DE102005027017A1 - Apparatus and method for compressing and / or displacing a fluid, in particular rotary piston reciprocating compressor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdichten und/oder Verdrängen eines Fluids in mindestens einem Verdrängerraum, wobei die Vorrichtung einen Rotationskolben aufweist, der um eine Drehachse drehbar im Verdrängerraum angeordnet ist und in einer Rotationsebene, die sich senkrecht zur Drehachse erstreckt, rotierbar ist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rotationskolben ein Pendelsegment angeordnet ist, das Pendelsegment in der Rotationsebene des Rotationskolbens um eine Pendelsegmentachse verschwenkbar ist, um während einer Umdrehung des Rotationskolbens um seine Drehachse eine Pendelbewegung relativ zum Rotationskolben auszuführen, und der Rotationskolben zusammen mit dem Pendelsegment den Verdrängerraum in zwei Teilräume teilt, die durch die Umdrehung des Rotationskolbens jeweils vergrößert oder verkleinert werden, wobei das Gesamtvolumen des Verdrängerraums konstant bleibt, eine Vergrößerung des ersten Teilraums also eine Verkleinerung des zweiten Teilraums bewirkt. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Verdichten und/oder Verdrängen eines Fluids, eine Pumpe, einen hydraulischen Kraftwandler sowie einen Verbrennungsmotor. Die Erfindung löst somit die Aufgabe, Vorrichtungen und Verfahren zum Verdichten oder Verdrängen eines Fluids zu schaffen, die eine effektive Verdrängung oder hohe Verdichtung des Fluids bei ruhigem Laufverhalten ermöglichen und vielseitig einsetzbar sind.The invention relates to a device for compressing and / or displacing a fluid in at least one displacement chamber, wherein the device comprises a rotary piston which is arranged rotatably about an axis of rotation in the displacement and in a plane of rotation which extends perpendicular to the axis of rotation, is rotatable. The device is characterized in that a pendulum segment is arranged on the rotary piston, the pendulum segment in the plane of rotation of the rotary piston is pivotable about a pendulum segment axis to perform during a rotation of the rotary piston about its axis of rotation relative to the rotary piston, and the rotary piston together with the Pendulum segment divides the displacer into two subspaces, which are each increased or decreased by the rotation of the rotary piston, the total volume of the displacer remains constant, thus causing an enlargement of the first subspace a reduction of the second subspace. The invention further relates to a method for compressing and / or displacing a fluid, a pump, a hydraulic force transducer and an internal combustion engine. The invention thus solves the problem to provide devices and methods for compressing or displacing a fluid, which allow an effective displacement or high compression of the fluid in a smooth running behavior and are versatile.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verdichten und/oder Verdrängen eines Fluids, insbesondere einen Rotationspendelkolbenverdichter gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 38 sowie eine Pumpe, einen hydraulischen Kraftwandler und einen Verbrennungsmotor gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 39, 40 und 41.The The invention relates to an apparatus and a method for compacting and / or displacing one Fluids, in particular a rotary piston compressor according to the preambles the claims 1 and 38 and a pump, a hydraulic force transducer and an internal combustion engine according to the preambles the claims 39, 40 and 41.
Es sind Vorrichtungen zum Verdichten oder Verdrängen eines Fluids mit einem Verdrängerraum und einem Kolben bekannt, bei denen durch die Bewegung des Kolbens eine Volumenänderung des Verdrängerraums bewirkt und auf diese Weise ein im Verdrängerraum befindliches Fluid verdichtet und/oder verdrängt wird.It are devices for compressing or displacing a fluid with a Displacement room and a piston known in which by the movement of the piston a volume change of the displacement room causes and in this way a befindliches in the displacement fluid compacted and / or displaced becomes.
Solche Vorrichtungen kommen beispielsweise in Verbrennungsmotoren zum Einsatz, bei denen ein Kolben ein gasförmiges Fluid im Verdrängerraum komprimiert, wobei sich die Verbrennungsmotoren durch die Bauform ihres Kolbens unterscheiden. Bei den bekanntesten Verbrennungsmotoren, dem Ottomotor und dem Dieselmotor, ist der Kolben als ein eine Hubbewegung ausführender Hubkolben ausgelegt, beim Wankelmotor hingegen kommt ein rotierender Kreiskolben zum Einsatz.Such Devices are used, for example, in internal combustion engines, in which a piston is a gaseous Compressed fluid in the displacement chamber, wherein the internal combustion engines by the design of their piston differ. In the most famous internal combustion engines, the gasoline engine and the diesel engine, the piston is performing as a lifting movement Hub piston designed, while the rotary engine, however, comes a rotating Rotary piston used.
Den unterschiedlichen Motortypen ist gemein, dass sie die in einem Brennstoff gespeicherte chemische Energie in mechanische Arbeit umsetzen. Die Art der energetischen Umsetzung ist bei den unterschiedlichen Verbrennungsmotoren ähnlich und erfolgt durch eine Umsetzung der chemischen Energie in Wärme und durch eine anschließende Umwandlung der Wärme in mechanische Arbeit. Die Umwandlung der chemischen Energie erfolgt durch eine Verbrennung des Brennstoffes, die Umsetzung der Wärmeenergie in mechanische Arbeit durch deren Übertragung auf ein Fluid, dessen Druck ansteigt und bei der daraus resultierenden Expansion mechanische Arbeit verrichtet. Bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren erfolgt durch die Hubbewegung eines Hubkolbens oder die Rotationsbewegung eines Kreiskolbens zu diesem Zweck zunächst eine Komprimierung des Fluids im Verdrängerraum, verursacht durch die Bewegung des Kolbens und eine durch die Kolbenbewegung bewirkte Verkleinerung des Verdrängerraums. In das komprimierte Fluid wird Brennstoff eingespritzt, und das so entstandene, aus dem Fluid und dem Brennstoff gebildete Brennstoffgemisch wird entzündet. Durch die Verbrennung des Brennstoffgemisches erhöht sich der Druck innerhalb des Verdrängerraums, das Fluid expandiert und treibt den Kolben an. Auf diese Weise wird die im Brennstoff gespeicherte chemische Energie in kinetische Energie umgesetzt, die beim Hubkolben eine Hubbewegung und beim Kreiskolben eine Rotationsbewegung des Kolbens bewirkt und ein Drehmoment an einer Welle erzeugt.The Different engine types have in common that they are the ones in a fuel convert stored chemical energy into mechanical work. The Type of energetic implementation is similar and occurs in the different internal combustion engines by converting the chemical energy into heat and then converting it the heat in mechanical work. The transformation of the chemical energy takes place by combustion of the fuel, the implementation of heat energy in mechanical work by their transfer to a fluid whose Pressure increases and with the resulting expansion mechanical Work done. In conventional Internal combustion engines are made by the lifting movement of a reciprocating piston or the rotational movement of a rotary piston for this purpose, first a Compression of the fluid in the displacer caused by the movement of the piston and one caused by the piston movement Reduction of the displacement chamber. In the compressed fluid fuel is injected, and the resulting fuel mixture formed from the fluid and the fuel is ignited. By the combustion of the fuel mixture increases the pressure inside the displacer, the fluid expands and drives the piston. This way will the chemical energy stored in the fuel into kinetic energy implemented, the reciprocating piston a lifting movement and the rotary piston causes a rotational movement of the piston and a torque at one Wave generated.
Otto- und Dieselmotor unterscheiden sich insbesondere durch die entstehende Verdichtung des Fluids im Verdrängerraum und den Zündvorgang. Beim Ottomotor erfolgt eine Verdichtung des im Verdrängerraum befindlichen Fluids von atmosphärischem Druck bis auf 20 bis 30 bar, das Fluid erfährt also durch die Kolbenbewegung ein Verdichtungsverhältnis von verdichtetem zu nicht verdichtetem Gemisch von 20 bis 30 zu 1. Eine Entzündung des verdichteten, auf eine Temperatur von 400 bis 500°C aufgeheizten und mit Brennstoff gemischten Fluids erfolgt über einen externen Zündfunken. Beim Dieselmotor hingegen wird das Fluid je nach Bauart des Dieselmotors auf bis zu 110 bar verdichtet, das Fluid erfährt also ein Verdichtungsverhältnis von 110 zu eins und wird dabei auf 700 bis 900°C erhitzt, so dass sich ein in das verdichtete Fluid eingespritzter Brennstoff selbst entzündet.petrol and diesel engine differ in particular by the resulting Compression of the fluid in the displacement chamber and the ignition process. When gasoline engine is a compression of the displacement in the space fluid from atmospheric Pressure up to 20 to 30 bar, so the fluid experiences by the piston movement a compression ratio from compressed to uncompressed mixture of 20 to 30 1. An inflammation of the compacted, heated to a temperature of 400 to 500 ° C. and fuel mixed fluid is via an external spark. In the case of the diesel engine, on the other hand, the fluid will change depending on the design of the diesel engine compressed to up to 110 bar, so the fluid undergoes a compression ratio of 110 to one and is heated to 700 to 900 ° C, so that a ignited in the compressed fluid injected fuel itself.
Bei einem Hubkolbenmotor ist es nachteilig, dass Maßnahmen zum Massenausgleich des eine Hubbewegung ausführenden Hubkolbens notwendig sind, um die Laufruhe des Motors zu gewährleisten und auf den Motor wirkende Massekräfte und -momente zu kompensieren. Dieses Problem wird durch eine Kreiskolbenanordnung mit einem rotierenden Kreiskolben vermieden, so dass gesonderte Maßnahmen zum Masseausgleich nicht erforderlich sind. Bei einer Ausführungsform der Kreiskolbenanordnung, dem Wankelmotor, teilt der Kreiskolben einen epitrochoidenförmig ausgebildeten Verdrängerraum in drei Teilräume, in denen ein Fluid durch die Umdrehung des mittels eines Exzentertriebes im Verdrängerraum umlaufenden Kreiskolbens verdichtet wird. Der Querschnitt des Kreiskolbens ist in der Rotationsebene, also im Querschnitt senkrecht zu seiner Rotationsachse, wie ein gleichseitiges Dreieck mit konkaven Seiten geformt und weist in seinen Ecken, die während der Umdrehung des Kolbens entlang des Gehäuses laufen, Dichtungsbereiche auf.at a reciprocating engine, it is disadvantageous that measures to balance the mass of a lifting movement exporting Reciprocating pistons are necessary to ensure the smoothness of the engine and mass forces acting on the engine and moments to compensate. This problem is caused by a rotary piston arrangement avoided with a rotating rotary piston, so that separate activities are not required for mass balance. In one embodiment the rotary piston arrangement, the Wankel engine, divides the rotary piston an epitrochoid trained displacer in three subspaces, in which a fluid through the rotation of the means of a Exzentertriebes in the displacement room circulating rotary piston is compressed. The cross section of the rotary piston is in the plane of rotation, ie in cross-section perpendicular to its axis of rotation, shaped like an equilateral triangle with concave sides in his corners, while the revolution of the piston run along the housing, sealing areas on.
Nachteilig bei solchen Kreiskolbenanordnung ist, dass die durch den Kreiskolben geschaffene Verdrängerraumform ungünstig ist und zu hohem Kraftstoffverbrauch und hohen Schadstoffemissionen führt. Darüber hinaus sind Kreiskolbenanordnungen verwendende Vorrichtungen in ihren erreichbaren Verdichtungsverhältnissen begrenzt und somit in ihren Einsatzmöglichkeiten beschränkt. Insbesondere ist mit solchen Vorrichtungen keine dem Dieselmotor ähnliche Bauweise eines Verbrennungsmotors mit Selbstzündung möglich.adversely in such a rotary piston arrangement is that through the rotary piston created displacement form unfavorable is and to high fuel consumption and high pollutant emissions leads. About that In addition, devices using rotary piston assemblies are in limited their achievable compression ratios and thus in their uses limited. In particular, with such devices is not similar to the diesel engine Construction of an internal combustion engine with auto-ignition possible.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen und Verfahren zum Verdichten und/oder Verdrängen eines Fluids zu schaffen, mit denen ein ruhiges Laufverhalten erreicht werden kann, die eine effektive Verdrängung und/oder hohe Verdichtung des Fluids ermöglichen und vielseitig einsetzbar sind.Of the present invention is based on the object, devices and to provide methods for compressing and / or displacing a fluid, with which can be achieved a quiet running behavior, the effective displacement and / or high compression of the fluid and versatile are.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 38 sowie eine Pumpe, einen hydrodynamischen Drehmomentenwandler und einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen der Ansprüche 39, 40 und 41 gelöst.The The object is achieved by a device having the features of the claim 1, a method with the features of claim 38 and a pump, a hydrodynamic torque converter and an internal combustion engine with the features of the claims 39, 40 and 41 solved.
Eine erfindungsgemäße Lösung schafft eine Vorrichtung, insbesondere einen Rotationspendelkolbenverdichter zum Verdichten und/oder Verdrängen eines Fluids in mindestens einem Verdrängerraum, wobei die Vorrichtung einen Rotationskolben aufweist, der um eine Drehachse drehbar im Verdrängerraum angeordnet ist und so in einer Rotationsebene, die sich senkrecht zur Drehachse erstreckt, rotierbar ist. Dabei
- – ist an dem Rotationskolben ein Pendelsegment angeordnet,
- – ist das Pendelsegment parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens um eine Pendelsegmentachse verschwenkbar, um während einer Umdrehung des Rotationskolbens um die Drehachse eine Pendelbewegung relativ zum Rotationskolben auszuführen,
- – teilt der Rotationskolben zusammen mit dem Pendelsegment den Verdrängerraum in zwei Teilräume, die durch die Umdrehung des Rotationskolbens um die Drehachse jeweils vergrößerbar oder verkleinerbar sind, wobei das Gesamtvolumen des Verdrängerraums konstant bleibt, so dass eine Vergrößerung des ersten Teilraums eine Verkleinerung des zweiten Teilraums bewirkt und umgekehrt.
- A pendulum segment is arranged on the rotary piston,
- The pendulum segment is pivotable about a pendulum segment axis parallel to the plane of rotation of the rotary piston in order to perform a pendulum movement relative to the rotary piston during a rotation of the rotary piston about the axis of rotation,
- - Shares the rotary piston together with the pendulum segment the displacer in two subspaces, which are each increased or reduced by the rotation of the rotary piston about the axis of rotation, wherein the total volume of the displacer remains constant, so that an enlargement of the first subspace causes a reduction of the second subspace and vice versa.
Die erfindungsgemäße Lösung stellt somit eine Vorrichtung zur Verfügung, die durch den Rotationskolben und das an dem Rotationskolben angeordnete Pendelsegment den Verdrängerraum in zwei Teilräume aufteilt, die durch die Rotationsbewegung des Rotationskolbens und die Pendelbewegung des Pendelsegments relativ zum Rotationskolben abwechselnd vergrößert und verkleinert werden. Die Volumenveränderung der Teilräume erfolgt dabei auf differentielle Weise, so dass bei konstantem Gesamtvolumen des Verdrängerraums die Verkleinerung des ersten Teilraums zu einer Vergrößerung des zweiten Teilraums führt. Das Pendelsegment ist so an dem Rotationskolben angeordnet, dass es in der Rotationsebene des Rotationskolbens verschwenkbar ist und während der Umdrehung des Rotationskolbens um seine Drehachse eine Pendelbewegung um die Pendelsegmentachse relativ zum Rotationskolben ausführt. Durch die Pendelbewegung schafft das Pendelsegment zusammen mit dem Rotationskolben eine dichtende Teilung des Verdrängerraums in zwei Teilräume.The inventive solution provides thus a device available through the rotary piston and arranged on the rotary piston Pendulum segment the displacer in two subspaces divided by the rotational movement of the rotary piston and the pendulum motion of the pendulum segment relative to the rotary piston alternately enlarged and be downsized. The volume change of the subspaces takes place doing so in a differential way, so that at constant total volume of the displacement room the reduction of the first subspace to an enlargement of the second subspace leads. The pendulum segment is arranged on the rotary piston, that it is pivotable in the plane of rotation of the rotary piston and while the rotation of the rotary piston about its axis of rotation a pendulum motion around the pendulum segment axis relative to the rotary piston performs. By the pendulum movement creates the pendulum segment together with the rotary piston sealing division of the displacer space in two subspaces.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Vorrichtung geschaffen, die mittels der Rotationsbewegung des Rotationskolbens und der gleichzeitigen Pendelbewegung des Pendelsegmentes eine Teilung des Verdrängerraums in zwei Teilräume bewirkt, die auf differentielle Weise durch die Rotationsbewegung des Rotationskolbens vergrößert und verkleinert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt somit eine Kolbenanordnung mit einem rotierenden Kolben zur Verfügung, die große Verdrängungs- und/oder Verdichtungsverhältnisse eines in den Teilräumen des Verdrängerraums befindlichen Fluids ermöglicht und gleichzeitig ein laufruhiges Drehverhalten gewährleistet, so dass die Vorrichtung auch für hohe Drehzahlen geeignet ist. Die Vorrichtung vereinigt somit die Vorteile einer Hubkolbenanordnung mit denen einer Kreiskolbenanordnung, insbesondere, indem die Vorrichtung Verdichtungs- und/oder Verdrängungsverhältnisse wie mit einem Hubkolben und ein Laufverhalten wie mit einem Kreiskolben möglich macht. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind daher völlig neue Bauformen beispielsweise eines Motors, einer Pumpe oder eines Kraftwandlers denkbar, die sich durch ein hohes erreichbares Verdichtungs- und/oder Verdrängungsverhältnis bei gleichzeitig effizienter und laufruhiger Arbeitsweise auszeichnen.With the solution according to the invention becomes a Device created by means of the rotational movement of the rotary piston and the simultaneous pendulum motion of the pendulum segment a division of the displacement room into two subspaces, in a differential manner by the rotational movement of the rotary piston enlarged and reduced become. The device according to the invention thus provides a piston assembly with a rotating piston to available the size Displacement and / or compression ratios one in the subspaces of the displacement room located fluid allows and at the same time ensuring a smooth turning behavior, so that the device also for high speeds is suitable. The device thus combines the Advantages of a reciprocating piston arrangement with those of a rotary piston arrangement, in particular, by the device compression and / or displacement ratios as with a reciprocating piston and a running behavior as with a rotary piston possible power. With the device according to the invention are therefore completely new Designs, for example, a motor, a pump or a force transducer conceivable, which is characterized by a high achievable compression and / or Displacement ratio at at the same time more efficient and smoothly working.
Vorzugsweise ändert sich das Volumen mindestens eines der Teilräume während einer Umdrehung des Rotationskolbens um seine Drehachse von einem minimalen Restvolumen hin zu einem Maximalvolumen und wieder zum minimalen Restvolumen. Auf diese erfährt ein im Teilraum befindliches Fluid durch die Umdrehung des Rotationskolbens eine sehr große Verdichtung und/oder Verdrängung, die nur durch die Kompressibilität des Fluids und das residuelles Restvolumen des Teilraums beschränkt ist.Preferably changes the volume of at least one of the subspaces during a rotation of the rotary piston about its axis of rotation from a minimum residual volume to a Maximum volume and again to the minimum residual volume. On this one learns in the subspace located fluid through the rotation of the rotary piston a very big Compaction and / or displacement, the only through the compressibility of the fluid and the residual residual volume of the subspace is limited.
Der Verdrängerraum ist bevorzugt in einem Gehäuse angeordnet, in dem der Rotationskolben drehbar gelagert ist. Der Rotationskolben teilt zusammen mit dem Pendelsegment den Verdrängerraum in zwei Teilräume, indem der Rotationskolben während seiner Umdrehung um seine Drehachse zumindest an einem Gehäuseabschnitt dichtend entlang läuft und das Pendelsegment gleichzeitig dichtend an einem weiteren Gehäuseabschnitt anliegt. Das Pendelsegment und der Rotationskolben sind dabei so ausgebildet, dass sie sich während der Pendelbewegung des Pendelsegments dichtend zueinander verhalten und, um eine dichtende Verbindung herzustellen, mindestens ein Bereich des Pendelsegments an mindestens einem Bereich des Rotationskolbens anliegt.The displacer is preferably arranged in a housing in which the rotary piston is rotatably mounted. The rotary piston divides together with the pendulum segment the displacer in two subspaces by the rotary piston during its rotation about its axis of rotation at least on a housing portion sealingly along and the pendulum segment simultaneously sealingly abuts a further housing portion. The pendulum segment and the rotary piston are designed so that they behave sealingly to each other during the pendulum movement of the pendulum segment and herzustel to make a sealing connection len, at least a portion of the pendulum segment rests against at least a portion of the rotary piston.
Die Pendelbewegung des Pendelsegmentes wird dabei durch die physikalischen Kräfte auf das Pendelsegment während der Umdrehung des Rotationskolbens um seine Drehachse bewirkt. Insbesondere wird das Pendelsegment durch die auf das Pendelsegment wirkenden, durch die Rotationsbewegung des Rotationskolbens und des auf dem Rotationskolbens angeordneten Pendelsegmentes verursachten Zentrifugalkräfte ausgelenkt und an einen Gehäuseabschnitt gepresst. Es ist aber auch denkbar, die Pendelbewegung des Pendelsegments zwangszusteuern, um auf diese Weise sicherzustellen, dass die Pendelbewegung des Pendelsegmentes synchron zur Umdrehung des Rotationskolbens erfolgt und eine dichtende Teilung des Verdrängerraums durch die Pendelbewegung des Pendelsegments gewährleistet ist.The Oscillation of the pendulum segment is thereby by the physical personnel on the pendulum segment during the rotation of the rotary piston causes about its axis of rotation. Especially is the pendulum segment acting by acting on the pendulum segment, by the rotational movement of the rotary piston and on the Rotary piston arranged pendulum segment caused centrifugal forces deflected and to a housing section pressed. However, it is also conceivable to forcibly control the pendulum movement of the pendulum segment, so as to ensure that the pendulum movement of the Pendulum segment is synchronous to the rotation of the rotary piston and a sealing division of the displacement by the pendulum motion ensured the pendulum segment is.
In einer bevorzugten Ausbildung weist der Rotationskolben der Vorrichtung mindestens eine Grundplatte auf, die sich parallel zur Rotationsebene senkrecht zur Drehachse des Rotationskolbens erstreckt und um die Drehachse des Rotationskolbens drehbar in dem Gehäuse angeordnet ist. Auf der Grundplatte und mit dieser fest verbunden ist ein Verschlusselement angeordnet, das sich auf der Grundplatte erstreckt und so ausgebildet ist, dass es zum einen während der Umdrehung des Rotationskolbens dichtend entlang zumindest eines Gehäuseabschnitts läuft und somit die Dichtung zwischen Gehäuse und Rotationskolben herstellt und zum anderen während der Pendelbewegung des Pendelsegments relativ zum Rotationskolben dichtend an einer Fläche des Pendelsegments anliegt, um so die Dichtung zwischen Rotationskolben und Pendelsegment zu bewirken. Durch die Ausbildung des Verschlusselementes und die Dichtwirkung zwischen Rotationskolben und Gehäuse, Rotationskolben und Pendelsegment sowie Pendelsegment und Gehäuse, bewirkt durch die Pendelbewegung, wird die Teilung des Verdrängerraums in zwei Teilräume gewährleistet.In a preferred embodiment, the rotary piston of the device at least one base plate, which is perpendicular to the plane of rotation perpendicular extends to the axis of rotation of the rotary piston and about the axis of rotation the rotary piston is rotatably disposed in the housing. On the base plate and firmly connected to this, a closure element is arranged, which extends on the base plate and is formed so that for one while the rotation of the rotary piston sealing along at least one housing section runs and thus the seal between the housing and produces rotary piston and the other during the pendulum movement of the Pendulum segments relative to the rotary piston sealingly on a surface of the Pendulum segment is applied so as to seal between rotary piston and pendulum segment effect. By the formation of the closure element and the sealing effect between rotary piston and housing, rotary piston and pendulum segment and pendulum segment and housing, caused by the pendulum motion, becomes the division of the displacer in two subspaces guaranteed.
Vorzugsweise ist der Querschnitt des Verschlusselementes parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens sichelförmig ausgebildet. In diesem Fall kann das Verschlusselement im Querschnitt parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens durch eine Außenseite, die einen von der Drehachse der Grundplatte gemessenen Außenradius RA aufweist, und durch eine Innenseite, die einen von der Pendelsegmentachse gemessenen Innenradius RI aufweist, definiert sein, wobei zur Ausbildung der Sichelform der Innenradius RI größer als der Außenradius RA ist. Die Außenseite des Verschlusselementes bewegt sich während der Umdrehung des Rotationskolbens entlang eines Gehäuseabschnitts, und die Innenseite zeigt zum Pendelsegment. Während der Pendelbewegung bewegt sich das Pendelsegment entlang der Innenseite des Verschlusselementes, wobei das Pendelsegment so beschaffen ist, dass die der Innenseite des Verschlusselementes zugewandte Seite des Pendelsegments dichtend an der Innenseite des Verschlusselementes und somit am Rotationskolben anliegt.Preferably is the cross section of the closure element parallel to the plane of rotation of the rotary piston sickle-shaped educated. In this case, the closure element can be parallel in cross section to the plane of rotation of the rotary piston through an outer side, one measured by the axis of rotation of the base plate outer radius RA, and by an inside, one from the pendulum segment axis measured internal radius RI, be defined, wherein for training the sickle shape of the inner radius RI greater than the outer radius RA is. The outside the closure element moves during the rotation of the rotary piston along a housing section, and the inside shows the pendulum segment. While the pendulum moves the pendulum segment along the inside of the closure element, wherein the pendulum segment is such that the inside the closure element facing side of the pendulum segment sealing on the inside of the closure element and thus on the rotary piston is applied.
Das Pendelsegment ist erfindungsgemäß um die Pendelsegmentachse drehbar am Rotationskolben angeordnet. Dabei ist die Pendelsegmentachse bevorzugt auf einer Grundplatte angeordnet, ist von der Drehachse der Grundplatte um einen Abstand D versetzt und erstreckt sich senkrecht zur Rotationsebene, so dass das Pendelsegment in der Rotationsebene des Rotationskolbens relativ zum Rotationskolben verschwenkt werden kann. Bevorzugt weist das Pendelsegment im Querschnitt parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens eine gekrümmte Seite auf, die durch einen Radius RI um die Pendelsegmentachse beschreibbar ist. Die gekrümmte Seite des Pendelsegments und die Innenseite des Verschlusselementes weisen also eine ähnliche Form und Krümmung auf und sind beide durch den Radius RI um die Pendelsegmentachse beschreibbar. Das Pendelsegment ist dabei so auf dem Rotationskolben angeordnet, dass die gekrümmte Seite des Pendelsegments zur Innenseite des Verschlusselementes zeigt, so dass das Pendelsegment also um die Pendelsegmentachse bewegt werden kann und dabei die gekrümmte Seite des Pendelsegments dichtend an der Innenseite des Verschlusselementes anliegt.The Pendulum segment is according to the invention to the Pendulum segment axis rotatably mounted on the rotary piston. there the pendulum segment axis is preferably arranged on a base plate, is offset from the axis of rotation of the base plate by a distance D. and extends perpendicular to the plane of rotation, so that the pendulum segment in the plane of rotation of the rotary piston relative to the rotary piston can be pivoted. Preferably, the pendulum segment in cross section a curved side parallel to the plane of rotation of the rotary piston which can be described by a radius RI about the pendulum segment axis is. The curved one Side of the pendulum segment and the inside of the closure element have a similar one Shape and curvature and are both described by the radius RI about the pendulum segment axis. The pendulum segment is arranged on the rotary piston, that the curved one Side of the pendulum segment to the inside of the closure element shows, so that the pendulum segment so to the pendulum segment axis can be moved while keeping the curved side of the pendulum segment sealingly applied to the inside of the closure element.
Um die dichtende Teilung des Verdrängerraums in zwei Teilräume zu erreichen, liegt das Pendelsegment während der Umdrehung des Rotationskolbens um seine Drehachse an einem Gehäuseabschnitt an und vollzieht zu diesem Zweck eine Pendelbewegung. Bevorzugt liegt das Pendelsegment dabei mit einem der Endabschnitte der gekrümmten Seite während der Umdrehung des Rotationskolbens um seine Drehachse dichtend am Gehäuse an, wobei stets einer der Endabschnitte der gekrümmten Seite am Gehäuse anliegt, während der Umdrehung des Rotationskolbens um seine Drehachse abschnittsweise aber auch beide Endabschnitte der gekrümmten Seite das Gehäuse berühren können.Around the sealing division of the displacer space in two subspaces to reach the pendulum segment during the rotation of the rotary piston about its axis of rotation on a housing section and makes a pendulum movement for this purpose. Prefers the pendulum segment is doing with one of the end portions of the curved side while the rotation of the rotary piston around its axis of rotation sealing on casing on, wherein always one of the end portions of the curved side rests against the housing, while the rotation of the rotary piston about its axis of rotation sections but also both end portions of the curved side can touch the housing.
Das Pendelsegment ist vorzugsweise im Querschnitt parallel zur Rotationsebene inm Bereich der Endabschnitte der gekrümmten Seite des Pendelsegments rund geformt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Endabschnitte der gekrümmten Seite insbesondere jeweils durch einen Radius RZ um einen von der Pendelsegmentachse beabstandeten Mittelpunkt der Endabschnitte der gekrümmten Seite auf dem Pendelsegment beschreibbar sein. Die Endabschnitte der gekrümmten Seite sind dabei bevorzugt so angeordnet, dass sie entlang einer Linie, die durch die den Endabschnitten der gekrümmten Seiten zugeordneten Mittelpunkte definiert ist, einen maximalen Abstand von 2RA zueinander aufweisen. Die Position der Mittelpunkte der Endabschnitte der gekrümmten Seite auf dem Pendelsegment ist dadurch bestimmt, dass die durch die Mittelpunkte der Endabschnitte definierte Linie durch die Drehachse der Grundplatte des Rotationskolbens führt, wenn das Pendelsegment sich in einer relativ zum Rotationskolben zentrierten, nicht ausgelenkten Position befindet, das Pendelsegment also in seiner Grundstellung steht, in der es symmetrisch zur Verbindungslinie von Pendelsegmentachse und Drehachse des Rotationskolbens angeordnet ist, also in der mittigen Position während seiner Pendelbewegung.The pendulum segment is preferably shaped in cross-section parallel to the plane of rotation in the region of the end portions of the curved side of the pendulum segment. In an advantageous embodiment, the end portions of the curved side can in particular each describe by a radius RZ to a center of the end portions of the curved side on the shuttle segment spaced from the pendulum segment axis be bar. The end portions of the curved side are preferably arranged so that they have a maximum distance of 2RA to each other along a line which is defined by the center points associated with the end portions of the curved sides. The position of the centers of the curved portion end portions on the shuttle segment is determined by the line defined by the midpoints of the end portions passing through the axis of rotation of the base plate of the rotary piston when the shuttle segment is in a non-deflected position centered relative to the rotary piston, Thus, the pendulum segment is in its normal position in which it is arranged symmetrically to the connecting line of pendulum segment axis and rotation axis of the rotary piston, ie in the central position during its pendulum motion.
In einer vorteilhaften Variante können die Endabschnitte der gekrümmten Seite des Pendelsegments auch als im Querschnitt parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens kreisförmige, sich senkrecht zur Rotationsebene des Rotationskolbens erstreckende Dichtungselemente ausgebildet sein, die um jeweils eine Drehachse drehbar am Pendelsegment angeordnet und durch einen Radius RZ beschreibbar sind. Durch die Verwendung solcher gesonderter Dichtungselemente, die drehbar am Pendelsegment angeordnet sind, kann die Reibung zwischen Gehäuse und Pendelsegment während der Umdrehung des Rotationskolbens um seine Drehachse minimiert, Materialverschleiß reduziert und das Arbeitsverhalten der Vorrichtung verbessert werden.In an advantageous variant can the end portions of the curved Side of the pendulum segment also as in cross section parallel to the plane of rotation of the rotary piston circular, extending perpendicular to the plane of rotation of the rotary piston Seal elements may be formed, which in each case about an axis of rotation rotatably mounted on the pendulum segment and described by a radius RZ are. By using such separate sealing elements, which are rotatably mounted on the pendulum segment, the friction between casing and pendulum segment during minimizes the rotation of the rotary piston about its axis of rotation, Material wear reduced and the working behavior of the device can be improved.
Die weitere Formgebung des Pendelsegments im Querschnitt parallel zur Rotationsebene ist grundsätzlich beliebig und dient dazu, die gekrümmte Seite des Pendelsegments und die dichtend an einem Gehäuseabschnitt anliegenden Endabschnitte der gekrümmten Seite mit der Pendelsegmentachse zu verbinden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung weist dabei zwei weitere Seiten auf, die so ausgebildet sind, dass sie mit ihren wesentlichen Erstreckungsrichtungen in etwa einen Winkel im Bereich bis zu 90° zueinander bilden und jeweils mit einem Endbereich der gekrümmten Seite des Pendelsegments verbunden sind. Die Kontur des Pendelsegments hat in diesem Fall also im Querschnitt parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens in etwa die Form eines tortenstückförmigen Kreissegments, das durch die gekrümmte, dem Verschlusselement zugewandte Seite und die zwei weiteren Seiten im Querschnitt parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens begrenzt ist.The further shaping of the pendulum segment in cross section parallel to Rotation plane is basically arbitrary and serves to the curved side of the pendulum segment and the sealing on a housing portion adjacent end portions of the curved side with the pendulum segment axis to connect. An advantageous embodiment has two more Sites that are designed to be with their essentials Extension directions approximately at an angle in the range up to 90 ° to each other form and each with an end portion of the curved side of the pendulum segment are connected. The contour of the pendulum segment has in this case ie in cross-section parallel to the plane of rotation of the rotary piston roughly the shape of a pie-shaped circle segment, that through the curved, the closure element facing side and the two other sides in cross-section parallel to the plane of rotation of the rotary piston is limited.
Bevorzugt ist das Gehäuse der Vorrichtung so ausgebildet, dass es einen ersten Wandungsabschnitt aufweist, dessen Kontur im Querschnitt parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens einen Kreisabschnitt beschreibt und der durch den Radius RA von der Drehachse der Grundplatte beabstandet ist. Der erste Wandungsabschnitt umschreibt dabei einen Winkel größer oder gleich 180° und ist so angeordnet, dass die Drehachse des Rotationskolbens sich im fiktiven Mittelpunkt des den ersten Wandungsabschnitt beschreibenden Kreises befindet, so dass das auf dem Rotationskolben angeordnete Verschlusselement, dessen Außenseite ebenfalls durch den Radius RA um die Drehachse des Rotationskolbens beschreibbar ist, sich während der Umdrehung des Rotationskolbens um seine Drehachse dichtend entlang des ersten Wandungsabschnitts bewegt.Prefers is the case the device is formed so that there is a first wall portion whose contour in cross-section parallel to the plane of rotation of the rotary piston describes a circular section and by the radius RA is spaced from the axis of rotation of the base plate. The first wall section circumscribes an angle greater or equal to 180 ° and is arranged so that the rotation axis of the rotary piston is in the fictional center of the first wall section descriptive Circle is located so that the arranged on the rotary piston Closure element whose outside also by the radius RA about the axis of rotation of the rotary piston is describable while the rotation of the rotary piston sealingly about its axis of rotation along the first Wandungsabschnitts moves.
Darüber hinaus weist das Gehäuse einen zweiten Wandungsabschnitt auf, dessen Kontur im Querschnitt parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens bevorzugt einen durch einen Radius RA definierten Kreisabschnitt darstellt, wobei der Mittelpunkt des zweiten Wandungsabschnitts relativ zum Mittelpunkt des ersten Wandungsabschnitts räumlich versetzt sein kann. Die Pendelsegmentbewegung ist dann so beschaffen, dass einer der Endabschnitte der gekrümmten Seite des Pendelsegments an einem der beiden Wandungsabschnitte anliegt und so die dichtende Teilung des Verdrängerraums in zwei Teilräume bewirkt.Furthermore shows the case a second wall portion, whose contour in cross section preferably parallel to the plane of rotation of the rotary piston represents a circle section defined by a radius RA, wherein the center of the second wall portion relative to the center spatially offset from the first wall section can be. The pendulum segment movement is then such that one of the end portions of the curved Side of the pendulum segment on one of the two wall sections rests and thus causes the sealing division of the displacement in two subspaces.
Um zu gewährleisten, dass das Pendelsegment an einem der beiden Wandungsabschnitte des Gehäuses anliegt und den Verdrängerraum dichtend in zwei Teilräume teilt, kann die Pendelbewegung des Pendelsegments durch ein Führungsmittel geführt werden, auf diese Weise also zwangsgesteuert sein. Durch das Führungsmittel ist die Bewegung des Pendelsegments relativ zum Gehäuse festgelegt, so dass sichergestellt ist, dass das Pendelsegment immer entlang eines der beiden Wandungsabschnitte läuft und somit seine Dichtungsfunktion zu einem der beiden Wandungsabschnitte erfüllt.Around to ensure, that the pendulum segment rests against one of the two wall sections of the housing and the displacement room sealing in two subspaces divides, can the pendulum movement of the pendulum segment by a guide means be guided be forcibly controlled in this way. Through the guide the movement of the pendulum segment is fixed relative to the housing, so that it is ensured that the pendulum segment is always along one of the two wall sections runs and thus its sealing function met to one of the two wall sections.
Das Führungsmittel kann beispielsweise als Führungselement mit einem parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens kreisförmigen Querschnitt ausgebildet sein, das einen Radius RF = (RA – 2RZ) aufweist, im Mittelpunkt des zweiten Wandungsabschnitts am Gehäuse angeordnet ist und sich in senkrecht zur Rotationsebene des Rotationskolbens erstreckt. Das Pendelsegment ist so ausgebildet, dass das Führungselement mit dem Pendelsegment zusammen wirkt und beispielsweise durch eine geeignete Formgebung des Pendelsegments die Pendelbewegung bewirkt. Insbesondere kann das Führungsmittel durch ein Eingreifen in das Pendelsegment die Pendelbewegung des Pendelsegments zwangssteuern, wobei das Pendelsegment zu diesem Zweck eine Aussparung in seinem Innenbereich aufweisen kann.The guide means can, for example, as a guide element with a circular cross-section parallel to the plane of rotation of the rotary piston be formed, which has a radius RF = (RA - 2RZ), in the center of the second wall section is arranged on the housing and itself extends perpendicular to the plane of rotation of the rotary piston. The pendulum segment is designed so that the guide element with the pendulum segment works together and, for example, by a suitable shaping the pendulum segment causes the pendulum motion. In particular, that can guide means by engaging in the pendulum segment, the pendulum movement of Pendulum segments forcibly control, the pendulum segment to this Purpose may have a recess in its interior.
Darüber hinaus ist denkbar, dass, wenn die Endabschnitte der gekrümmten Seite des Pendelsegments mittels drehbar angeordneter, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisender Dichtungselemente ausgebildet sind, das Führungselement mit den am Pendelsegment angeordneten Dichtungselementen zusammenwirkt und dadurch die Pendelbewegung des Pendelsegments während der Umdrehung des Rotationskolbens führt.Furthermore It is conceivable that when the end sections of the curved side of the pendulum segment by means of rotatably arranged, a circular cross-section having facing sealing elements are formed, the guide element interacts with the sealing elements arranged on the pendulum segment and thereby the pendulum movement of the pendulum segment during the Rotation of the rotary piston leads.
Die Kontur im Querschnitt parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens des ersten und zweiten Wandungsabschnitts des Gehäuses kann durch Hüllkreise mit dem Radius RA beschrieben werden, wobei die Mittelpunkte der dem ersten und zweiten Wandungsabschnitt zugeordneten Hüllkreise räumlich versetzt angeordnet sind. Die Position der Mittelpunkte der beiden Hüllkreise relativ zueinander lässt sich dabei durch einen Winkel um eine Schwenkachse beschreiben, wobei die Position der Schwenkachse in der Querschnittebene parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens durch einen Schnittpunkt der beiden Hüllkreise definiert ist. Der Winkel, der die Stellung des ersten und des zweiten Wandungsabschnitts zueinander beschreibt, definiert die Form und auch das Arbeitsverhalten der Vorrichtung. Bei einem Winkel von 0° ist der Querschnitt parallel zur Rotationsebene des Rotationskolbens des Gehäuses kreisförmig, die Außenseite des Verschlusselementes liegt immer am Gehäuse an, und der Verdrängerraum wird während der Umdrehung des Rotationskolbens um seine Drehachse nicht in Teilräume geteilt, so dass keine Volumenänderung der Teilräume erfolgt. Dieses entspricht einem Leerlauf der Vorrichtung, bei dem keine Volumenänderung durch die Umdrehung des Rotationskolbens bewirkt wird. Ist der Winkel ungleich Null, so liegen die Außenseite des Verschlusselementes während der Umdrehung am ersten Wandungsabschnitt und die Endabschnitte der gekrümmten Seite des Pendelsegments am zweiten Wandungsabschnitt des Gehäuses an. Der Verdrängerraum wird so in zwei Teilräume geteilt, die während der Umdrehung des Rotationskolbens auf differentielle Weise vergrößert und verkleinert werden.The Contour in cross section parallel to the plane of rotation of the rotary piston of the first and second wall portion of the housing can by envelope circles are described with the radius RA, the centers of the the envelopes associated with the first and second wall sections spatial are arranged offset. The position of the centers of the two envelope circles relative to each other describe themselves by an angle about a pivot axis, wherein the position of the pivot axis in the cross-sectional plane parallel to the plane of rotation of the rotary piston through an intersection the two envelopes is defined. The angle representing the position of the first and second wall section describes each other, defines the form and also the working behavior the device. At an angle of 0 °, the cross section is parallel to the plane of rotation of the rotary piston of the housing circular, the outside of the closure element is always on the housing, and the displacement is during the rotation of the rotary piston about its axis of rotation not divided into subspaces, so no volume change the subspaces he follows. This corresponds to an idling of the device in which no volume change caused by the rotation of the rotary piston. Is the angle not equal to zero, so are the outside of the closure element during the rotation of the first wall portion and the end portions the curved one Side of the pendulum segment on the second wall portion of the housing. The displacement room becomes so in two subspaces shared while the rotation of the rotary piston in a differential manner increased and decreased become.
In einer Variante der Erfindung weist der durch das Gehäuse eingefasste Verdrängerraum ein konstantes Volumen auf, das während des Betriebes nicht verändert werden kann. Die Gehäuseform ist dann durch einen konstanten Winkel zwischen den den ersten und zweiten Wandungsabschnitt beschreibenden Hüllkreisen definiert. Bei einer weiteren Variante ist im Gegensatz dazu der Verdrängerraum in seinem Volumen variabel und kann während des Betriebes der Vorrichtung verändert werden. Über eine Volumenänderung des Verdrängerraums kann das Verhältnis der Volumen der Teilräume zueinander eingestellt werden und somit das Verdichtungsverhältnis von maximal komprimiertem zu maximal expandiertem Volumen beider Teilräume der Vorrichtung bestimmt werden.In a variant of the invention has the bordered by the housing displacer a constant volume that will not be changed during operation can. The housing shape is then by a constant angle between the first and second wall section descriptive envelopes defined. At a Another variant is in contrast to the displacement variable in its volume and can during the operation of the device changed become. about a volume change of the displacer can The relationship the volume of the subspaces adjusted to each other and thus the compression ratio of maximally compressed to maximally expanded volume of both subspaces of the Device to be determined.
Bevorzugt erfolgt dabei die Volumenänderung des Verdrängerraums durch ein Verschwenken des zweiten Wandungsabschnitts um die Schwenkachse, deren Position durch den Schnittpunkt der beiden den Querschnitt des ersten und zweiten Wandungsabschnitts in der Rotationsebene des Rotationskolbens beschreibenden Hüllkreise definiert ist. Die Schwenkachse liegt dabei im Endbereich des ersten Wandungsabschnitts und erstreckt sich senkrecht zur Rotationsebene des Rotationskolbens. Durch das Verschwenken des zweiten Wandungsabschnitts relativ zum ersten Wandungsabschnitt um die Schwenkachse kann das Volumen des Verdrängerraums verändert und das Verdichtungsverhältnis von maximal komprimierten zu maximal expandierten Volumen der Teilräume eingestellt werden.Prefers the volume change takes place of the displacement room by a pivoting of the second wall section about the pivot axis, their position through the intersection of the two the cross section of the first and second wall sections in the plane of rotation is defined by the rotary piston descriptive envelopes. The Pivot axis is in the end of the first wall section and extends perpendicular to the plane of rotation of the rotary piston. By the pivoting of the second wall section relative to the first Wandungsabschnitt about the pivot axis, the volume of the displacement chamber changed and the compression ratio of maximum compressed to maximally expanded volume of the subspaces set become.
Die geometrischen Verhältnisse der Vorrichtung lassen sich mittels der Konturen der Bauteile des Rotationskolbens, des Pendelsegments und des Gehäuses in der Querschnittsebene parallel zur Rotationsebene beschreiben. Insbesondere ist eine Variante der Vorrichtung durch die Radien RA, RI, RZ und RF und die Positionen der Drehachse des Rotationskolbens, der Pendelsegmentachse und des Mittelpunkts des zweiten Wandungsabschnitts vollständig beschrieben. Es ist denkbar, dass senkrecht zur Rotationsebene sich die geometrischen Abmessungen der Anordnung ändern. Die Positionen der Drehachse und der Pendelsegmentachse müssen dabei aber unabhängig von der Position relativ zur Rotationsebene sein, damit der Rotationskolben um die Drehachse drehbar und das Pendelsegment um die Pendelsegmentachse schwenkbar ist. Es ist auch denkbar, dass sich die Radien senkrecht zur Rotationsebene nicht ändern und die Anordnung durch konstante Radien RA, RI, RZ und RF und eine Höhe H beschreibbar ist und nach oben und/oder unten durch vom Gehäuse ausgebildete Deckel und/oder die Grundplatte begrenzt ist.The geometric relationships the device can be by means of the contours of the components of the Rotary piston, the pendulum segment and the housing in the cross-sectional plane describe parallel to the plane of rotation. In particular, a variant the device through the radii RA, RI, RZ and RF and the positions the axis of rotation of the rotary piston, the pendulum segment axis and the Center point of the second Wandungsabschnitts completely described. It is conceivable that perpendicular to the plane of rotation, the geometric Change the dimensions of the arrangement. The positions of the axis of rotation and the pendulum segment axis have to but independently from the position relative to the plane of rotation, so that the rotary piston rotatable about the axis of rotation and the pendulum segment about the pendulum segment axis is pivotable. It is also conceivable that the radii are vertical Do not change to the rotation level and the arrangement by constant radii RA, RI, RZ and RF and a Height H is writable and up and / or down by trained by the housing Cover and / or the base plate is limited.
Die Aufgabenstellung wird auch durch ein Verfahren zum Verdichten und/oder Verdrängen eines Fluids gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
- – führt ein an dem Rotationskolben in der Rotationsebene verschwenkbar angeordnetes Pendelsegment während der Umdrehung des Rotationskolbens um die Drehachse eine Pendelbewegung relativ zum Rotationskolben aus,
- – teilt der Rotationskolben zusammen mit dem eine Pendelbewegung ausführenden Pendelsegment den Verdrängerraum in zwei Teilräume und
- – werden die Teilräume durch die Umdrehung des Rotationskolbens um die Drehachse jeweils vergrößert oder verkleinert, wobei das Gesamtvolumen des Verdrängerraums konstant bleibt, so dass eine Vergrößerung des ersten Teilraums eine Verkleinerung des zweiten Teilraums bewirkt und umgekehrt.
- A pendulum segment which is pivotably arranged on the rotary piston in the plane of rotation carries out a pendulum movement relative to the rotary piston during the rotation of the rotary piston about the axis of rotation,
- - Shares the rotary piston together with the pendulum movement exporting pendulum segment the displacer in two subspaces and
- - The subspaces are each increased or decreased by the rotation of the rotary piston about the axis of rotation, wherein the total volume of the displacement chamber remains constant, so that an enlargement of the first subspace causes a reduction of the second subspace and vice versa.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Verdrängerraum durch die Umdrehung des Rotationskolbens um seine Drehachse, die sich senkrecht zur Rotationsebene des Rotationskolbens erstreckt, und eine gleichzeitige Pendelbewegung des Pendelsegments in zwei Teilräume geteilt, die abwechselnd auf differentielle Weise vergrößert und verkleinert werden. Das Verfahren schafft somit die Möglichkeit, auf effiziente Weise eine hohe Verdichtung eines in einem Teilraum des Verdrängerraums befindlichen Fluids zu bewirken.With the method according to the invention becomes the displacement room by the rotation of the rotary piston about its axis of rotation, the extends perpendicular to the plane of rotation of the rotary piston, and a simultaneous pendulum movement of the pendulum segment divided into two subspaces, which are alternately enlarged and reduced in a differential manner. The method thus creates the possibility of being efficient a high compression of one in a subspace of the displacement to effect fluid.
Darüber hinaus wird die Aufgabenstellung durch eine Pumpe, einen hydrodynamischen Drehmomentenwandler und einen Verbrennungsmotor mit einer Vorrichtung zum Verdichten oder Verdrängen eines Fluids mit den oben erläuterten Merkmalen gelöst.Furthermore is the task by a pump, a hydrodynamic Torque converter and an internal combustion engine with a device for compacting or displacing a fluid with the above explained Characteristics solved.
Die erfindungsgemäße Pumpe weist zu diesem Zweck eine Vorrichtung auf, bei der ein Fluid mittels der Rotationsbewegung des Rotationskolbens durch ein Einlassventil in einen expandierenden Teilraum gesogen wird und durch die anschließende Komprimierung des Teilraums durch ein Auslassventil wieder abgegeben wird.The inventive pump has for this purpose a device in which a fluid by means of the rotational movement of the rotary piston through an inlet valve is sucked into an expanding subspace and by the subsequent compression of the subspace is discharged through an exhaust valve again.
Der erfindungsgemäße hydrodynamische Drehmomentenwandler weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verdichten oder Verdrängen eines Fluids auf, mit der mechanische Energie in Strömungsenergie und Strömungsenergie wiederum in mechanische Energie umgewandelt wird. Eine mögliche Ausführungsform weist dabei eine erste Vorrichtung als Antrieb, die ein mechanisches Drehmoment in einen hydrodynamischen Druck umwandelt, und eine zweite Vorrichtung als Abtrieb auf, die mit der ersten Vorrichtung beispielsweise über Schläuche verbunden ist und den hydrodynamischen Druck wieder in ein mechanisches Drehmoment umwandelt. Ein solcher Drehmomentenwandler kann beispielsweise als Getriebe zum Einsatz kommen, das mittels der Vorrichtung und über die mit der Vorrichtung erreichbaren Verdichtungsverhältnisse große Drehmomente in große Drücke wandelt und mit einem niedrigvolumigen Fluid überträgt.Of the Hydrodynamic torque converter according to the invention has a device according to the invention for compacting or displacing of a fluid, with the mechanical energy in flow energy and flow energy in turn is converted into mechanical energy. A possible embodiment has a first device as a drive, which is a mechanical Turns torque into a hydrodynamic pressure, and a second one Device as an output, which is connected to the first device, for example via hoses is and the hydrodynamic pressure back into a mechanical torque transforms. Such a torque converter can, for example, as Gears are used by means of the device and on the achievable with the device compression ratios size Torques in big pressures converts and transfers with a low volume fluid.
Bei dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor wird die Vorrichtung dazu benutzt, ein in einem Teilraum der Vorrichtung befindliches Fluid zu verdichten, mit Brennstoff zu mischen und durch die Verbrennung des Brennstoffs ein Drehmoment zu erzeugen. Bevorzugt weist der Verbrennungsmotor zu diesem Zweck zwei über eine Welle miteinander verbundene Vorrichtungen auf, wobei die erste Vorrichtung eine Verdichtung eines Brennstoffgemisches bewirkt und die zweite Vorrichtung durch die Zündung des verdichteten Brennstoffgemisches und die daraus resultierende Expansion in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Die Drehzahlsteuerung des Verbrennungsmotors kann dabei entweder, wie bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren üblich, über die Zugabe des Brennstoffs gesteuert werden. Ebenso ist es aber auch möglich, die Drehzahlsteuerung des Verbrennungsmotors über eine Änderung des durch das Gehäuse der Vorrichtung eingefassten Volumens zu bewirken.at the internal combustion engine according to the invention the device is used in a subspace of the device To compress existing fluid to mix with fuel and to generate torque by burning the fuel. For this purpose, the internal combustion engine preferably has two via one Shaft interconnected devices, wherein the first Device causes a compression of a fuel mixture and the second device by the ignition of the compressed fuel mixture and offset the resulting expansion into a rotary motion becomes. The speed control of the internal combustion engine can either as with conventional Internal combustion engines usual, over the addition be controlled of the fuel. But it is also possible, the Speed control of the internal combustion engine via a change of the through the housing of Effect device bordered volume.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in den nachfolgenden Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:Of the The idea underlying the invention is based on several embodiments closer in the following figures explained become. Show it:
In
Der
Bewegungsablauf der Vorrichtung, insbesondere die Art der Pendelbewegung
des Pendelsegmentes
Die
Vorrichtung gemäß
Das
Gehäuse
Der
Rotationskolben
Um
die Trennung des Verdrängerraum
In
der in
Während der
Umdrehung des Rotationskolbens
Um
zu gewährleisten,
dass immer eines der Dichtungselemente
Eine
Ausführungsform
der Vorrichtung mit Maßnahmen
zur Führung
des Pendelsegments
Die
Wirkweise des Führungselementes
Die
Funktionsweise und der Bewegungsablauf der Vorrichtung zum Verdichten
und/oder Verdrängen
eines Fluids gehen aus
Bei
der in
Dem
in den
Zu
einem ersten Zeitpunkt (
Zu
einem zweiten Zeitpunkt (
Zu
einem dritten und vierten Zeitpunkt (
Zu
einem fünften
Zeitpunkt (
Während der
weiteren Drehbewegung des Rotationskolbens
Die
periodische Rotationsbewegung setzt sich nun fort mit dem Zustand
gemäß
Die
Volumenänderung
des ersten Teilraums
Die
Pendelbewegung des Pendelsegmentes
Auf
der Grundplatte
Das
auf der Grundplatte
Das
Pendelsegment
Am
Pendelsegment
Das
Führungselement
In
Die
beiden Wandungsabschnitte
Die
Vorrichtung gemäß
Die
durch die Vorrichtung erreichbare Verdichtungs- und Verdrängungsverhältnisse
sind durch die mittels der beiden Teilkreise beschreibbare und durch
den ersten und zweiten Wandungsabschnitt
Bei
der in
Bei
der in
Bei
der in
Es
ist denkbar, die erreichbaren Verdichtungs- und Verdrängungsverhältnisse
im Betrieb über
die Anordnung der Wandungsabschnitte
Die
zum Aufbau der Vorrichtung mit ihren Bauteilen, insbesondere dem
Rotationskolben
Die Einsatzmöglichkeiten der Vorrichtung sind nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Ein die Vorrichtung verwendender Drehmomentenwandler kann beispielsweise für verschiedenste Fahrzeugtypen verwendet werden, insbesondere als Getriebe oder als hydraulische Kraftübertragungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge, aber auch beispielsweise als Kraftübertragungsvorrichtung für Fahrräder oder andere Fortbewegungsmittel, bei denen ein erzeugtes Drehmoment auf ein Antriebsmedium übertragen wird.The applications the device are not on the embodiments described here limited. For example, a torque converter using the device may for different ones Vehicle types are used, in particular as a transmission or as hydraulic power transmission devices for motor vehicles, but also for example as a power transmission device for bicycles or other means of locomotion, in which a generated torque transmit a drive medium becomes.
- 11
- Gehäusecasing
- 1010
- Lagerungstorage
- 1111
- Erster Wandungsabschnittfirst wall section
- 110110
- Drehachse des Rotationskolbensaxis of rotation of the rotary piston
- 111111
- Rotationsebeneplane of rotation
- 1212
- Zweiter Wandungsabschnittsecond wall section
- 120120
- Mittelpunkt des zweiten WandungsabschnittsFocus of the second wall section
- 130130
- Schwenkachseswivel axis
- 22
- Rotationskolbenrotary piston
- 21, 21'21 21 '
- Grundplatte des Rotationskolbensbaseplate of the rotary piston
- 210, 210'210 210 '
- Wellewave
- 2222
- Verschlusselementclosure element
- 221221
- Innenseite des Verschlusselementesinside of the closure element
- 222222
- Außenseite des Verschlusselementesoutside of the closure element
- 33
- PendelsegmentSpherical segment
- 301301
- Erste PendelsegmentseiteFirst Spherical segment side
- 302302
- Zweite PendelsegmentseiteSecond Spherical segment side
- 303303
- Dritte Pendelsegmentseitethird Spherical segment side
- 304304
- Aussparung im Pendelsegmentrecess in the pendulum segment
- 3131
- PendelsegmentachseSpherical segment axis
- 3232
- Erstes Dichtungselementfirst sealing element
- 321321
- Drehachse des ersten Dichtungselementesaxis of rotation of the first sealing element
- 3333
- Zweites Dichtungselementsecond sealing element
- 331331
- Drehachse des zweiten Dichtungselementesaxis of rotation of the second sealing element
- 44
- Führungselementguide element
- 4141
- KolbenoberplatteUpper piston plate
- 4242
- Hebellever
- 4343
- Senkrechtes Verbindungsstückvertical joint
- 4444
- Stellhebellever
- 5151
- Einlassventilintake valve
- 5252
- Auslassventiloutlet valve
- 66
- Verdrängerraumdisplacer
- 6161
- Erster Teilraumfirst subspace
- 6262
- Zweiter Teilraumsecond subspace
- 700700
- Vorrichtung zum Verdichtencontraption for compacting
- 700'700 '
- Vorrichtung zur Erzeugung eines Drehmomentscontraption for generating a torque
- 701701
- Wellewave
- 710710
- Kanalchannel
- 711711
- Vorkammerantechamber
- 720720
- Einspritzdüseinjection
- 730730
- Zündkerzespark plug
- 740, 741740 741
- Ventilevalves
- 751751
- Einlassrohrinlet pipe
- 752752
- Auslassrohroutlet pipe
- 760760
- Innerer Abtriebinner output
- RARA
- Außenradius des Verschlusselementesouter radius of the closure element
- RIRI
- Innenradius des Verschlusselementesinner radius of the closure element
- RZRZ
- Radius des Dichtungselementesradius of the sealing element
- RFRF
- Radius des Führungselementesradius of the guide element
- DD
- Abstand zwischen Drehachse des Rotationskolbens und Pendelsegmentachsedistance between the axis of rotation of the rotary piston and pendulum segment axis
- UU
- Umdrehungsrichtung des Rotationskolbensdirection of rotation of the rotary piston
Claims (44)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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ID=36968207
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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IT201600123578A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-06 | Ruggero Libralato | Steam engine, with stator and piston with double rotation center |
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- 2005-06-07 DE DE200510027017 patent/DE102005027017A1/en not_active Withdrawn
-
2006
- 2006-06-06 WO PCT/EP2006/005602 patent/WO2006131395A1/en active Application Filing
- 2006-06-06 EP EP06754294A patent/EP1891299A1/en not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006131395A1 (en) | 2006-12-14 |
EP1891299A1 (en) | 2008-02-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |