DE1011896B

DE1011896B - Drehkolbenmaschine

Info

Publication number: DE1011896B
Application number: DEN10000A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ernst Hoeppner
Original assignee: NSU Werke AG
Current assignee: NSU Werke AG
Priority date: 1954-12-31
Filing date: 1954-12-31
Publication date: 1957-07-11

Description

Drehkolbenmaschine Es sind bereits Drehkolbenmaschinen bekannt, deren Arbeitsräume durch zwei konzentrische Kugelflächen und die Mantelflächen zweier kegelförmiger Läufer begrenzt sind und deren Läuferachsen schräg zueinander stehen und sich im Mittelpunkt der Kugel treffen.
Die Erfindung besteht nun darin, daß beide Läufer in einem Drehzahlverhältnis 11-1/1a2 = 1:2, 2:3, 3:4 usw. zueinander stehen und die Mantelfläche des einen Läufers die Form eines sphärischen Trochoidenkegels besitzt, während der Gegenläufer über feste Anlagekanten ständig abdichtet.
Durch diese erfinderische Lehre wird erreicht, daß die ständige Anlage an festen Mantellinien bzw. Mantelkanten des einen Läufers stattfindet und daß an dieser Stelle schmale Dichtleisten radial eingebaut werden können, die für die Funktion der Maschine wesentlich sind und die Genauigkeitsansprüche an die übrigen Flächen herabsetzen. Bei den bekannten Drehkolbenmaschinen, die eingangs erwähnt sind, ergeben sich derart günstige Voraussetzungen für das dichte Abgrenzen der wechselnden Arbeitsräume nicht. Üblicherweise werden diese radialen Dichtleisten eine Breite von einigen -Millimetern aufweisen. Um nun die Anlage der Dichtleiste über ihre gesamte Breite zu verteilen und damit die Abnutzung herabzusetzen, wird zweckmäßig die sphärische Begrenzung des Trochoidenläufers derart abgewandelt, daß eine Parallelkurve zu der sphärischen Trochoide erzeugt wird. Durch den Abstand der Parallelkurve von der Grundkurve kann ein Auswandern der Dichtkante in dem gewünschten Maß erzielt werden. Außerdem kann die sphärische Trochoide durch Kreisbogen ersetzt werden. Die Dichtkanten des Gegenläufers müssen sich dann senkrecht zu seinem Kegelmäntel bewegen.
Die zeichnerische Darstellung der Läuferformen ist dadurch erschwert, daß die Kugelflächen mit den Konturen des Trochoidenläufers und des Gegenläufers sich nicht abwickeln lassen und daher nicht maßgetreu in der Ebene wiedergegeben werden können. Die Entstehung der Läuferform ist wie folgt zu beschreiben: Fig. 1 zeigt bei 1 die Achse des Trochoidenläufers und bei 2 die um den Winkel a hierzu geneigte Achse des Gegenläufers. Um den Achsenschnittpunkt 3 liegt eine Kugel vom Radius r, die in der Figur als Kreis 6 erscheint. Mit der Achse 2 über den Hebelarm 4 ist der Schreibstift 5 fest verbunden. Beim Umlaufen der Kugel 6 um die Achse 1 und gleichzeitigem Umlauf des Schreibstiftes 5 um die Achse 2 werden auf der Kugeloberfläche sphärische Kurven erzeugt, die in allen den Fällen in sich geschlossene Linienzüge ergeben, in denen das Drehzahlverhältnis der Läufer 111/1a2 = 1 : 2, 2 : 3, 3 : 4 usw. beträgt. Diese auf der Kugelfläche entstehenden Kurven sind n-bogige sphärische Trochoiden. Je nach dem Übersetzungsverhältnis n1/112 kann an Stelle des einen Schreibstiftes 5 eine unterschiedliche Anzahl von erzeugenden Punkten am Läufer 2 angebracht werden, die beim Umlauf auf der gleichen Kurve bleiben.
Von der auf der Kugelfläche dargestellten sphärischen Trochoide werden die Mantellinien zum Kugelmittelpunkt gezogen, die in ihrer Gesamtheit die wellige Kegelfläche des Trochoidenläufers bilden. Die Form des Gegenläufers zwischen den Anlagekanten ist die des mit dem Trochoidenläufer kämmenden Kegelzahnrades (-hüllfläche des Trochoidenläufers). Je nach dem gewünschten Verdichtungsverhältnis kann die Mantelfläche des Gegenläufers sich von dieser Kegelradflanke mehr oder weniger entfernen.
- Fig. 2 bis 6 zeigen Beispiele für verschiedene Formen und Stellungen derartiger sphärischer Trochoidenläufer und Gegenläufer. Die Bezeichnungen stimmen mit den zur Erklärung der Fig. 1 angegebenen Nummern überein. Es tritt lediglich an Stelle des mit der Achse 2 verbundenen Hebelarmes 4, der den Schreibstift aufträgt, eine Gegenkugel 4 mit den Anlagepunkten 5.
Fig.2 zeigt ein Läuferpaar, das einem Drehzahlverhältnis von 2 : 3 entspricht in der Stellung, die auf der linken Seite die größte Arbeitskammer aufweist. Die beiden übrigen Kammern der Maschine treten in einer Zwischengröße in Erscheinung.
Fig.3 zeigt die gleiche Maschine in der gleichen Phase, wobei die größte Arbeitskammer auf der Vorderseite dargestellt ist.
Fig. 4 zeigt wiederum die gleiche Maschine, jedoch in einer Stellung, die auf der linken Seite die kleinste Kammergröße erkennen läßt, während Fig.5 die in Fig.4 angedeutete Maschine in der Seitenansicht zeigt. Der Vergleich zwischen der maximalen Kammergröße (Fig. 3) und der minimalen (Fig. 5) veranschaulicht die sehr weitgehende Verdichtungsmöglichkeit. In Fig. 6 ist eine ähnliche Maschine wiedergegeben, die bei einem Drehzahlverhältnis von 2 : 1 entsteht. Die sphärische Trochoide liegt auf der Kugel 6, die sich um die Achse 1 dreht, während der Gegenläufer 4 mit dem erzeugenden Punkt 5 um die Achse 2 rotiert. Die Darstellung zeigt auf der linken Seite die größte und auf der rechten Seite die kleinste Kammeröffnung.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine schrägachsige Drehkolbenmaschine gemäß der Erfindung, bei der ein Drehzahlverhältnis von 2:3 der beiden Läufer gewählt ist. Es bezeichnet wiederum 1 die Achse bzw. Welle des ersten Läufers, 2 die Welle des zweiten Läufers, 3 den Kugelmittelpunkt. Bei 6 ist die äußere Kugelschale zu erkennen, während die innere Kugelfläche mit 7 bezeichnet ist. Der Winkel zwischen den Achsen ist als x eingetragen. In der oberen Kammer 8 ist in dem dargestellten Zustand das maximale Volumen eingeschlossen. Die Kegelradinnenverzahnung 9 erzeugt den unterschiedlichen Antrieb der beiden Läufer. Das schematisch angedeutete Gehäuse 10 trägt die beiden Lagerstellen.
Die Steueröffnungen für das Arbeitsmittel sind nicht angegeben, sie können in einem der Läufer, auf der inneren oder äußeren Kugelfläche, in den Kegelmantelflächen oder in einem oder mehreren zusätzlichen stehenden oder mit umlaufenden Steuerschiebern angeordnet werden.
Die Größe der Kanäle und der Steueröffnungen richtet sich ebenso wie die Steuerzeiten nach dem vorgesehenen Verwendungszweck der Maschine.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Drehkolbenmaschine, deren Arbeitsräume durch zwei konzentrische Kugelflächen und die :Mantelflächen zweier kegelförmiger Läufer begrenzt sind, deren Achsen schräg zueinander verlaufen und sich im Kugelmittelpunkt treffen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Läufer (4, 6) in einem Drehzahlverhältnis n./n2 = 1 : 2, 2 : 3, 3 : 4 usw. zueinander stehen und die Mantelfläche des einen Läufers die Form eines sphärischen Trochoidenkegels besitzt, während der Gegenläufer über feste Anlagekanten ständig abdichtet.
2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des einen Läufers (6) als Parallelfläche zu einem sphärischen Trochoidenkegel ausgeführt ist und die abdichtende Anlage des Gegenläufers (4) auf einer Breite wandert, die der Breite des radialen Dicht-Streifens entspricht.
3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Trochoidenläufers (6) durch Stücke von Kreiskegelmänteln ersetzt ist, wobei die Dichtleisten des Gegenläufers (4) sich normal zu dessen Kegelmantel bewegen können.
4. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dünnwandige und elastisch nachgiebige Dichtelemente in den anliegenden Mantelkanten und/ oder in den sphärischen Flächen der inneren und äußeren Kugelschale (6, 7, Abb. 7) vorgeg1eheal sind.
5. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das, "das übersetzungsgetriebe durch eine Kegelradieenverzahnung (9) gebildet ist.
6. Drehkolbenmaschine nach einem der Anspräche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle und Steueröffnungen zum Durchsatz ,des Arbeitsmittels von den inneren und/oder äußeren Kugelflächen übersteuerbar sind.
7. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle und Steueröffnungen zum Durchsatz des Arbeitsmittels durch zusätzliche feststehende oder umlaufende Steuerschieber steuerbar sind. B. Drehkolbenmaschine nach einem der Anspräche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet das il#,y,,e Kegelflächen beider Läufer (4, 6) in bestimer Form gewellt sind, so daß mehrere feste Man1` el-# linien des einen Läufers ständig am anderen Iät'xfer anliegen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 878 755; österreichische Patentschriften Nr.156262, 139;732, 70 990; britische Patentschrift Nr. 689 871; USA.-Pätentschrift Nr. 2 204 760.