DE1012309B

DE1012309B - Innenachsige hochverdichtende Rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE1012309B
Application number: DEN11819A
Authority: DE
Inventors: Felix Wankel
Original assignee: NSU Werke AG
Current assignee: NSU Werke AG
Priority date: 1956-02-07
Filing date: 1956-02-07
Publication date: 1957-07-18

Description

Innenachsige hochverdichtende Rotationskolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine innenachsige Rotationskolbenmaschine mit zwei parallelachsig gelagerten Verdrängerkörpern, deren Flächen allein die raumverändernden Wandungen bilden. Die Verdrän gerkörper sollen vorzugsweise beide rotieren, obwohl nach dem Prinzip der kinematischen Umkehr auch einer feststehend angeordnet sein kann. Für den Fall, daß beide Körper rotieren, wird von einer reinen Drehkolbenmaschine gesprochen und die Ve,rdrängerkörper als Innen- bzw. Außenläufer bezeichnet.
Die Läufer der vorgeschlagenen Drehkolbenmaschine sollen in gleichem Drehsinn rotieren, jedoch mit verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten. Um bei dieser Bewegung eine ständig abdichtende Anlage zwischen den Läufern zu erreichen, sind bestimmte geometrische Formen einzuhalten. Erfindungsgemäß besitzt der im Verhältnis 3 :2 oder 4 :3 schneller drehende Außenläufer die Form einer zwei- oder dreibogigen Epitrochoide.
Es sind bereits Rotationskolbenmaschinen bekannt, bei denen trochoidenförmige Läufer zur Anwendung kommen. Die nette Maschine hat gegenüber den bekannten Ausführungen wesentliche technische Vorteile, die unten eingehend begründet werden. Die bekannten Formen haben entweder Innenläufer von der Form einer Epitrochoide, oder sie haben Innenläufer in Form einer Hypotrochoide. Ebenso sind Außenläufer in Form einer Hypotrochoide bekannt, während epitrocboidenförmige Außenläufer nur für ein Drehzahlverhältnis von 2 : 1 vorgeschlagen wurden.
Die vorgeschlagene Maschine mit einem Drehzahlverhältnis von 2 : 3 oder 3 : 4 und einem Außenläufer in Form einer Epitrochoide läßt sich als Pumpe oder Gebläse, als Kompressor oder Expansionsmaschine steuern. Besondere Vorteile bietet sie bei Auslegung als Brennkraftmaschine, bei der ein Viertaktverfahren in drei bzw. vier Arbeitskammern zu verwirklichen ist und bei der mit einfachen !Mitteln eine verlängerte Expansion durchgeführt werden kann.
Im Vergleich zu der bekannten Bauart, bei der der Innenläufer eine Epitrochoide ist, bestehen wesentliche Vorteile in der Steuerung des Gaswechselvorgangs, die entweder durch die Außenkonturen des Innenläufers erfolgen kann oder durch eine konzentrisch zum Innenläufer angeordnete feststehende Steuerwalze mit geringstem schädlichem Raum möglich ist.
Im Vergleich zu der bekannten Bauart mit einem Innenläufer in Form einer Hypotrochoide liegt der Vorteil in dem Vorhandensein von drei bzw. vier am Innenläufer feststehenden Anlagekanten, die beispielsweise mit Dichtleisten versehen werden können und die raumveränderlichen Volumina in drei bzw. vier Einzelräume unterteilen. Zur Veranschaulichung der Unterschiede zwischen den verschiedenen Bauarten von Drehkolbenmaschinen mit trochoidenförmigen Läufern dienen die Abb.1 und 2, in denen die Entstehung der Epitrochoide und der Hypotrochoide, sowie die Form zu zugehörigen inneren und äußeren Hüllkurven dargestellt ist.
Abb. 1 zeigt eine Hypotrochoide für ein Drehzahlverhältnis von 2 : 3; Abb.2 zeigt eine Epitrochoide für ein Drehzahlverhältnis vori 2 : 3.
Zu Abb. 1: Ein feststehender Kreis R vom Radius 2 liegt im Innern des Kreises K vom Radius 3. Beim Abrollen des Kreises K auf dem feststehenden Kreis R erzeugen in der ruhenden Ebene liegende Punkte - beispielsweise D1 und D2 - eine d-reizahnige Hypotrochoide T. Diese mit dem Kreis K fest verbundene Hypotrochoide- erzeugt bei ihrer Abwälzbewegung eine Hüllkurve, die aus einem äußeren, Ha, und einem inneren Teil Hi besteht.
Bei einer Rotationskolbenmaschine kann also die Hypotrochoide T sowohl mit einem Außenläufer als auch mit einem Innenläufer in Form der Hüllkurve zusammenwirken, die beide in den festen Punkten D 1 und D2 in ständiger Anlage stehen. Rotationskolbenmaschinen beider Arten sind bekannt.
Zu Abb. 2: Ein feststehender Kreis R vom Radius 3 umhüllt einen Kreis K vom Radius 2, der innen am festen Kreis abrollt. Die in der ruhenden Ebene liegenden Punkte --beispielsweise D 1, D 2, D 3 - erzeugen eine Epitrochoide T. Bei der Abwälzbewegung des Kreises K im Kreis R erzeugt die mit K fest verbundene Epitrochoide eine Hüllkurve H, die ebenfalls aus einem äußeren, Ha, und einem inneren Teil Hi besteht. Die Epitrochoide ist ständig in drei festen Anlagepunkten mit der Hüllkurve in Verbindung.
Rotationskolbenmaschinen, bei denen die Epitrochoide mit dem äußeren Teil der Hüllkurve zusammenarbeitet, sind bekannt. Die Verbindung der Epitrochoide als Außenläufer mit dem der inneren Hüllkurve angenäherten Innenläufer stellt den Gegenstand der vorliegenden Erfindung dar.
Abb. 3 und 4 zeigen Ausführungsformen der Läufer für ein Drehzahlverhältnis von 2 :3 bzw. 3 :4. In beiden Fällen ist bei 1 die Kontur der Epitrochoide zu erkennen, die zwei- oder dreibogig verläuft. Die veränderlichen Volumina sind bei 2 angedeutet, während 3 die an die innere Hüllkurve angenäherte Form des Innenläufers zeigt. In Abb. 3 besitzt der Innenläufer drei feste Anlagepunkte, während bei Abb. 4 die Anzahl der Anlagepunkte vier beträgt. Die Achsen des Innen- und Außenläufers sind um die bei 4 gezeigte Exzentrizität gegeneinander verschoben.
Wird die Kontur des Außenläufers genau in Form der Epitrochoide ausgeführt, so bleiben die Anlagepunkte am Innenläufer an den Schneiden liegen. Bei Verwendung von schmalen Dichtleisten an den Schneiden kann es erwünscht sein, die Anlagepunkte über einen Teil der Leistenbreite oder die ganze Leistenbreite wandern zu lassen, um eine geringe und gleichmäßige Abnutzung zu erreichen. Für diesen. Fall erhält der Außenläufer die Form einer in geringem Abstand zur Epitrochoide liegenden äußeren Parallelkurve. Zweckmäßig wird hierbei der Abstand der Parallelkurve gleich der halben Breite der radialen Dichtelemente ausgeführt, so daß der Anlagepunk über die volle Breite des Dichtstreifens wandert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Innenachsige Rotationskolbenmaschine, vorzugsweise Drehkolbenmaschine, bei der der Außen; läufer zum Innenläufer außermittig und parallel achsig gelagert ist und beide Läufer in gleiche Drehsinn rotieren, dadurch gekennzeichnet, de' der im Verhältnis 3:2 oder 4:3 schnelle drehende Außenläufer die Form einer zwei- od dreibogigen Epi.trochoide besitzt.
2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, d " durch gekennzeichnet, daß die Anlagekanten d, Innenläufers Dichtleisten und seine Stirnseite Dichtrandplatten tragen und diese Teile fliehkraft, entlastbar sind.
3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Außenläufer d1 Form einer äußeren Parallelkurve zur Ep* trochoide besitzt, wobei der Abstand der Para4 kurve kleiner oder gleich der halben Breite 3e:t radialen Dichtleisten ist.
4. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Läufer Steueröffnungen tragen oder drehschieberartig bewegte bzw. ruhende Steuerteile umschließen oder von diesen umschlossen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 583 035.