DE1057613B

DE1057613B - In-axis rotary piston machine

Info

Publication number: DE1057613B
Application number: DEN14344A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Froede; Felix Wankel; Dipl-Ing Ernst Hoeppner
Original assignee: NSU Werke AG
Current assignee: NSU Werke AG
Priority date: 1957-11-18
Filing date: 1957-11-18
Publication date: 1959-05-21

Description

Innenachsige Drehkolbe=aschine Die Erfindung bezieht sich auf eine innenachsige Rotationskolbenmaschine mit einem trochoidenförmigen Läufer sowie einem an die Form der Hüllkurve angenäherten Gegenläufer.Inner-axis rotary piston = aschine The invention relates to a internal-axis rotary piston machine with a trochoid-shaped rotor and a counter-rotation approximated to the shape of the envelope curve.

Es sind innenächsige Rotationskolbenmasch,inen bekannt, bei denen ein Läufer die Form einer mehrbogiäen Epitrochoide oder einer mehrzahnigen Hypotrochoide besitzt und bei denen der in gleichem Drehsinn mit unterschiedlicher Drehzahl umlaufende Gegenläufer an die Form der Hüllkurve angenähert ist, wobei er in mehreren am Gegenläufer festen Anlagekanten mit dem Trochoidenläufer ständig in Berührung bleibt. Diese bisher bekannten Maschinen verwenden Läuferformen, die im Längsschnitt durch die Achse zwei ebene Stirnflächen und eine parallel zur Achse verlaufende gerade Mantellinie aufweisen. Diese Form hat den Nachteil, daß die Abdichtung der Anlagekanten - insbesondere die Eckendichtung - im Übergang zu den Stirnflächen erhebliche Schwierigkeiten bereitet.There are inner-axis rotary piston machines, known in which a runner has the shape of a multibogian epitrochoid or a multidooth hypotrochoid and in which the rotating in the same direction of rotation at different speeds Counter-runner is approximated to the shape of the envelope curve, with it in several at the counter-runner fixed contact edges with the trochoid rotor remains in constant contact. These previously known machines use rotor shapes, which in longitudinal section through the Axis two flat end faces and a straight surface line running parallel to the axis exhibit. This shape has the disadvantage that the sealing of the contact edges - in particular the corner seal - causes considerable difficulties in the transition to the end faces.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Läuferformen in der radialen Ebene durch die Anlagekanten so auszubilden, daß die im Radialschnitt des Gegenläufers liegenden Anlagepunkte in Form eines Halbkreises oder einer achsparallelen Strecke mit angesetztem 90°-Bogen verlaufen. In Weiterbildung der Erfindung kann die Bogenform zur Achse hin konvex oder konkav liegen. Zweckmäßig wird die Anordnung so getroffen, daß der Anschluß der bogenförmigen Kantendichtungen an die stirnseitigen Dichtungen ineinander übergeht, d. h., daß die Trochoidenmaschinen mit äußerem Gegenläufer im Eckenschnitt eine zur Achse gewölbte Bogenform aufweisen, während Trochoidenmaschinen mit innerem Gegenläufer eine Wölbung nach außen erhalten.According to the invention it is provided that the rotor forms in the radial plane to be formed by the contact edges so that in the radial section of the counter-rotation lying contact points in the form of a semicircle or a line parallel to the axis with an attached 90 ° bend. In a further development of the invention, the arch shape be convex or concave towards the axis. The arrangement is expediently made in such a way that that the connection of the curved edge seals to the end seals merges, d. That is, the trochoid machines with external counter-rotation in the corner section have an arched shape to the axis, while trochoid machines with an inner counter-runner obtained an outward curvature.

Der Gegenläufer trägt ringförmige oder aus Ringabschnitten und geraden Leisten zusammengesetzte Dichtelemente, die durch den Gasdruck und eventuell durch Fliehkräfte an den Trochoidenläufer angedrückt werden. Sie liegen in parallelwandigen Nuten eingebettet, die symmetrisch zur Anlagekante des Gegenläufers in der radialen Ebene durch die Ecke verlaufen. Diese Nuten sind in den senkrecht zur Achse anschließenden Stirnflächen des Gegenläufers fortgesetzt und tragen auch hier Dichtleisten, die gleichzeitig den gasdichten Abschluß zu den an den Stirnseiten angebrachten Dichtrandplatten übernehmen.The counter-rotor carries ring-shaped or ring sections and straight Strip composite sealing elements, which by the gas pressure and possibly by Centrifugal forces are pressed against the trochoid rotor. They lie in parallel-walled Grooves embedded, which are symmetrical to the contact edge of the counter-rotation in the radial Pass the level through the corner. These grooves are in the adjoining ones perpendicular to the axis End faces of the counter-rotation continued and also wear sealing strips here at the same time the gas-tight seal to the sealing edge plates attached to the end faces take over.

Die Dichtrandplatten können in bekannter Weise durch dünne Metallbänder abgedichtet werden, die auch in gegenüberliegenden Nuten im Läuferkörper und an der Dichtrandplatte eingebettet sind. Für die Mitnahme der Dichtrandplatten und zur Erreichung des Fugenschlusses zwischen Dichtrandplatte und dem Leistensystem können in ebenfalls bekannter Weise genutete Dichtbolzen im Läuferkörper verschiebbar angeordnet werden.The sealing edge plates can in a known manner by thin metal strips be sealed, which also in opposite grooves in the rotor body and on are embedded in the sealing edge plate. For taking along the sealing edge plates and to achieve the joint seal between the sealing edge plate and the strip system grooved sealing bolts can also be displaced in the rotor body in a known manner to be ordered.

Während der Gegenläufer im Radialschnitt beispielsweise eine halbkreisförmige Begrenzung zeigt, ergibt sich für den Trochoidenläufer eine in jeder Schnittebene senkrecht zur Achse unterschiedliche Form der Trochoide.While the counter-rotation in the radial section is, for example, a semicircular one Limitation shows, there is one in each cutting plane for the trochoid runner Different shape of the trochoid perpendicular to the axis.

Für die Form dieser Trochoide ist maßgeblich: das Übersetzungsverhältnis zwischen Innen- und Außenläufer, die Exzentrizität der Läuferachsen und die Länge des erzeugenden Radius. In sämtlichen Schnittebenen sind unterschiedliche Größen des erzeuenden Radius bei sonst gleichen Kriterien vorhanden.' Als Beispiel für Drehkolbenmaschinen gemäß der Erfindung sollen die Sonderfälle einer dreibogigen Epitrochoide mit innerem und äußerem Gegenläufer sowie einer zweibogigen Epitrochoide mit innerem Gegenläufer und einem Radialschnitt halbkreisförmigen Verlauf der Anlagekanten durch Zeichnungen erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch die Mittelebene mit einer dreibogigen Epitrochoide als Läuferkontur, Fig. 2 und 2 a Radialschnitte durch die Anlagekanten eines äußeren Gegenläufers, Fig. 3 und 3 a Radialschnitte durch die Anlagekanten eines inneren Gegenläufers, Fig.4 einen Querschnitt durch eine Drehkolbenmaschine mit Außenläufer in Form einer zweibogigen Epitrochoide und innerem Gegenläufer, Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Maschine gemäß Fig.4, wobei die Anlagekante zwischen Innen-und Außenläufer halbkreisförmig ausgebildet ist. Zu Fig. 1: Der stark ausgezogene Linienzug T kennzeichnet die Kontur einer dreibogigen Epitrochoide. Der Mittelpunkt dieser Figur liegt bei I. Die zugehörigen Gegenläufer sind bei dieser Prinzipdarstellung beide dargestellt, und zwar bezeichnet 1 den inneren Gegenläufer und 2 den äußeren Gegenläufer. Die festen Anlagekanten sind bei 3, 4, 5 und 6 zu erkennen. Bei einem Umlauf der Gegenläufer um den Punkt II und einem gleichzeitig gleichsinnigen Umlauf der Trochoide um den Punkt I, wobei das Drehzahlverhältnis 4 : 3 betragen muß, bleiben die Anlagepunkte 3 bis 6 ständig auf der Trocho.idenbahn.The following is decisive for the shape of these trochoid: the transmission ratio between internal and external rotor, the eccentricity of the rotor axes and the length of the generating radius. There are different sizes in all cutting planes of the generating radius with otherwise identical criteria. ' As an example for Rotary piston machines according to the invention are intended to deal with the special cases of a three-lobe Epitrochoid with internal and external counter-rotation and a double-arched epitrochoid with inner counter-rotation and a radial section semicircular course of the contact edges are explained by drawings. It shows Fig. 1 a cross section through the Central plane with a three-arched epitrochoid as a runner contour, Fig. 2 and 2a Radial sections through the contact edges of an outer counter-rotor, FIGS. 3 and 3a Radial sections through the contact edges of an inner counter-rotor, FIG. 4 a cross-section by a rotary piston machine with an external rotor in the form of a double-arched epitrochoid and inner counter-rotor, FIG. 5 a longitudinal section through a machine according to FIG. 4, wherein the contact edge between the inner and outer runners is semicircular is. To Fig. 1: The strongly drawn line T denotes the Contour of a three-lobed epitrochoid. The center of this figure is at I. The associated counter-rotations are both shown in this schematic diagram, namely 1 denotes the inner counter-rotor and 2 the outer counter-rotor. the Fixed contact edges can be seen at 3, 4, 5 and 6. With one revolution the counter-runner around point II and a simultaneous rotation of the trochoid around the Point I, where the speed ratio must be 4: 3, remain the contact points 3 to 6 constantly on the Trocho.idenbahn.

Erfindungsgemäß soll im Radialschnitt durch den Gegenläufer die, Anlagekante in Form eines Halbkreises erscheinen.According to the invention, in the radial section through the counter-runner, the contact edge appear in the shape of a semicircle.

Zu Fig.2, 2a, 3 und 3a: Ein derartiger Schnitt ist beispielsweise in Fig. 2 und 2a dargestellt, wobei eine Paarung zwischen dem Troohoidenläufer T und dem äußeren Gegenläufer 2 gewählt wurde. Der Schnitt durch die Ecke 3 der Fig. 1 kann dann, wie in Fig. 2 dargestellt ist, eine halbkreisförmige Anlagekante ergeben, oder es kann entsprechend Fig. 2 a ein achsparalleles Stück mit angesetztem 90°-Bogen gewählt werden.Regarding Fig. 2, 2a, 3 and 3a: Such a section is for example shown in Fig. 2 and 2a, a pairing between the troohoid runner T and the outer counter-rotor 2 was selected. The section through corner 3 of Fig. 1 can then, as shown in Fig. 2, result in a semicircular contact edge, or it can be an axially parallel piece with an attached 90 ° bend, as shown in FIG. 2a to get voted.

In beiden Fällen ist zwischen dem bogenförmigen Dichtelement 7 und einem Dichtzapfen 8, der in Achsrichtung verschiebbar im Gegenläufer gelagert ist, ein radiales Zwischenstück 9 in das Dichtsystem eingefügt.In both cases is between the arcuate sealing element 7 and a sealing pin 8, which is mounted in the opposite direction so that it can be moved in the axial direction, a radial intermediate piece 9 is inserted into the sealing system.

Die Fig. 3 und 3 a zeigen das gleiche Dichtprinzip in Verbindung mit einem inneren Gegenläufer. Die Schnittbilder zeigen bei I den inneren Gegenläufer, der mit dem Trochoidenläufer T über die halbkreisförmigen bzw. aus geraden und Viertelbogen zusammengesetzten Dichtteile 7 in Berührung steht. Die Dichtzapfen sind wiederum mit 8 und die radialen Zwischenstücke mit 9 bezeichnet.3 and 3a show the same sealing principle in conjunction with an inner counter-runner. The sectional images show the inner counter-rotation at I, the one with the trochoid runner T over the semicircular or straight and quarter arches assembled sealing parts 7 is in contact. The sealing pins are in turn with 8 and the radial intermediate pieces with 9.

Zu Fig.4 und 5: Am Beispiel einer zweibogigen Epitrochoide T, die im Inneren des Trochoidenläufers zu erkennen ist, werden weitere Einzelheiten einer derartigen Maschine dargestellt. Die verschiedenen Trochoidenformen ergeben sich durch Parallelschnitte in gleichen Abständen senkrecht zur Rotationsachse. Die halbkreisförmigen Dichtringe 7 liegen ständig am Trochoidenläufer T an, wenn sich beide Läufer gleichsinnig im Drehzahlverhältnis 3:2 um die zugehörigen Achsen I und II drehen. Zur Vervollständigung des Dichtsystems und zum Anschluß zwischen der Ringdichtung und den stirnseitigen Dichtrandplatten 10 dienen die bereits erwähnten radialen Zwischenstücke 9 und die Dichtbolzen B.4 and 5: Using the example of a double-arched epitrochoid T, which can be seen in the interior of the trochoid runner, further details of such a machine are shown. The different trochoid shapes result from parallel cuts at equal intervals perpendicular to the axis of rotation. The semicircular sealing rings 7 are constantly in contact with the trochoid rotor T when both rotors rotate in the same direction at a speed ratio of 3: 2 around the associated axes I and II. To complete the sealing system and for the connection between the ring seal and the end sealing edge plates 10, the previously mentioned radially intermediate pieces 9 and the sealing bolt serve B.

In Fig. 4 ist weiterhin die Lage der Zündkerze bei 11 in der Mitte des muldenförmigen Brennerraumes 12 dargestellt. - Außerdem sind die in den Seitenscheiben vorhandenen Steuerfenster für Einlaß und Auslaß bei 13 und 14 gestrichelt angedeutet.In Fig. 4, the position of the spark plug at 11 is also in the middle of the trough-shaped burner space 12 is shown. - Plus, they're in the side windows existing control window for inlet and outlet at 13 and 14 indicated by dashed lines.

In Fig. 5 ist wiederum bei 1 der Innenläufer, bei T der Trochoidenläufer, bei 7 bis 10 das Dichtungssystem zu erkennen. Das Drehzahlverhältnis von 2:3 wird durch ein innenverzahntes Rad 15 und ein außenverzahntes Rad 16 erzwungen.In Fig. 5 the inner runner is again at 1, the trochoid runner at T, at 7 to 10 the sealing system can be seen. The speed ratio of 2: 3 becomes enforced by an internally toothed wheel 15 and an externally toothed wheel 16.

Die Einzelheiten dienen zur Erläuterung der Funktion der Maschine, haben jedoch nicht eine beschränkte Wirkung hinsichtlich des generellen Erfindungsschutzes.The details serve to explain the function of the machine, however, do not have a limited effect with regard to the general protection of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. In-axis rotary piston machine with a trochoid-shaped runner as well as a counter runner approximated to the shape of the envelope curve, characterized in that the contact points lying in the radial section of the counter-rotation in the form of a semicircle or a line parallel to the axis with an attached 90 ° bend get lost.

2. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the arc shape appearing in the radial section of the counter-rotating machine on machines with an outer Opposite rotor arched to the axis and outwards on machines with an internal counter rotor is arched.

3. Rotary piston machine according to claim 1 or 2, characterized characterized in that grooves are incorporated into the counter-rotation symmetrically to the contact lines which are used to accommodate thin-walled, piston ring-like sealing elements.

4. Rotary piston machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the arc-shaped sealing elements are closed at the front in the opposite direction arranged, axially movable sealing edge plate.n.

5. Rotary piston machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the connection of the arcuate Sealing elements with the inclusion of a grooved, axially movable sealing bolt he follows.