DE1077916B

DE1077916B - Drehkolbenmaschine mit trochoidenfoermigem Laeufer

Info

Publication number: DE1077916B
Application number: DEN13960A
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Froede
Original assignee: NSU Werke AG
Current assignee: NSU Werke AG
Priority date: 1957-07-30
Filing date: 1957-07-30
Publication date: 1960-03-17

Description

Drehkolbenmaschine mit trochoidenförmigem Läufer Es sind bereits Drehkolbenmaschinen mit einem trocho-idenförinigen Läufer bekannt, der mit einem inneren, an die innere Hüllkurve der Trochoide angenäherten Gegenläufer zusammenwirkt. Derartige Maschinen können als Viertaktbrennkraftmaschinen be- trieben werden, wobei die Gaswechselvorgänge ausschließlich durch die Relativbewegung der Läufer zueinander gesteuert werden. Es ist auch bekannt, eine derartige Maschine mit einer im Innenläufer angeordneten, feststehenden Stenerwalze als Verdichter zu betreiben. Ferner sind als Verdichter arbeitende Dre.hkolbenmaschinen bekannt, bei denen ein trochoidenförmiger Läufer mit einem äußeren Gegenläufer zusammenwirkt. der an die äußere Hüllkurve der Trochoide angenähert ist.
Die Erfindung hat zum Ziel, diese bekannten Bauarten in einer Maschine zu kombinieren und zu einer Art Doppelmaschine zusammenzufassen, welche für verschiedene Zwecke verwendbar ist und sich insbesondere durch kleines Bauvolumen auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird bei einer Drehkolbenma,-schine, insbesondere einer Drehkolbenbrennkraftmaschine, mit einem durch Flächen nach einer Trocho-ide begrenzten ringförmigem Läufer vorgeschlagen, die inneren und äußeren Begrenzlingsflächen des Läufers in Form von konzentrischen Trochoiden zu gestalten, wobei der Läufer gleichzeitig mit einem an die innere Hüllkurve und mit einem an die äußere Hüllkunre angenäherten Geggenläufer zusammenwirkt und die Drehachse des inneren und des äußeren Gegenläufers übereinstimmen, während der trochoidenförmige Läufer um eine hierzu in einem Abstand parallel liegende Achse umläuft. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung entstehen Arbeitsräume sowohl innerhalb als auch außerhalb -des trochoidenförmigen Läufers.
Eine derartige Maschine kann in folgender Weise gesteuert werden: 1. Die Arbeitsräume zwischen dem trochoidenförmigen Läufer und dem inneren Gegenläufer - im folgenden kurz als innere Arbeitsräume bezeichnet - werden als Verdichter gesteuert. Die Arbeitsräume zwischen dem trochoidenförmigen Läufer und dem äußeren Gegenläufer - im folgenden kurz als Arbeitsräume bezeichnet - werden ebenfalls als Verdichter gesteuert. Es entsteht damit ein Verdichter mit der doppelten Anzahl von Arbeitsräumen, die entweder zu einer zweistufigen Anordnung hintereinander oder zur Erzielung eines hohen Luftdurchsatzes parallel geschaltet werden können.
2. Die inneren Arbeitsräume werden zur Leistungsabgabe als Viertaktbrennkraftmaschine gesteuert. Die äußeren'Arbeitsräume werden als Verdichter gesteuert. Es entsteht dann ein zu einer geschlossenen Baueinheit von kleinen Abmessungen zusammengefaßter Verdichter, der sich selber antreibt.
3. Die inneren Arbeitsräume werden im Viertaktverfahren als Brennkraftmaschine gesteuert. Die äußeren Arbeitsräume oder ein Teil der äußeren Arbeitsräume werden zur Verwirklichung einer verlängerten Dehnung an den Auspufftakt der Brennkraftmaschine geschaltet. Es entsteht dann eine Viertakthrennkraftmaschine mit besonders günstigem thermischem Wirkungsgrad.
4. Die inneren Arbeitsräume werden im Viertaktverfahren gesteuert. Die äußeren Arbeitsräume oder ein Teil derselben werden zur Aufladung der Viertaktbrennkraftmaschine als Verdichter geschaltet. Es entsteht dann eine Viertaktbrennkraftmaschine mit hoher spezifischer Leistung.
5. Die inneren Arbeitsräume werden im Viertaktverfahren gesteuert. Die äußeren Arbeitsräume werden zur Hälfte für eine Nachdehnung und zur anderen Hälfte für eine Ladungsvorverdichtung verwendet. Es entstellt dann eine aufgeladene Viertaktbrennkraftmaschine mit verlängerter Dehnung, d. h. eine Maschine mit hoher spezifischer Leistung und gleichzeitig günstigem therrnischem Wirkungsgrad.
Die vorstehenden Möglichkeiten konnten bisher nur durch Verwendung von zwei getrennten Maschinen verwirklicht werden, während dies durch den erfindungsgemäßen Vorschlag in einer Maschine möglich ist. Dadurch ergibt sich naturgemäß eine erheblich kleinere Bauweise mit einer geringen Anzahl von Einzelteilen. Wesentlich ist ferner die einfache Herstellung, da die innere und die äußere Begrenzungsfläche des trochoidenförmigen Läufers gleichzeitig bearbeitet werden können.
- Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Maschine, die als Doppelverdichter gesteuert ist, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt gemäß Linie C-D in Fig. 2 und Fig. 2 einen Längsschnitt gemäß Linie A-B in Fig. 1.
Mit 1 ist der trochoidenförmige Läufer bezeichnet, dessen innere und äußere Beggrenzungsfläche die Form von zweibogigen Epitrochoiden aufweist und der um die Achse ,ill dreht. Innerhalb des Läufers 1 ist der Gegenläufer 2 angeordnet, der um die Achse A4-. dreht und dessen Außenbegrenzungsfläche an die innere Hüllkurve der die innere Begrenzungsfläche des Läufers 1 bildenden Epitrochoide angenähert ist. Der Gegenläufer 2 gleitet mit den Achsparallelen Anlagekanten 3 ständig an der inneren Begrenzungsfläche des Läufers 1 entlang, wodurch drei abgeschlossene, rauminhaltsveränderliche Arbeitsräume 8, 9 und 10 gebildet werden, die als innere Arbeitsräume bezeichnet werden. Im dargestellten Zustand besitzt der Arbeitsraum 10 seinen größten Rauminhalt.
Die äußere Begrenzungsfläche des Läufers 1 arbeitet mit einem Gegenläufer 4 zusammen, der ebenfalls um die Achse M., dreht und dessen Innenbegrenzungsfläche an die äußere Hüllkurve der die äußere Begrenzungsfläche des Läufers 1 bildenden Epitrochoide angenähert ist. Der Gegenläufer 4 gleitet mit Anlagekanten 5 ständig an der äußeren Begrenzungsfläche des Läufers 1 entlang, wodurch drei abgeschlossene, rauminhaltsveränderliche Arbeitsräume 19, 20 und 21 gebildet werden, die als äußere Arbeitsräume bezeichnet werden. Im dargestellten Zustand besitzt der Raum 21 seinen kleinsten Rauminhalt und ist im Rahmen der Zeichnungsgenauigkeit nicht mehr erkennbar.
Das Drehzahlverhältnis zwischen den beiden Gegenläufern 2 und 4 und dem trochoidenförmigen Läufer 1 beträgt. im Ausführungsbeispiel bei Verwendung einer zweibogigen Epitrochoide 2 :3 und wird durch das Getriebe 26 erzwungen. Da die beiden Gegenläufer 2 und 4 mit der gleichen Drehzahl um die gleiche Achse 31, rumlaufen, können sie, wie Fig. 2 zeigt, z3 ZD starr miteinander verbunden werden. Das Getriebe 26 ist dann zwischen dem Läufer 1 und einem mit den beiden Gegenläufern 2 und 4 festverbundenen Teil angeordnet.
Alle drei Läufer sind von einem feststehenden Gehäuse 6 umschlossen, wobei die Lagerung des trochoidenförmigen Läufers 1 bei 24 und 25 und die Lagerung der Gegenläufer 2 und 4 bei 27 und 28 zu erkennen ist.
In dem Ausführungsbeispiel sollen sowohl die inneren als auch die äußeren. Arbeitsräume als Verdichter gesteuert werden. Zu diesem Zweck ist für die Steuerung der inneren Arbeitsräume in dem inneren Gegenläufer 2 eine feststehende Steuerwalze 7 gleichachsig angeordnet, die vier Stenerkanten 11, 12, 13 und 14 aufweist. Der umlaufende Innenläufer 2 enthält drei Steuerfenster 15, diegerneinsam mit den Steuerkanten der Walze 7 die Zeitpunkte »Einlaß ö,-T-net«, »Einlaß schließt«, »Auslaß öffnet«, »Auslaß schließt« bestimmen. Die Steuerwalze 7 weist einen hohlen Fortsatz 22 auf, der aus der Maschine herausgeführt ist und als Einlaßkanal für die zu verdichtende Luft dient. Der Aulaß der Steuerwalze 7 ist konzentrisch zur Drehachse i111 des trochoidenförmigen Läufers 1 angeordnet und setzt sich in der zu diesern Zweck hohl ausgebildeten Welle 23 des Läufers 1 fort.
Die Steuerung der äußeren Arbeitsräume als Verdichter erfolgt durch Steuerschlitze 16 --and 17, die in einer Stirnwand des Gehäuses 6 angeordnet sind. Die bena,chbarten Seitenscheiben des äußeren Gegenläufers 4 enthalten drei mit Dichtelementen versehene Steueröffnungen 18. Diese Steneröffnungen 18 werden durch den trochoidenförmigen Läufer 1 zu den erforderlichen Zeitpunkten übersteuert.
An den Anlagekanten 3 bzw. 5 zwischen dem trochoidenförmigen Läufer 1 und dem Gegenläufer 2 bzw. dem Gegenläufer 4 sind in bekannter Weise Dichtelemente angeordnet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Drehkolbenmaschine, insbesondere Drehkolbenbrennkraftmaschine, mit einem durch Flächen nach einer Trochoide begrenzten, ring' förmigen Läufer. dadurch -ekennzeichnet# daß die innere und die äußere Begrenzungsfläche des Läufers (1) in Form von konzentrischen Trochoiden gestaltet sind und der Läufer (1) gleichzeitig mit einem an die innere Hüllkurve und mit einem an die äußere Hüllkurve angenäherten Gegenläufer (2 und 4) zusammenwirkt, wobei die Drehachsen. (JH.) des, inneren und des äußeren Gegenläufers (2 und 4) übereinstimmen und der trocho,idenförmige Läufer (1) um eine hierzu im Abstand parallel liegende Achse (31,) umläuft.
2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und der äußere Gegenläufer (2 und 4) starr miteinander veTbunden sind. 3. Drehkolbenmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und die äußere Begrenzungsfläche des Läufers (1) im Ouerschnitt die Form einer zweibogigen Epii-rochoide aufweisen. 4. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur .Steuerung, der Arbeitsräume zwischen trochoidenförmigem Läufer (1) tund innerem Gegenläufer (2) als Verdichter innerhalb des inneren Gegenläufers (2) eine feststehende Steuerwalze (7) angeordnet ist. 5. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwalze (7) einen hohlen Fortsatz (22) aufweist, der aus der Maschine herausgeführt ist und als Einlaßkanal für die zu verdichtende Luft dient. 6. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß der Steuerwalze (7) gleichachsig zur Drehachse (311) des trochoidenförmigen Läufers (1) angeordnet ist und daß die Welle (23) des Läufers hold ausgebildet ist und als Auslaßkanal für die verdichtete Luft dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 961709.