK auf einer im Gehäuse angeordneten 274. Rotary piston machines according to claim 1 and 2, abbreviated to DKM-EZ2 (EZn), with a rotary piston, the outer shape of which is derived from a double-arched (n-arched), elongated epicycloid with the cycloid beam length a and the eccentricity e and by a certain radius b is reduced, characterized in that it is arranged with its center M DK on one in the housing 27
Patentansprüche (Fortsetzung)Claims (continued)
Exzenterwelle mit der gleichen Exzentrizität e gelagert ist und so geführt wird, daß er sich mit halber (1/n) Drehgeschwindigkeit in entgegengesetzter Drehrichtung dreht und dabei drei (n+1)Dichtrollen mit dem Durchmesser d=2b, die um 120° (360 n+1) versetzt und mit dem Abstandsmaß a um den Mitel- punkt der DKM angeordnet sind, ständig berührt, wobei zwischen den Dichtrollen drei (n+1) Arbeits- kammem gebildet werden, deren Volumen sich bei einer Umdrehung des Drehkolbens je zweimal (n- mal) von V=0 über Vmax bis wieder V=0 verändert, wobei eine zusätzliche seitliche Führung des Drehkolbens mittels Führungsrollen, wie bei der DKM-EZ1 nicht notwendig ist, da diesen von den drei Dichtrollen genaustens übernommen wird und ab vier Rollen mindestens eine (n-2) elastisch mittels einer Druckfeder oder hydraulisch angedrückt werden müssen, da sonst das System überbestimmt ist.Eccentric shaft is mounted with the same eccentricity e and is guided so that it rotates at half (1 / n) rotational speed in the opposite direction of rotation and thereby three (n + 1) sealing rollers with the diameter d = 2b, which by 120 ° (360 n + 1) are offset and arranged with the distance a around the center point of the DKM, constantly being touched, whereby three (n + 1) working chambers are formed between the sealing rollers, the volume of which changes twice with each rotation of the rotary piston ( n- times) changed from V = 0 to V max to V = 0 again, whereby additional lateral guidance of the rotary piston by means of guide rollers, as with the DKM-EZ1, is not necessary, since these are taken over by the three sealing rollers and from four Rollers must be pressed on at least one (n-2) elastically by means of a compression spring or hydraulically, otherwise the system is overdetermined.
5. Drehkolbenmaschinen nach Anspruch 3 und 4 mit epizykloidischen Drehkolben, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der DKM und auch seitlich für jede Arbeitskammer ein, zwei oder auch mehrere Ein- und Auslaßventile angeordnet sind, die bei Verwendung als Pumpe oder Verdichter selbstöffnend und selbstschließend ausgeführt sein können und bei Verwendung als Motor (z.B. Verbrennungsmotor) zwangsläufig (mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch) gesteuert werden müssen.5. Rotary piston machines according to claim 3 and 4 with epicycloidal rotary lobes, characterized in that one, two or more inlet and outlet valves are arranged on the circumference of the DKM and laterally for each working chamber, which are designed to be self-opening and self-closing when used as a pump or compressor can be and when used as a motor (e.g. internal combustion engine) must necessarily (mechanical, hydraulic, pneumatic or electrical) be controlled.
6. Drehkolbenmaschinen nach Anspruch 1 und 2, kurz DKM-HZ2 genannt, mit einem Drehkolben, dessen Außenform von einer zweibogigen, gestreckten Hypozykloide (Ellipse) mit der Zykloidenstrahllänge a und der Exzentrizität e abgeleitet und um einen bestimmten Radius b verkleinert ist, dadurch gekennzeichnet, daß er mit seinem Mittelpunkt MDK auf einer im Gehäuse angeordneten Exzenterwelle mit der gleichen Exzentrizität e gelagert ist und so geführt wird, daß er sich mit halber Drehgeschwindigkeit in gleicher Drehrichtung dreht und dabei eine Dichtrolle mit dem Durchmesser d=2b, die mit dem Abstandsmaß a vom Mittelpunkt der DKM angeordnet ist, ständig berührt, wobei zwischen der Dichtrolle, der inneren Gehäuseform (Hüllkurve) der DKM und dem drehenden Kolben immer wieder eine neue Arbeitskammer gebildet wird, deren Volumen nach einem Drehwinkel von 270° den größten Wert erreicht hat und nach 540° wieder zu Null geworden ist. Hierbei reicht für die genaue Führung des Drehkolbens eine seitlich im feststehenden Gehäuse auf der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der DKM und der Dichtrolle im Abstandsmaß von l=e angeordneten Festrolle FR, die sich in einer im Drehkolben in Längsrichtung angebrachten Nut mit der Länge g=4e abrollt, wie aus der deutschen Patentschrift Nr. 8689 zum Teil bereits bekannt.6. Rotary lobe machines according to claim 1 and 2, DKM-HZ2 for short, with a rotary lobe, the outer shape of which is derived from a double-arched, elongated hypocycloid (ellipse) with the cycloid beam length a and the eccentricity e and is reduced by a certain radius b that it is mounted with its center M DK on an eccentric shaft arranged in the housing with the same eccentricity e and is guided so that it rotates at half the speed of rotation in the same direction of rotation and thereby a sealing roller with the diameter d = 2b, which with the Distance a from the center of the DKM is constantly touched, a new working chamber being formed between the sealing roller, the inner housing shape (envelope curve) of the DKM and the rotating piston, the volume of which has reached the greatest value after an angle of rotation of 270 ° and has gone back to zero after 540 °. For the precise guidance of the rotary piston, a fixed roller FR arranged laterally in the fixed housing on the connecting line between the center points of the DKM and the sealing roller is sufficient, which is located in a groove in the longitudinal direction of the rotary piston with the length g = 4e rolls, as already known from German Patent No. 8689 in part.
7. Drehkolbenmaschinen nach Anspruch 1 , 2 und 6, kurz DKM-HZ3 (HZn) genannt, mit einem Drehkolben, dessen Außenform von einer dreibogigen (n-bogigen), gestreckten Hypozykloide mit der Zykloidenstrahllänge a und der Exzentrizität e abgeleitet und um einen bestimmten Radius b verkleinert ist, dadurch gekennzeichnet, daß er mit seinem Mittelpunkt MDK auf einer im Gehäuse angeordneten Exzenterwelle mit dergleichen Exzentrizität e gelagert ist und so geführt wird, daß er sieh mit ein Drittel (1/n) Drehgeschwindigkeit in gleicher Drehrichtung dreht und dabei zwei (n-1) Dichtrolien mit dem Durchmesser d=2b die um 180° (3607n-1) versetzt und mit dem Abstandsmaß a um den Mittelpunkt der DKM angeordnet sind, ständig berührt, wobei zwischen den Dichtrollen, den inneren zwei (n-1) 287. Rotary piston machines according to claim 1, 2 and 6, abbreviated to DKM-HZ3 (HZn), with a rotary piston, the outer shape of which is derived from a three-arched (n-arched), elongated hypocycloid with the cycloid beam length a and the eccentricity e and around a specific one Radius b is reduced, characterized in that it is mounted with its center point M DK on an eccentric shaft arranged in the housing with the same eccentricity e and is guided so that it rotates at a third (1 / n) speed of rotation in the same direction of rotation while doing so Two (n-1) sealing foils with the diameter d = 2b, which are offset by 180 ° (3607n-1) and are arranged with the distance dimension a around the center of the DKM, are constantly in contact, whereby between the sealing rollers, the inner two (n- 1) 28
Patentansprüche (Fortsetzung)Claims (continued)
Gehäuseformen (Hüllkurven) der DKM und dem drehenden Kolben immer wieder nach einem Drehwinkel von 60° (3607n (n-1)) eine neue Arbeitskammer gebildet wird, dessen Volumen nach einemHousing shapes (envelopes) of the DKM and the rotating piston repeatedly after a rotation angle of 60 ° (3607n (n-1)) a new working chamber is formed, the volume of which after a
22
Drehwinkel von 150° (180°(2n-1)/n -n) seinen größten Werte erreicht hat und nach dem doppelten Winkel wieder zu Null geworden ist. Hier reicht bei der HZ3 für die genaue Führung des Drehkolbens zwei seitlich im feststehenden Gehäuse auf der Verbindungslinie zwischen den beiden Dichtrollen im Abstandsmaß von g=4e angeordneten Festrollen mit dem Durchmesser d =2k, die sich an der Kurvenform einer dreispitzigen und um den Radius k vergrößerten Hypozykloide mit der gleichen Exzentrizität e im Drehkolben abrollen, aus und ab der HZ4 auf diese zusätzliche Führung ganz verzichtet werden kann, da dieses von den drei Dichtrollen genaustens übernommen wird, wobei ab vier Rollen das System überbestimmt ist und mindestens eine Rolle, bzw. (n-4) Rollen elastisch mittels Druckfe- dem oder hydraulisch angedrückt werden müssen.Angle of rotation of 150 ° (180 ° (2n-1) / n -n) has reached its greatest values and has become zero again after the double angle. Here, with the HZ3, two fixed rollers with a diameter of d = 2k arranged on the connecting line between the two sealing rollers at a distance of g = 4e are sufficient for the precise guidance of the rotary piston, which are based on the curve shape of a three-pointed and around the radius k Roll out enlarged hypocycloids with the same eccentricity e in the rotary lobe, and from and on the HZ4 this additional guidance can be dispensed with entirely, since this is taken over by the three sealing rollers, whereby the system is overdetermined from four rollers and at least one roller or (n-4) Rollers must be pressed on elastically by means of pressure springs or hydraulically.
8. Drehkolbenmaschinen nach Anspruch 6 und 7 mit hypozyklidischen Drehkolben, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der DKM oder auch seitlich pro Dichtrolle (Dichtmodul) je ein Ein- und Auslaßschlitz vorgesehen ist, oder aber je nach Verwendungszweck auch selbstöffnende und selbstschließende bzw. zwangsläufig gesteuerte Ein- und Auslaßventile angeordnet sein können und daß der Drehkolben zur Erhöhung der Innenraumdrücke an den Krümmungsradien zusätzlich mit Dichtleisten (Dichtmodulen) ausgestattet werden kann.8. Rotary piston machines according to claim 6 and 7 with hypocyclid rotary lobes, characterized in that an inlet and outlet slot is provided on the circumference of the DKM or laterally per sealing roller (sealing module), or, depending on the purpose, also self-opening and self-closing or positively controlled Inlet and outlet valves can be arranged and that the rotary piston can also be equipped with sealing strips (sealing modules) to increase the interior pressures on the radii of curvature.
9. Drehkolbenmaschinen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Exzenterwelle für die genaue Führung und Steuerung der Drehkolben auch Planetengetriebe verwendet werden können, die vor allem bei der parallelen Anordnung von zwei oder auch mehreren Maschinen nebeneinander von Vorteil sind.9. Rotary piston machines according to claim 1 to 8, characterized in that instead of the eccentric shaft for the precise guidance and control of the rotary pistons also planetary gears can be used, which are particularly advantageous in the parallel arrangement of two or more machines side by side.
10. Drehkolbenmaschinen nach Anspruch 1 bis 9 mit von Epi- oder Hypozykloiden abgeleiteten Drehkolben und mit Rollen oder Rollensegmente als Dicht- und Führungsmodule zur Verwendung als Energie-Sparmotor, kurz JURA-DK-ESM, oder als Energie-Wäemepumpe, kurz JURA-DK-EWP genannt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung des Kraftstoffes bzw. die Energie-Umwandlung kontinuierlich außerhalb des Motors (Pumpe) stattfindet und die Ein- und Auslaßventile mittels hydraulisch betätigter Kolben HK, oder mittels elektrisch angetriebener Verstell-Einheiten drehzahlabhängig entsprechend der gewünschten Leistungsabgabe über Steuerscheiben oder über einen Rechner (Computer) elektronisch gesteuert werden, wobei wegen den erfindungsgemäß sehr geringen Reibverlusten bereits geringe Wärme- oder Druckunterschiede ausreichen, um mit dieser neuen Technologie den Drehkolben-Motor bzw. die Drehkolben-Wärmepumpe noch energiesparender betreiben zu können. 10. Rotary piston machines according to claim 1 to 9 with rotary pistons derived from epi- or hypocycloids and with rollers or roller segments as sealing and guiding modules for use as an energy-saving motor, in short JURA-DK-ESM, or as an energy heat pump, in short JURA-DK -EWP called, characterized in that the combustion of the fuel or the energy conversion takes place continuously outside the engine (pump) and the intake and exhaust valves by means of hydraulically operated pistons HK, or by means of electrically driven adjusting units depending on the speed according to the desired power output Can be electronically controlled via control disks or via a computer (computer), whereby, due to the very low frictional losses according to the invention, small differences in heat or pressure are sufficient to operate the rotary lobe motor or the rotary lobe heat pump with even more energy savings with this new technology.
PCT/DE1999/001048 1998-03-21 1999-04-07 Epicycloid and hypocycloid rotary piston machine with rollers or roller segments as sealing modules WO1999056004A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19812853A DE19812853A1 (en) 1998-03-21 1998-03-21 Epi- and hyop-cycloidic rotary piston machine for pump, compressor, gas or steam engine
DE19812856.3 1998-04-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999056004A1 true WO1999056004A1 (en) 1999-11-04

Family

ID=7862085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1999/001048 WO1999056004A1 (en) 1998-03-21 1999-04-07 Epicycloid and hypocycloid rotary piston machine with rollers or roller segments as sealing modules

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19812853A1 (en)
WO (1) WO1999056004A1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1503035A1 (en) * 2003-07-28 2005-02-02 Jose Luis Fernandez Gonzalez Rotary thermal volumetric internal combustion engine (rotinmotor (rim))
JP2014514492A (en) * 2011-03-29 2014-06-19 リキッドピストン， インコーポレイテッド Cycloid rotor engine
US9523310B2 (en) 2004-01-12 2016-12-20 Liquidpiston, Inc. Hybrid cycle combustion engine and methods
US10087758B2 (en) 2013-06-05 2018-10-02 Rotoliptic Technologies Incorporated Rotary machine
US10837444B2 (en) 2018-09-11 2020-11-17 Rotoliptic Technologies Incorporated Helical trochoidal rotary machines with offset
CN111997748A (en) * 2020-09-07 2020-11-27 陕西新年动力科技有限公司 Rolling sealed rotor engine
US11802558B2 (en) 2020-12-30 2023-10-31 Rotoliptic Technologies Incorporated Axial load in helical trochoidal rotary machines
US11815094B2 (en) 2020-03-10 2023-11-14 Rotoliptic Technologies Incorporated Fixed-eccentricity helical trochoidal rotary machines
WO2024094295A1 (en) 2022-11-02 2024-05-10 Pierburg Gmbh Rotary piston machine with stationary seal

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2202702C2 (en) * 2001-01-11 2003-04-20 Яримов Марат Отеллович Method of plotting guide curve of cylindrical surface of force or housing (versions)
DE102008054335B4 (en) * 2008-11-03 2012-04-19 Ernst Juraschka Rotary Linear Modules Jura-DLM-EZ-A1
EP2666961B1 (en) * 2012-05-25 2017-06-28 Uav Engines Ltd Rotary machine core assembly and rotary machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH453906A (en) * 1965-11-22 1968-03-31 Rotavol Ets Rotary piston machine
US3917437A (en) * 1974-03-18 1975-11-04 Edwin A Link Seal for a rotary piston device
US4394112A (en) * 1979-12-17 1983-07-19 Woodling George V Combination roller tooth set having roller teeth and concave surfaces disposed to engage each other
US5373819A (en) * 1992-03-05 1994-12-20 Linder; Rene Rotary piston machine and method of manufacturing piston
GB2294976A (en) * 1994-11-08 1996-05-15 Centrad Marketing Pte Ltd Rotary internal combustion engine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8689C (en) * P. KIRCHHOFF in Mittwelda, Sachsen Oldham fan
CH385404A (en) * 1962-08-30 1964-12-15 Linder Rene Volumetric machine
CH470579A (en) * 1967-12-07 1969-03-31 Linder Rene Rotary volumetric machine
DE2439265A1 (en) * 1974-08-16 1976-03-04 Dornier System Gmbh ROTARY PISTON MACHINE OF THE TROCHOID DESIGN
US4008015A (en) * 1975-11-03 1977-02-15 Eaton Corporation Rotor-stator gear set

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH453906A (en) * 1965-11-22 1968-03-31 Rotavol Ets Rotary piston machine
US3917437A (en) * 1974-03-18 1975-11-04 Edwin A Link Seal for a rotary piston device
US4394112A (en) * 1979-12-17 1983-07-19 Woodling George V Combination roller tooth set having roller teeth and concave surfaces disposed to engage each other
US5373819A (en) * 1992-03-05 1994-12-20 Linder; Rene Rotary piston machine and method of manufacturing piston
GB2294976A (en) * 1994-11-08 1996-05-15 Centrad Marketing Pte Ltd Rotary internal combustion engine

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1503035A1 (en) * 2003-07-28 2005-02-02 Jose Luis Fernandez Gonzalez Rotary thermal volumetric internal combustion engine (rotinmotor (rim))
US9523310B2 (en) 2004-01-12 2016-12-20 Liquidpiston, Inc. Hybrid cycle combustion engine and methods
JP2018168856A (en) * 2011-03-29 2018-11-01 リキッドピストン， インコーポレイテッド Cycloid rotor engine
JP2014514492A (en) * 2011-03-29 2014-06-19 リキッドピストン， インコーポレイテッド Cycloid rotor engine
US9353623B2 (en) 2011-03-29 2016-05-31 Liquidpiston, Inc. Seal assembly for a heat engine
US9810068B2 (en) 2011-03-29 2017-11-07 Liquidpiston, Inc. Rotary engine with cam-guided rotor
US10844720B2 (en) 2013-06-05 2020-11-24 Rotoliptic Technologies Incorporated Rotary machine with pressure relief mechanism
US10087758B2 (en) 2013-06-05 2018-10-02 Rotoliptic Technologies Incorporated Rotary machine
US11506056B2 (en) 2013-06-05 2022-11-22 Rotoliptic Technologies Incorporated Rotary machine
US10837444B2 (en) 2018-09-11 2020-11-17 Rotoliptic Technologies Incorporated Helical trochoidal rotary machines with offset
US10844859B2 (en) 2018-09-11 2020-11-24 Rotoliptic Technologies Incorporated Sealing in helical trochoidal rotary machines
US11306720B2 (en) 2018-09-11 2022-04-19 Rotoliptic Technologies Incorporated Helical trochoidal rotary machines
US11499550B2 (en) 2018-09-11 2022-11-15 Rotoliptic Technologies Incorporated Sealing in helical trochoidal rotary machines
US11608827B2 (en) 2018-09-11 2023-03-21 Rotoliptic Technologies Incorporated Helical trochoidal rotary machines with offset
US11988208B2 (en) 2018-09-11 2024-05-21 Rotoliptic Technologies Incorporated Sealing in helical trochoidal rotary machines
US11815094B2 (en) 2020-03-10 2023-11-14 Rotoliptic Technologies Incorporated Fixed-eccentricity helical trochoidal rotary machines
CN111997748A (en) * 2020-09-07 2020-11-27 陕西新年动力科技有限公司 Rolling sealed rotor engine
CN111997748B (en) * 2020-09-07 2023-10-31 陕西新年动力科技有限公司 Rolling sealing type rotor engine
US11802558B2 (en) 2020-12-30 2023-10-31 Rotoliptic Technologies Incorporated Axial load in helical trochoidal rotary machines
WO2024094295A1 (en) 2022-11-02 2024-05-10 Pierburg Gmbh Rotary piston machine with stationary seal

Also Published As

Publication number Publication date
DE19812853A1 (en) 1999-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0167846B1 (en) Internal axis rotary piston machine
DE4241320C2 (en) Rotary engine
WO1999056004A1 (en) Epicycloid and hypocycloid rotary piston machine with rollers or roller segments as sealing modules
DE212014000032U1 (en) Device for a displacement machine, control gear arrangement for this device, and use of the control transmission arrangement
DE2560045C3 (en) Parallel and external axis rotary piston compressor with meshing
DE1946794A1 (en) Improved rotating fluid paddle conveyor machine
DE7906528U1 (en) MACHINE, IN PARTICULAR WORKING MACHINE FOR COMPRESSING AND CONVEYING FLUIDS OF ALL KINDS
DE19509913A1 (en) Rotary piston machine for pump
DE1451690C3 (en) Parallel and inner-axis rotary piston machine with meshing engagement
WO2004088093A1 (en) Rotating piston machine
DE69931181T2 (en) ROTATION PUMP
EP1687537A1 (en) Unit for delivering fuel to an internal combustion engine
EP1005604B1 (en) Rotary piston machine
DE19616880A1 (en) Pump with two- or three-cornered rotors
WO1991010812A1 (en) Rotary valve machine
DE4419616C1 (en) Inner shaft axially parallel rotary piston engine
DE3027208A1 (en) Rotary piston IC engine - has rectangular pistons pivoted on rotor concentric in stator
WO2015010780A2 (en) Rotary piston machine
DE2421304A1 (en) PARALLEL AND IN-AXIS ROTARY PISTON MACHINE, IN PARTICULAR POWER MACHINE OR PUMP, WITH COMBINATION
EP2587064A1 (en) Vane vacuum pump
EP2655802A2 (en) Gear machine with a small diameter-to-length ratio
DE102022128195A1 (en) Hydraulic radial piston machine
DE102006032219A1 (en) Conveying unit i.e. roller cell pump, has rotor supported in pump chamber, and path formed asymmetrically with respect to symmetrical axis that runs from closest radial clearance to farthest radial clearance
DE19614477A1 (en) Rotary piston machine for converting pressure to torque and visa versa
DE2201554B2 (en) Rotary piston machine

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT CA CN CZ IL JP KP KR MK MX PL RO RU TR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: CA

122 Ep: pct application non-entry in european phase