DE19837729A1

DE19837729A1 - Rotary piston machine working as pump, compressor, turbine or engine

Info

Publication number: DE19837729A1
Application number: DE19837729A
Authority: DE
Inventors: Felix Arnold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 1999-05-20
Also published as: CN1267355A; WO1999010626A1; DE59805024D1; BR9811964A; CA2300812C; JP4132660B2; EP1005604A1; DE19881218D2; CN1093592C; AU9620398A; JP2001514352A; KR100551525B1; CA2300812A1; KR20010022963A; EP1005604B1

Abstract

A power part (1) is provided in the housing, connected to a shaft (2) fitted with a drive or driven device. The power part comprises a ball layer (3) limited by a face surface (5) and a basic surface (4), the central point of which is located in the rotary axis of the drive or driven shaft and its diameter corresponds to the inner chamber of the housing. The basic surface (4) of the power part runs vertically to the rotary axis and its face surface (5) is formed by the movement of a straight producing line connected with a point of the rotary axis along a cycloidal guide curve with at least two cycloids.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Drehkolbenmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist eine Drehkolbenmaschine (DE P 42 41 320.6; DE G 92 18 694.7; PCT/DE 92/01025) bei denen sämtliche quer zur Laufrichtung die Laufrichtung bildenden Linien von Zykloidenteil und Steuerteil in ihrer Verlängerung durch den Schnittpunkt der Drehachsen gehen. Damit sind Beschränkungen des Expansions- und Kompressionsverhaltens der Arbeitsräume, verbunden, welche der Anpassung der Drehkraftmaschine an verschiedene Arbeitsmedien und Anwendungsbereiche Grenzen setzt.The invention relates to a rotary piston machine according to the Genus of the main claim. A rotary lobe machine is known (DE P 42 41 320.6; DE G 92 18 694.7; PCT / DE 92/01025) where all lines forming the running direction transverse to the running direction of cycloid part and control part in their extension by the Intersection of the axes of rotation. So there are restrictions the expansion and compression behavior of the work rooms, connected, which is the adaptation of the lathe different working media and application limits puts.

The invention and its advantages

Demgegenüber hat der erfindungsgemäße Gegenstand mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs den Vorteil, daß das Ansaug- und Ausstoßverhalten der Arbeitsräume durch die Phasenverschiebung gerichtet wird und somit eine unerwünschte Rückströmung oder ein Vermischen von angesaugtem und auszustoßendem Arbeitsmedium verringert wird. In contrast, the subject of the invention with the characterizing features of the main claim the advantage that the suction and exhaust behavior of the work rooms through the Phase shift is directed and thus an undesirable Backflow or a mixture of sucked and ejecting working medium is reduced.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Phasenverschiebung vom Innendurchmesser bis zum Außendurchmesser mindestens 360°, so daß mindestens in einer Winkelstellung des ersten oder zweiten Teils der Arbeitsraum von der Umgebung abgeschlossen ist.According to a further advantageous embodiment of the invention is the phase shift from the inside diameter to Outside diameter at least 360 °, so that at least in one Angular position of the first or second part of the working space the environment is complete.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Amplituden der die Lauffläche des Zykloidenteils bildenden Zykloiden voneinander verschieden, so daß ein weiterer Freiheitsgrad bei der Gestaltung des Verhaltens der Arbeitsräume hinzu gewonnen wird.According to a further advantageous embodiment of the invention the amplitudes of those forming the tread of the cycloid part Cycloids different from each other, so another Degree of freedom in the design of the behavior of the work rooms is gained.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Arbeitsräume durch Formschluß zwischen Flanken und Zahnkämmen der einander gegenüberliegenden Zähne der Teile abgetrennt, so daß die Zahnkämme des Steuerteils durch die Differenz der Zähnezahl auf den Flanken der Zähne des Zykloidenteils entlanglaufen und die Rückströmung des Fluids gegen Null geht und außerdem das Steuerteil von den Zykloiden antreibbar ist.According to a further advantageous embodiment of the invention are the working spaces by positive locking between flanks and Tooth combing of the opposing teeth of the parts separated so that the tooth combs of the control part by the Difference in the number of teeth on the flanks of the teeth of the Run along the cycloid part and the backflow of the fluid goes to zero and also the cycloid control part is drivable.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht kein Formschluß zwischen den die Lauffläche des Zykloidenteils bildenden Zykloiden und dem Steuerteil, so daß die Maschine auf die Impuls- und Massenkräfte des Arbeitsmediums zurückgehende Eigenschaften einer Strömungsmaschine erhält. Außerdem können empfindliche Medien, deren Eigenschaften durch Quetschen beeinträchtigt werden, als Arbeitsmedium eingesetzt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention there is no positive connection between the tread of the Cycloid part forming cycloid and the control part, so that the Machine on the momentum and mass forces of the working medium retains properties of a fluid machine. In addition, sensitive media whose properties are affected by Crushing are impaired when used as a working medium become.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Steuerkanal für den Eintritt des Arbeitsmediums am Außendurchmesser und der Steuerkanal für den Austritt des Arbeitsmediums am Innendurchmesser der Verzahnung angeordnet, so daß im Turbinen- oder Motorbetrieb, die Impuls- und Massenkräfte des Arbeitsmediums gleichgerichtet mit der Verdrängungsrichtung des Arbeitsraums wirken. Außerdem werden dadurch die Leckageverluste verringert und der Wirkungsgrad verbessert.According to a further advantageous embodiment of the invention are the control channel for the entry of the working medium on Outside diameter and the control channel for the exit of the Working medium on the inside diameter of the toothing arranged so that in the turbine or engine operation, the pulse and Mass forces of the working medium rectified with the Displacement direction of the work area. Furthermore the leakage losses are thereby reduced and the Efficiency improved.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Arbeitslagen der Drehachsen der vorhandenen Teile unabhängig voneinander änderbar. Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, daß weitere zusätzliche Radpaarungen vorhanden sind, wobei mindestens eines der Teile rückseitig ebenfalls eine Stirnverzahnung aufweist, die wiederum mit einem weiteren einfach oder doppelt verzahnten rotierenden Teil zusammenwirkt. Voraussetzung ist, daß jenes diese drehenden Teile umschließende Gehäuse zu diesen eine Radialdichtung aufweist. Für den Antrieb und Abtrieb können in bekannter Weise Wellen oder Zahnkränze dienen, die mit den drehenden Teilen verbunden sind, bzw. auf diesen angeordnet sind und mit weiteren Antriebs- oder Abtriebsvorrichtung zusammenwirken. Durch das Verändern der Arbeitslagen der Drehachsen kann erreicht werden, daß die Volumenänderung beim einem Teil der Drehkolbenmaschine gegenüber dem Anderen verzögert erfolgt, oder vorauseilt, so daß dadurch durch Verbinden der Arbeitsräume eine Stufenarbeit ermöglicht wird, oder aber eine Mischförderung erfolgen kann.According to a further advantageous embodiment of the invention are the working positions of the axes of rotation of the existing parts can be changed independently. It is also according to the invention conceivable that further additional wheel pairs are present, at least one of the parts also has a rear Has spur gearing, which in turn with another single or double toothed rotating part cooperates. The prerequisite is that it encloses these rotating parts Housing has a radial seal to these. For the drive and output can be waves or sprockets in a known manner serve, which are connected to the rotating parts, or on these are arranged and with further drive or Interact output device. By changing the Working positions of the axes of rotation can be achieved that the Volume change in part of the rotary lobe machine is delayed in relation to the other, or leads ahead, so that thereby step work by connecting the work rooms is made possible, or mixed funding can take place.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Zycloidenteil bzw. Steuerteil doppelt vorhanden und zwischen diesen doppelt vorhandenen Teilen das andere Teil als Ring mit beiderseitigem Stirnbesatz bzw. zycloidischen Laufflächen versehen angeordnet, wobei nach einer weiteren Ausgestaltung mindestens zwei, beiderseits des Rings vorhandene Arbeitsräume miteinander verbindbar sind. Hierdurch ergibt sich beispielsweise eine doppelt wirkende Pumpe bzw. eine Kraftmaschine, bei der zwischen zwei absolut synchron rotierenden Zycloidenteilen eine beidseitig verzahntes Steuerteil angeordnet ist, mit ebenfalls einem Zahn Unterschied zu den doppelt vorhandenen Teilen. Dieses Steuerteil kann je nachdem ob es sich um eine Pumpe oder einen Motor handelt, eine Antriebs- bzw. Abtriebseinrichtung aufweisen, bzw. der Antrieb und/oder Abtrieb kann über die doppelt vorhandenen Zycloidenteile erfolgen. Das Gehäuse kann als Stator dienen, in dem unter entsprechendem Arbeitswinkel beide angetriebene Zycloidenteile gelagert sind, zwischen denen frei mitgenommen pro Stirnseite eine Zahndifferenz aufweisend das Steuerteil rotiert.According to an advantageous embodiment of the invention Cycloid part or control part duplicated and between these duplicate parts with the other part as a ring double-sided forehead trim or cycloid treads arranged, at least according to a further embodiment two working spaces on both sides of the ring are connectable. This results in a double, for example acting pump or an engine, in which between two absolutely synchronously rotating cycloid parts one on both sides toothed control part is arranged, also with a tooth Difference to the duplicate parts. This control section can vary depending on whether it is a pump or a motor acts, have a drive or output device, or the drive and / or output can be duplicated Cycloid parts are made. The housing can serve as a stator in which both driven under the appropriate working angle Cycloid parts are stored, between which freely taken pro Front side having a tooth difference rotates the control part.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind deshalb im Gehäuse bzw. im Steuerteil für die Zu- oder Abführung der Arbeitsmedien entsprechende gegebenenfalls während des Rotierens gesteuerte Kanäle vorhanden. Hierdurch werden nicht nur zusätzliche Ventile eingespart, sondern es ist eine Spülung in Fliehrichtung möglich.According to a further advantageous embodiment of the invention are therefore in the housing or in the control section for the feed or Removal of the working media, if necessary channels controlled during rotation are present. Hereby not only are additional valves saved, it is one Flushing possible in the direction of flow.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die radiale Mantelfläche der Teile kugelig ausgebildet, wobei diese Teile auf einer entsprechend kugelig ausgebildeten Innenfläche des Gehäuses radial dichtend geführt sind. Besonders die kugelige Führung ergibt die Möglichkeit der Änderung der Arbeitslage ohne zusätzliche Dichtprobleme. Diese äußere oder innere radial dichtende, kugelige Arbeitsraumwandung kann mit Steuer- oder Zycloidenteil verbunden sein und mit diesem rotieren und zentriert die Teile zueinander.According to a further preferred embodiment of the invention the radial lateral surface of the parts is spherical, these Parts on a correspondingly spherical inner surface of the Radially sealing housing are guided. Especially the spherical one Leadership gives the opportunity to change the job situation without additional sealing problems. This outer or inner radial sealing, spherical workspace wall can be with control or Be connected to the cycloid part and rotate and center with it the parts to each other.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist deren Anwendung als Verdichter mit drehzahlunabhängiger Steuerung, insbesondere durch Änderung der Phasenverschiebung der beiden rotierenden Teile zu den Kanälen der Arbeitsmedien. Abgesehen von der vorteilhaften großen Fliehkraftstabilität der bewegten Teile und den geringen Abmessungen bei hoher Maschinenleistung, läßt sich durch die Phasenverschiebung das Verdichtungsverhältnis stufenlos steuern, insbesondere drehzahlunabhängig steuern. Hierdurch ist ein solcher Verdichter zum Aufladen von Brennkraftmaschinen besonders geeignet, da dort hohe Drehzahlen, vor allem sehr unterschiedliche Drehzahlen stattfinden, wobei die Masse des Laders möglichst klein sein sollte, insbesondere die anzutreibende rotierende Massen, und die Leistung unabhängig von der Drehzahl geregelt werden muß. Auf Grund der Möglichkeit des phasenverschobenen Arbeitens mehrerer Arbeitsraumpaare, sowie der ventillosen und in Strömungsrichtung erfolgenden Steuerung (keine Umkehrung der Strömung) und der sehr guten Dichtqualität der Arbeitsräume können die erfindungsgemäßen Verdichter in Druckbereichen eingesetzt werden, in denen bisher nur Kolbenmaschinen verwendbar waren.Another advantageous embodiment of the invention is its Application as a compressor with speed-independent control, especially by changing the phase shift of the two rotating parts to the channels of the working media. Except from the advantageous great centrifugal stability of the moving Parts and the small dimensions with high machine performance, can the compression ratio by the phase shift stepless control, especially control independent of speed. This makes such a compressor for charging Internal combustion engines are particularly suitable because they have high speeds, especially very different speeds take place, the Mass of the loader should be as small as possible, especially the rotating masses to be driven, and the performance independently must be regulated by the speed. Because of the possibility the phase-shifted working of several workspace pairs, as well as the valve-less and in the direction of flow Control (no reversal of flow) and the very good Sealing quality of the work spaces can be the inventive Compressors are used in pressure areas where previously only piston machines could be used.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist deren Anwendung auf dem hydrostatischen Gebiet als Pumpe, Motor oder Getriebe. Auch hier wirkt sich das außerordentlich günstige Verhältnis von Baugröße zu Volumenumsatz aus. Die einfache Kinematik, die Drehzahlfestigkeit der Konstruktion und die sehr großen Querschnitte der Spülkanäle machen diese Maschinen auch für höchste Drehzahlen geeignet. Der innere Strömungswiderstand der erfindungsgemäßen Maschine ist extrem niedrig. Bei der Anwendung als Pumpe wirkt sich die hohe Formsteifigkeit der Teile vorteilhaft aus. Auch der Verschleiß wirkt sich lediglich in der Art aus, als eine Art Einschleifen zwischen den beweglichen Teilen stattfindet. Zudem ist die Maschine für höchste Arbeitsdrücke geeignet. Bei der Anwendung als Hydromotor wirken sich die gleichen Vorteile aus, besonders aber die geringen zu beschleunigenden Massen, das gute Anlaufverhalten und der hohe Volumenwirkungsgrad. Bei der Anwendung als hydrostatisches Getriebe wirkt sich besonders vorteilhaft das geringe Bauvolumen aus und die kompakte Verbindbarkeit von Pumpe und Hydromotor.Another advantageous embodiment of the invention is its Application in the hydrostatic field as a pump, motor or Transmission. This also has an extremely favorable effect here Ratio of size to volume sales. The simple one Kinematics, the speed stability of the construction and the very These machines also make large cross-sections of the rinsing channels suitable for highest speeds. The internal flow resistance the machine according to the invention is extremely low. In the When used as a pump, the high dimensional stability of the Parts advantageous. Wear also only affects the Kind of as a kind of grinding between the moving parts takes place. In addition, the machine is for the highest working pressures suitable. When used as a hydraulic motor, the equal advantages, but especially the small ones accelerating masses, the good starting behavior and the high Volume efficiency. When used as a hydrostatic The small construction volume has a particularly advantageous effect on the transmission and the compact connectivity of the pump and Hydraulic motor.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist deren Anwendung als Kraftmaschine bzw. Kältemaschine, insbesondere nach dem Stirlingprinzip. Bei letzterem arbeiten die einander zugeordneten Arbeitsräume um 90° Phasenverschoben. Zwei rotierenden Zycloidenteile in Verbindung mit einem rotierenden Steuerteil bilden Kammerpaare, die jeweils um 90° Phasenverschoben zueinander arbeiten. Ein Raum wird mit Wärme beaufschlagt, der andere gekühlt, ein Regenerator ist in das Steuerteil integriert. Gemäß der Gestaltung der Erfindung gibt es keine zwischen Heiß- und Kaltbereich wechselnden Teile. Die Wandungen der kalten und der heißen Arbeitsräume sind voneinander isoliert, obwohl sie sich räumlich nahe sind. Ein extrem auslegbare Verhältnis Konvektionsfläche/Arbeits raumvolumen ist auf Grund der hohen Formsteifigkeit der arbeitsraumbildenden Teile möglich. Eines der rotierenden Teile kann als Läufer eines Lineargenerators des Sterlingmotors oder eines Linearmotors der Stirlingkältemaschine ausgebildet sein. So ist es möglich, die Maschine hermetisch abzuschließen und für einen sehr hohen Ladungsdruck bei geringen Leckageverlusten des Arbeitsgases auszulegen. Die Phasenverschiebung, die die Leistung des Stirlingmotors bestimmt, ist bei dieser Bauform sehr einfach zu realisieren. In jedem Fall kann bei einer derart ausgestalteten Kältemaschine die transportierte Wärmemenge unabhängig von der Drehzahl reguliert werden.Another advantageous embodiment of the invention is its Use as an engine or chiller, in particular according to the Stirling principle. In the latter, they work together assigned working spaces shifted by 90 °. Two rotating cycloid parts in connection with a rotating Control section form pairs of chambers, each by 90 ° Work out of phase with each other. A room becomes warm pressurized, the other cooled, a regenerator is in the Integrated control section. According to the design of the invention, there are no parts alternating between hot and cold areas. The The walls of the cold and hot work rooms are isolated from each other, although they are spatially close. A Extremely interpretable ratio of convection area / work due to the high level of dimensional stability, the workspace-forming parts possible. One of the rotating parts can be used as a rotor of a linear generator of the sterling motor or a linear motor of the Stirling refrigerator. So it is possible to hermetically seal the machine and for a very high charge pressure with low leakage losses of the To design working gas. The phase shift, the performance of the Stirling engine, is very easy with this design realize. In any case, can be designed in such a way Chiller the amount of heat transported regardless of the Speed can be regulated.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the invention are the following description, the drawing and the Removable claims.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the object of the invention is in the Drawing shown and described in more detail below. It demonstrate:

Fig. 1 Antriebs- oder Abtriebsteil und Absperrteil in Explosionsdarstellung, Fig. 1 input or output section and shut-off part in exploded view;

Fig. 2 Antriebs- oder Abtriebsteil und Absperrteil in zusammengebautem Zustand mit Gehäuse, Fig. 2 input or output section and shut-off portion in an assembled state with the housing,

Fig. 3 Draufsicht auf eine Zykloidverzahnung mit 4 Zykloiden und einem Spiralwinkel von ca. 170° und Fig. 3 top view of a cycloid toothing with 4 cycloids and a spiral angle of about 170 ° and

Fig. 4 Draufsicht auf eine entsprechende Verzahnung des Absperrteils mit 5 Zähnen. Fig. 4 top view of a corresponding toothing of the shut-off part with 5 teeth.

Description of the embodiments

Auf der rechten Seite von Fig. 1 sind das Leistungsteil 1 und die Antriebs- oder Abtriebswelle 2 dargestellt. Die im hier nicht dargestellten Gehäuse gelagerte Antriebs- oder Abtriebswelle 2 trägt an ihrem einen Ende das Leistungsteil 1. Das Leistungsteil 1 besteht aus einer Kugelschicht 3, die zur Antriebs- oder Abtriebswelle 2 hin von einer ebenen Grundfläche 4 begrenzt wird während ihre Stirnfläche 5 eine spiralförmige Zykloidverzahnung aufweist. Die Zykloide 6 wird - im Gegensatz zur herkömmlich Konstruktion einer Zykloide - dadurch gebildet, daß ein Kreis auf der Schnittlinie 7 zwischen Kugeloberfläche 8 und Grundfläche 4 abgerollt wird und der die Zykloide 6 beschreibende Punkt dieses Kreises sich stets auf der Kugeloberfläche 8 befindet. Die Zykloide 6 ist die zur Herstellung der Verzahnung erforderliche Leitkurve. Eine gerade Zykloidverzahnung ergibt sich, wenn eine gerade erzeugende Linie um einen festen Punkt auf der Drehachse der Antriebs- oder Abtriebswelle 2 entlang der Leitkurve 6 bewegt wird. Wenn anstelle der geraden erzeugenden Linie eine spiralförmige erzeugende Linie verwendet wird, ergibt sich die erfindungsgemäße spiralförmige Zykloidverzahnung des Leistungsteils.On the right side of Fig. 1, the power section 1 and the input or output shaft 2 are shown. The drive or output shaft 2 mounted in the housing (not shown here ) carries the power section 1 at one end . The power section 1 consists of a spherical layer 3 which is delimited towards the drive or output shaft 2 by a flat base area 4 while its end face 5 is one has spiral cycloid teeth. In contrast to the conventional construction of a cycloid, the cycloid 6 is formed by rolling off a circle on the section line 7 between the spherical surface 8 and the base surface 4 and the point of this circle describing the cycloid 6 is always on the spherical surface 8 . The cycloid 6 is the guide curve required to produce the toothing. A straight cycloid toothing results when a straight generating line is moved around a fixed point on the axis of rotation of the input or output shaft 2 along the guide curve 6 . If a spiral generating line is used instead of the straight generating line, the spiral cycloid toothing of the power unit according to the invention results.

Das auf der linken Seite von Fig. 1 dargestellte Absperrteil 10 weist eine ähnliche Geometrie auf. Eine ebenfalls im nicht dargestellten Gehäuse gelagerte Welle 11 trägt das kugelschichtförmige Absperrteil 10, das zur Welle 11 hin von einer Grundfläche 12 begrenzt wird und deren Außenkontur einer Kugeloberfläche 13 entspricht. Die Stirnfläche 14 des Absperrteils 10 weist eine spiralförmige Verzahnung auf, deren Zähnezahl um eins größer als die Zahl der Zykloiden 6 des Leistungsteils 1 ist. Die Kontur der Zähne entspricht den Tangenten an die Zykloiden 6 während der synchronen Drehung von Leistungsteil 1 und Absperrteil 10. Die Kontur der Zähne kann auch so gewählt werden, daß stets ein bestimmter Abstand zwischen Zykloide und den Zähnen des Absperrteils 10 vorhanden ist. Dann geht die Verdrängermaschine in eine Strömungsmaschine über. Dies ist vorteilhaft, wenn z. B. das Arbeitsmedium durch Quetschung in den Dichtlinien 9 beschädigt würde oder die Impuls- und Massenkräfte des Arbeitsmediums genutzt werden sollen.The shut-off part 10 shown on the left side of FIG. 1 has a similar geometry. A shaft 11 , which is also mounted in the housing (not shown), carries the spherical-layer shut-off part 10 , which is delimited by a base surface 12 toward the shaft 11 and whose outer contour corresponds to a spherical surface 13 . The end face 14 of the shut-off part 10 has a spiral toothing, the number of teeth of which is one greater than the number of cycloids 6 of the power part 1 . The contour of the teeth corresponds to the tangents to the cycloids 6 during the synchronous rotation of the power section 1 and the shut-off section 10. The contour of the teeth can also be chosen so that there is always a certain distance between the cycloid and the teeth of the shut-off section 10 . Then the displacement machine changes into a fluid machine. This is advantageous if, for. B. the working medium would be damaged by crushing in the sealing lines 9 or the momentum and inertial forces of the working medium should be used.

Die Drehachsen von Absperrteil 10 und Leistungsteil 1 stehen in einem Arbeitswinkel 15 zueinander. Es ist für die Erfindung ohne Bedeutung, ob die Zykloidverzahnung wie hier dargestellt auf der Stirnseite des Leistungsteils 1 angeordnet ist und die entsprechende Verzahnung auf dem Absperrteil 10 oder umgekehrt. The axes of rotation of the shut-off part 10 and the power part 1 are at an operating angle 15 to one another. It is of no importance for the invention whether the cycloid toothing is arranged on the end face of the power section 1 as shown here and the corresponding toothing on the shut-off section 10 or vice versa.

In Fig. 2 sind Leistungsteil 1 und Absperrteil 10 in ihrer Einbaulage dargestellt. Dabei sind zwei Dichtlinien 9, die in der Zeichnung als Berührpunkte dargestellt sind, von Leistungsteil 1 und Absperrteil 10 erkennbar. Absperrteil 10, Leistungsteil 1 und Gehäuse 17 bilden, abhängig von der Zahl der Zykloiden mehrere Arbeitsräume 16 aus, von denen zwei sichtbar sind. Bei der durch die zwei Pfeile angedeuteten Drehrichtung von Leistungsteil 1 und Absperrteil 10 expandieren die Arbeitsräume 16 in dem dargestellten Ausschnitt der Drehbewegung. Entsprechend wird das Volumen des Arbeitsraums auf der nicht dargestellten zweiten Hälfte der Drehung komprimiert. Die Dichtlinien 9 wandern, je nach Drehrichtung, von außen nach innen oder umgekehrt und bewirken dadurch die Förderung des Arbeitsmediums bzw. den Antrieb der Abtriebswelle 2. Die nicht dargestellten Steueröffnungen im Gehäuse 17 werden entsprechend den Prozeßanforderungen bestimmt. So wird im Pumpenbetrieb mit Förderrichtung von innen nach außen die Einlaßöffnung im Gehäuse 17 an den Punkt gelegt, an dem die Dichtlinie 9 sich vom Innendurchmesser der Verzahnung ablöst. Die Außenverzahnung wird an die Stelle des Gehäuses gelegt, an dem der Arbeitsraum 16 das gewünschte Volumen hat. Die Leistung der Drehkolbenmaschine kann bei konstanter Drehzahl dadurch geregelt werden, daß das Absperrteil 10 relativ zum Leistungsteil 1 bewegt wird. Dabei bleibt die Drehachse des Absperrteils 10 immer auf einer Kegelfläche, deren Kegelwinkel dem Arbeitswinkel 15 entspricht.In FIG. 2, power part 1 and blocking part 10 are illustrated in their installed position. Here, two sealing lines 9 , which are shown in the drawing as contact points, of the power section 1 and the shut-off section 10 can be seen . Shut-off part 10 , power part 1 and housing 17 form, depending on the number of cycloids, several working spaces 16 , two of which are visible. In the direction of rotation of power section 1 and shut-off section 10 indicated by the two arrows, the working spaces 16 expand in the section of the rotary movement shown. Accordingly, the volume of the working space is compressed on the second half of the rotation, not shown. The sealing lines 9 migrate, depending on the direction of rotation, from the outside to the inside or vice versa and thereby promote the working medium or the drive of the output shaft 2. The control openings (not shown) in the housing 17 are determined in accordance with the process requirements. Thus, in pump operation with the direction of delivery from the inside to the outside, the inlet opening in the housing 17 is placed at the point at which the sealing line 9 detaches from the inside diameter of the toothing. The external toothing is placed in the place of the housing at which the working space 16 has the desired volume. The power of the rotary piston machine can be controlled at constant speed by moving the shut-off part 10 relative to the power part 1 . The axis of rotation of the shut-off part 10 always remains on a conical surface, the cone angle of which corresponds to the working angle 15 .

In Fig. 3 wird eine vereinfachte Draufsicht auf das Leistungsteil 1 gezeigt. Hierbei sind vier spiralförmige erzeugende Linien 18 eingezeichnet, welche die Konstruktion der spiralförmigen Zykloidverzahnung verdeutlichen sollen. Die erzeugenden Linien 18 sind auf die höchsten Punkte der Zykloiden gelegt. Der Spiralwinkel 19 beträgt im gezeigten Beispiel ca. 170°.In Fig. 3 is a simplified top view is shown on the power part 1. Four spiral generating lines 18 are drawn in, which are intended to illustrate the construction of the spiral cycloid toothing. The generating lines 18 are placed on the highest points of the cycloids. The spiral angle 19 is approximately 170 ° in the example shown.

In Fig. 4 sind die entsprechenden erzeugenden Linien 21 des Absperrteils 10 dargestellt. Durch den Vergleich von Fig. 3 und Fig. 4 ist einerseits der Unterschied in der Zähnezahl zu erkennen und andererseits kann man auch die Wirkung der spiralförmigen Verzahnung nachvollziehen. Im Gegensatz zu einer geraden Zykloidverzahnung kann ein und derselbe Arbeitsraum in seinem inneren und äußeren Bereich gleichzeitig expandieren und komprimieren. Dadurch ergeben sich erhebliche Gestaltungsmöglichkeiten bzgl. des gewünschten volumetrischen Verhaltens des Arbeitsraums. Wenn der von der spiralförmigen erzeugenden Linie eingeschlossene Spiralwinkel 19 größer als 360° ist, dann ist jeder Arbeitsraum 16 bei der Drehung von Leistungsteil 1 und Absperrteil 10 zeitweise allseitig abgeschlossen. Rückströmung des Arbeitsmediums und sonstige Rückwirkungen von Auslaß- auf die Einlaßseite oder umgekehrt sind damit ausgeschlossen.In FIG. 4, the respective generating lines 21 are of the blocking part 10 is illustrated. By comparing Fig. 3 and Fig. 4, the difference in the number of teeth on the one hand to detect the other hand, one can understand the effect of the helical spline. In contrast to straight cycloid gearing, one and the same working space can expand and compress in its inner and outer area at the same time. This results in considerable design options with regard to the desired volumetric behavior of the work space. If the spiral angle 19 enclosed by the spiral-generating line is greater than 360 °, then each working space 16 is temporarily closed on all sides when the power part 1 and the shut-off part 10 rotate. Backflow of the working medium and other reactions from the outlet side to the inlet side or vice versa are therefore excluded.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All in the description, the following claims and the Features shown can be drawn individually as well be essential to the invention in any combination with one another.

Reference list

11

Leistungsteil
Power section

22nd

Antriebs- oder Abtriebswelle
Input or output shaft

33rd

Kugelschicht
Spherical layer

44th

Grundfläche des Leistungsteils
Base area of the power section

55

Stirnfläche des Leistungsteils
End face of the power section

66

Zykloide
Cycloid

77

Schnittlinie zwischen Kugeloberfläche und Grundfläche
Intersection line between the spherical surface and the base

88th

Kugeloberfläche
Spherical surface

99

Dichtlinie zwischen Leistungsteil und Absperrteil
Sealing line between the power section and the shut-off section

1010th

Absperrteil
Shut-off part

1111

Welle
wave

1212th

Grundfläche des Absperrteils
Base area of the shut-off part

1313

Kugeloberfläche
Spherical surface

1414

Stirnfläche des Absperrteils
Face of the shut-off part

1515

Arbeitswinkel
Working angle

1616

Arbeitsraum
working space

1717th

Gehäuse
casing

1818th

Erzeugende Linien des Leistungsteils
Generating lines of the power section

1919th

Spiralwinkel
Spiral angle

2020th

-
-

2121

erzeugende Linien des Absperrteils
generating lines of the shut-off part

Claims

1. Rotary piston machine that works as a pump, compressor, turbine or motor,

- With a housing ( 17 ) which has an interior in the form of a spherical zone and which has at least one inlet and one outlet opening,
- With a in the housing ( 17 ) mounted with drive or driven device provided shaft ( 2 ) connected power part ( 1 ), which consists of a front surface ( 5 ) and a base surface ( 4 ) bounded spherical layer ( 3 ), the Center point in the axis of rotation of the input or output shaft ( 2 ) and whose diameter corresponds to the interior of the housing ( 17 ), the base ( 4 ) of which is perpendicular to the axis of rotation and the end face ( 5 ) is formed by the movement of a with a point of the axis of rotation connected straight generating line along a cycloid guide curve with at least 2 cycloids, the unrolling of the circle required for the construction of the cycloids taking place on the circular intersection line ( 7 ) of the base area ( 4 ) and spherical layer ( 3 ) and the the point of the circle forming the cycloid ( 6 ) moves on the surface of the spherical layer ( 3 ),
- With a shut-off part ( 10 ) connected to a shaft ( 11 ) mounted in the housing ( 17 ), which consists of a spherical layer bounded by an end face ( 14 ) and a base surface ( 13 ), the center of which is in the axis of rotation of the shaft ( 11 ) lies and whose diameter corresponds to the inner space of the housing ( 17 ), the base surface ( 12 ) of which runs perpendicular to the axis of the shaft ( 11 ) and whose end face ( 14 ) is designed as a toothing which interacts with the power unit ( 1 ), the Difference in the number of teeth of the shut-off part ( 10 ) and the number of cycloids ( 6 ) of the power section ( 1 ) is one, the power section ( 1 ) and the shut-off section ( 10 ) synchronously around the axes of rotation of the drive, which are arranged at a working angle ( 15 ) - or output shaft ( 2 ) and the shaft ( 11 ) rotate and work spaces are formed between the cycloids ( 6 ) and the teeth of the shut-off part ( 10 ), which with each revolution by cycloids ( 6 ), Tooth shape and working angle ( 15 ) reach certain maximum and minimum,
characterized by
- That the end face ( 5 ) of the power section ( 1 ) generating line in a plane through the axis of rotation of the drive or output shaft ( 2 ) is a curved line.

2. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the end face ( 5 ) of the power section ( 1 ) generating line is a spiral.

3. Rotary piston machine according to claim 2, characterized characterized in that the spiral angle is greater than 360 °.

4. Rotary piston machine according to one of the preceding subclaims, characterized in that the working spaces ( 16 ) are separated by a positive fit between cycloids ( 6 ) and teeth of the shut-off part ( 10 ) and the power part ( 1 ).

5. Rotary piston machine according to claim 1 to 3, characterized in that a certain distance is present between the tread of the power section ( 1 ) forming the cycloid and the shut-off part ( 10 ).

6. Rotary piston machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the control channel for the entry of the working medium on the inside diameter the control channel for the outlet of the working medium on Outside diameter of the toothing is arranged.

7. Rotary piston machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the control channel for the entry of the working medium on the outside diameter the control channel for the outlet of the working medium on Inner diameter of the toothing is arranged.

8. Rotary piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the working position of the axes of rotation of the existing rotating parts ( 1 , 10 ) can be changed independently of one another.

9. Rotary piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the power part ( 1 ) or shut-off part ( 10 ) is present twice, and between these duplicate parts the other part ( 10 , 1 ) as a disc with bilateral front tooth or cycloid Tread is provided.

10. Rotary piston machine according to claim 9, characterized in that at least two of the working spaces ( 16 ) present on both sides of the disc ( 1 , 10 ) can be connected to one another.

11. Rotary piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that corresponding channels are provided in the housing ( 17 ) or in the shut-off part ( 10 ) for the supply or discharge of the working media.

12. Rotary piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the spherical surfaces ( 8 , 13 ) and on the spherical inner surface of the housing ( 17 ) is guided in a radially sealing manner.

13. Rotary piston machine according to one of the preceding Claims characterized by the application as Compressor with speed-independent control, and especially by shifting the work phases of the two rotating parts to the channels of the working media.

14. Rotary piston machine according to claim 13, characterized in that two externally driven, axially mounted in the housing power parts ( 1 ) and an interposed, bilaterally toothed shut-off part ( 10 ) are present, and that the tooth arrangement on the shut-off part in the direction of rotation on one Side is offset from the other side or that different numbers of teeth are provided on both sides.

15. Rotary piston machine according to one of claims 1 to 12, characterized by the application on the hydrostatic area as a pump, motor or gearbox.

16. Rotary piston machine according to one of claims 1 to 12, characterized by its use as an engine or refrigeration machine, especially according to the Stirling principle, the working spaces assigned to each other by 90 ° cooperate out of phase.