DE1601823A1 - Drehkolbenmaschine - Google Patents
DrehkolbenmaschineInfo
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Description
69 Heidelberg
loijkr||s!rofl»3Tilifail53J5
Rene Linder, La Chaux-da-Fonds (Schweiz)
Drehkolbenmaschine
Die vorliegende Erfindung hat eine Drehkolbenmaschine zum
Gegenstand, welche mindestens einen im Innern einer dichten Hülle drehenden Rotor aufweist, der als länglicher Körper ausgebildet ist,
dessen abgerundete Enden Segmente von Zylindern darstellen und dessen Zentrum so angeordnet ist? dass der Rotor durch eine Welle angetrieben
wird oder diese Welle welche ihn senkrecht zur Rotationsebene der Maschine durchdringt, antreibt, wobei die Hülle durch
mindestens einen Zylinder gebildet ist, der durch lüangenteile verschlossen
ist und in welchem drei Kammern mit einem Durchmesser, der gleich demjenigen der Rotorenden ist geschnitten sind, welche Kammsrn
auf einem Kreisbogen gegenüber dem Zentrum um 120° zueinander versetzt
angeordnet sind.
In allen bekannten Maschinen dieser Art, haben die Konstrukteure keine Lösung gefunden um einen unveränderlichen Wert zwischen der
Rotationsaxe des Kolbens oder des Rotors und der Maschinenaxe, d.h.
der Zwischenaxen, welche dia beiden Hauptzentren teilen, zu erhalten.
Sie haben versucht;, diese Aufgabe durch Erfahrungsmethoden zu lösen,
QQ98S1/Ö623
indem u.a. auf dem Zylinder bewegliche Trennkufen für die Kammern angeordnet luurden, oder indem die Form der abgerundeten Enden des
Rotors abgeändert wurde, oder durch exzentrische Anordnung eines Angrifftriebes auf der Antriebswelle. Alle diese Lösungen haben sich
als unrationell in der Herstellung unbefriedigend im erhaltenen Resultat erwiesen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt diese Nachteile zu beheben. Die erfindungsgemasse maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die
genannten Kammern durch drei Rollen voneinander getrennt sind, wobei mindestens zwei Rollen immer mit den abgerundeten Enden des Rotors in
Kontakt sind,während die dritte Rolle immer mit dem mittelteil des
Rotors in Kontakt ist, welcher Teil die Enden des Rotors miteinander v/erbindet und dessen Umfang durch die Tangentenpunkte begrenzt ist,
derart, dass die Dichtheit zwischen den drei Rollen und dem Umfang des Rotors gewährleistet ist, wodurch drei voneinander isolierte
Kammern gebildet sind mit einem Volumen, das je nach Lage des Rotors, der das Ansaugen und Verdichten in den genannten Kammern bewirkt, sich
ändert, und dass das symmetrische Zentrum der Hülle und dasjenige des Rotors um den Betrag jb voneinander entfernt sind, welcher Abstand
während der gesamten Drehung des Rotors dessen Zentrum immer im gleichen Abstand vom Zentrum der maschine liegt, unverändert bleibt
und dass der Abstand _a der das Zentrum der Hülle von den Rollenzentren
trennt, gleich 5e + 3e· ^3 ist, dass der totale Abstand,
welcher die Zentren von den segmentförmigen Enden der Rotorzylinder
trennt, welche Zentren auf der grossen Axe des Rotors und in gleichen
Abständen von dem Rotorzentrum angeordnet sind, gleich 2e + 2 Δe ist,
wobei Δβ gleich . _§ ist und dass die Länge der genannten grossen
cos 300 - 3 .
_2_ 003851/0623
Axe des Rotors gleich 2R + 2 Ae + 2e und seine Breite gleich
2R + 2 Aß - 2e ist, wobei R der Radius der segmentförmigen Enden der
Rotorzylinder ist und gleich a - (^e + s) ist, wobei _s der Radius
der Rollen ist.
Die beiliegende Zeichnung zeigt schematisch eine Ausführungsform der Drehkolbenmaschine gemäss der Erfindung.
Die Fig. 1 ist eine geometrische Darstellung der Bewegung beim Verdichten
(ausgezogene Linien) und bei der 'Ansaugbewegung (gestrichelte Linien);
Fig. 2 zeigt die aufeinanderfolgenden Verschiebungen der Hülse von 45° zu 45° und die entsprechenden Verschiebungen des
Rotors oder des Kolbens;
Fig. 3 ist ein Querschnitt der maschine, im vorliegenden Fall
Fig. 3 ist ein Querschnitt der maschine, im vorliegenden Fall
eines motors;
Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung nach der Linie IV - IV der Fig. 3;
Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung nach der Linie IV - IV der Fig. 3;
Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung nach der Linie V-V der Fig.3;
Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung nach der Linie VI - VI der
Fig. 3, und die Fig. 6a und 6b zeigen Schnittdarstellungen nach den Linien A-A bzw. B-B in der Fig. 6;
Fig. 7 ist eine Schnittdarstellung nach der Linie VII - VII der
Fig. 3;
Fig. 8 ist eine Schnittdarstellung nach der Linie VIII - VIII der Fig. 3.
Fig. 8 ist eine Schnittdarstellung nach der Linie VIII - VIII der Fig. 3.
Die geometrische Bewegung soll nun anhand der Fig. 1 erläutert werden. In dieser Figur stellen dar:
0 = symmetrisches Zentrum der Bewegung, und des Zylinders.
G = symmetrisches Zentrum des Kolbens.
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ABC = Zentren der Rollen, welche die Kammern miteinander verbinden.
Sie bilden die Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks.
ITl N = Zentren der segmentförmigen Enden der Kolbenzylinder.
ΙΪ1 D E = Zentren der im Innern des Zylinders geschnittenen Kammern
und Spitzen eines gekrümmten Dreiecks, der den durch IYl und N zurückgelegten Weg während der Kolbenbetuegung darstellt.
R ' = Radius der Enden des Kolbens.
S = Radius der die Kammern trennenden Rollen.
e = OG" = Abstand der Axen, welche die beiden Hauptzentren der
Bewegung trennen.
a = ÖÄ = OB = OC = 5e + 3e·
HL = e+ije = e+ 22. .
Tf = IMttellinie quer durch den Kolben = 2R + 2 Δβ - 2e.
TT1 = UU* = Tangentenpunkte und Umfang des zentralen Kolbenteils, der
seine abgerundeten Enden verbindet.
Damit der Abstand zwischen den Axen während des Betriebes der Maschine unverändert bleibt, sind drei unveränderbare Grossen der
Konstruktion gegeben, nämlich:
1. Der Wert des Abstandes der Axen e
2. Der Wert von a, der die Rollenzentren bestimmt.
3. Die Abstände GTJ und GÜi, welche die Abstände der Axen der Kolben
konstrüktion bilden.
- * - 00*851/0623
Um die Kontrolle der Bewegung zu erleichtern, die eine schnelle
Herstellung eines Konstruktionsprojektes erlaubt, ist ein Verhältnis einerseits zwischen e und 4e und andererseits zwischen e und a
erforderlich. Das Gleichgewicht dieser Bewegung hat gezeigt, dass das durch IKlBS (wobei IYl das Zentrum eines Kolbenendes ist) gebildete
Dreieck gleich dem Dreieck N-,ΑΝ1 ist, wobei N, das Zentrum des gegenüberliegenden
Endes des Kolbens ist, nach Verschiebung desselben um
Da NjN1 bestimmt werden kann, gibt die folgende Gleichung
den Wert υοη a in Bezug zu e an:
e+ 2e
N1N1 = SBI = B+ ^s + B^JLÄ =
1 2 2
M = 2e + 4e = 2e + 2e .
DS = -f- ,
wobei: „
Ze
Ze
a = 2 I SL-Jf + Sl La + 2e + ^S t β + ^l + e· V3* + -^ + 4e =
= 2(°* "^ + Β» V?+ 28 + 2β\ β + 2e
\ 2 2 f37 V^
5e + _§£ + θ· ΐ/?= 5β + 6&· ^+ e· V?= 5e + 3β
e = 1
Δβ = 2e _ 2
_ X^i547 θ
V3^ 1,73205 ========
a = 5e + 3e· fö= 5 + 3· 1,73205 = 5 + 5,19615 = 10,19615 e
Eine Drehbewegung des Kolbens um 360° zersetzt sich in 12 aufeinanderfolgenden
Bewegungen um je 30°, die gleich und umkehrbar sind
~5~ 009151/0623
und abwechselnd den Kolben in die l/erdichtungslage und in die Ansauglage bringen, also die einzelnen Kammern des Zylinders abwechselnd
besetzen oder freigeben. Diese Vorgänge folgen sich in der Drehrichtung des Kolbens. Während der Bewegung das Kolbens, sind die abgerundeten Enden desselben, die von T zu U und won U1 zu T1 reichen,
immer in Kontakt mit mindestens zuiei Rollen, dessen Zentren mit A, B
oder C bezeichnet sind. Die Zentren IfI und N der Kolbenenden beschreiben einen von A, B oder C gleich weit entfernten Weg, der durch das gekrümmte Dreieck IYlDE dargestellt ist. Die dritte Rolle ist in Kontakt
mit dem einen oder, anderen Zentrumsteil des Kolbens TT1 und UU1· Die
Beuiegungslinien können Punkt für Punkt berechnet werden, indem von
der Höhe der Dreiecke ausgegangen wird die nacheinander durch die Verschiebung um 30° des Kolbens gebildet werden, wie in der Fig. 1
durch das Dreieck KICN, dessen Basis ffllV nach ΙΪΙ,Ν, bewegt und dessen
unveränderbare Länge gleich 2e + 2 Δβ ist· Da die Bewegung umkehrbar
ist, genügt diese Rechnung und trifft für die andere Hälfte auch zu.
Die Kontrolle der Lage der Zentren der abgerundeten Enden des Kolbens in Bezug zum Zentrum dar Rollen entspricht den folgenden
Gleichungen:
(Sf^S) 2 + Γ(-|_) - (2a+ Ab)J 2 = a - Δ
2 ♦ A-a-)«β/2'=
/Je)J
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Andererseits verschiebt sich, während einer Verschiebung um 30° des
Kolbens, das Zentrum G desselben zu G*, indem ein von 0 um 60° im
Abstand liegender Meg beschrieben wird. Das Zentrum das Kolbens verschiebt sich also mit einer Winkelgeschwindigkeit, die doppelt so gross
ist wie die Winkelgeschwindigkeit des Kolbens, jedoch im umgekehrten
Sinne. Jede Lage des Verschobenen Zentrums G muss mit den folgenden Gleichungen übereinstimmen:
in der Höhe : cos·iß· d + cos· (ß* c + sin· C^b = a*3
in der Breite : cos· ψ· b + sin* c/. c - sin· C^d= a* f^
Dar Abstand, zwischen dem Zentrum G des Kolbens und dem
symmetrischen Zentrum der Bewegung und des Zylinders 0 entspricht der folgenden Gleichung, in jeder Lage des Kolbens:
i / YS
(cos- Ö>. d + cos'/· c - a) + (cos· <f· b + sin» /■ c _ a« YS) = e
Diese Kontrollen stellen den Nachweis der präzisen Bewegung dar,
wobei das Zentrum G immer im gleichen Abstand zum symmetrischen Zentrum
0 bleibt, während der Umfang des Kolbens immer in Kontakt mit den
Rollen ist, deren Zentren mit A B und C bezeichnet sind.
Wenn gemäss Fig. 1 G1 auf G gebracht werden soll, muss der
Zylinder um 60° im Uhrzeigersinn gedreht werden, also in dem Bewegungssinn des Kolbens. Dieser Vorgang erhöht die Verschiebung des
Kolbens um 60 im Uhrzeigersinn, ohne dass hierfür seine Lage im Innern der Zylinderkammern verändert werden muss. Ifian erhält somit eine Drehbewegung von total 90° des Kolbens in Bezug zur Drehbewegung von 60°
des Zylinders, alle beide im gleichen Drehsinn, wodurch eine Winkelgeschwindigkeit Cu für den Zylinder und eine solche von 3 w -
009651/0623
Kolben erhalten wird, wie dies aus der Fig. 2 ersichtlich ist, wo die
Zentren 0 und G fest sind, wodurch die Drehbewegung des Zylinders dem
Kolben eine Drehung auf einer festen Axe erlaubt, wodurch eine mögliche, vom Kolben herrührende Unwucht verhindert wird· Diese Unwucht müsste
dann mittels Drehung um das Zentrum 0 beseitigt werden wie dies in Fig. 1 dargestellt ist wo das Zentrum fest ist.
Aus der Fig. 2, Lage 1 ist ersichtlich, dass die Kammer I am Ende der Verdichtungsbewegung ist, um dann in die Lage 5 am Ende des
Ansaugevorgangs zu kommen, wobei der Zylinder eine Drehbewegung von 180° und der Kolben eine solche von 270° ausführt, wobei festzustellen
ist, dass:
a) der Ansaugevorgang für jede Kammer bei 0° beginnt und bei 180
endet,
b) -. der Verdichtungsvorgang für jede Kammer bei 180° beginnt und
bei 360° endet,
c) bei jeder Umdrehung des Zylinders sich drei .Ansaugvorgänge und
drei Verdichtungsvorgänge ergeben, wobei jeder dieser Vorgänge abwechselnd um 60° versetzt ist.
In der Fig. 3 ist eine Rlotorgruppe dargestellt, die aus zwei
Zylindern 1 und 2 welche, durch eine Wange 3 miteinander verbunden sind,
gebildet ist, und zwei weitere Illangen 4 und 5 aufweist, wobei das
Ganze zwei drehbare, miteinander verbundene Hüllen bildet, die im Zentrum ein Loch aufweisen, und auf der Axe O mittels zwei Nadellagern
gelagert sind. Die Lager sind auf Stützen 11, die Teil der lilotorbasis
12 bilden, angeordnet. Eine mittels zwei Kugellagern 8 gehaltene Welle 7 durchdringt diese Hüllen und dreht sich auf der Äxe G, wobei
zwei drehbare Kolben 9, die im Innern der Hüllen sich bewegen, mitge-
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nommen uierden. Die Axe G ist dabei in einem Abstand e von der Axe 0
angeordnet.
Die Fig. 4 stellt im Schnitt nach der Linie IV .- IU der Figur 3,
den Zylinder 1 dar, in dessen Inneren der auf der Welle 7 befestigte,
drehbare Kolben 9 arbeitet und auf der Axe G dreht um abwechselnd in oder aus den drei Kammern 20 zu treten, die kreisförmig, dem Zentrum
gegenüberliegend, angeordnet sind, wobei sie untereinander einen Abstand von 120° aufweisen und mittels drei Rollen 10, deren U/ellen
in den Wangen 3 und 4 (Fig. 3) gelagert sind, getrennt werden. Die
Zentren dieser Rollen lö sind um 120° voneinander getrennt und weisen
vom Zentrum 0 des Zylinders einen Abstand auf, der gleich 5e + 3e· J/ 3~*
ist. Der mit dem Kolben 9 in Kontakt stehende Teil dieser Rollen weist
Segmente auf und ist immer in Kontakt mit dem Umfang des Kolbens und liegt im Abstand von dem ihm gegenüberliegenden Kammerboden, welcher
Abstand praktisch gleich der Länge des Kolbens ist. In der sich am
Boden des Zylinders befindende Illange 4 sind drei Oeffnungen 22 gebohrt,
um den Eintritt des Luft-Brennstoffgemisches zu gestatten, welches in diesem Zylinder verdichtet wird.
Die Fig. 5 zeigt, im Schnitt nach der Linie V - V der Fig. 3 den
von der Wange 5 umgebenen Zylinder 2. Die Lage des Zylinders ist um
30° im Uhrzeigersinn gegenüber dem Zylinder 1 versetzt angeordnet, und der Kolben 9 um 45° gegenüber dem anderen Kolben, derart, dass der
genannte Kolben sich bereits in der absteigenden Phase befindet
und einen solchen Raum im Innern der Kammer, die er vor der Drehbewegung
des Zylinders um 30° voll ausfüllte, freilässt, dass die verdichteten Gase beim Oeffnen des Ventils 24 (Fig. 6), das mit
Kanälen und Oeffnungen 23 in Verbindung steht und sich bei einer
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Drehung der Hüllen um 30° oder 40° öffnet, bevor der Kolben 9 des
Zylinders 1 seinen oberen Totpunkt erreicht, um sich im oberen Totpunkt des genannten Kolbens zu schliessen, entweichen können. Kurz
vor der Schliessung des Ventils 24, gibt die Kerze 25, welche im Vorbeigehen einen Kontakt 14 streift, einen Funken ab, der das Gas
zündet, wobei der Druckanstieg, erzeugt durch die Verbrennung, die
Antriebsphase des motors bestimmt, und zwar vor Erreichung des Auspuffes, der sich in der letzten Phase befindet, und durch in der Wange
vorgesehene Qeffnungen 22 gebildet ist, welche Oeffnungen im gegebenen
Zeitpunkt mit dem Auspuff fluchten.
Die Fig. 6 stellt im Schnitt nach der Linie VI - VI der Fig. 3 die Illange 3 dar. Drei drehbare Ventile 24, welche mittels Bronzeringen
in zwei Segmenten 26 gehalten sind, schliessen oder geben die Kanäle 23, welche die beiden Zylinder (Fig. 6a) verbinden, frei. Während der Drehbewegung der Zylinder, berühren die Ventile, deren Enden die Form eines
"Malteserkreuzes11 (Fig. 6b) haben, einen Doppelanschlag 13 (Fig. 3),
und drehen bei jedem Anschlag um eine Viertelsdrehung, wodurch der Durchgang der Kanäle 23 geöffnet oder geschlossen wird. Gehärtete Stahlsegmente 15 die unter Federdruck 16 (Fig. 3) stehen, sind in Wangen 3
angeordnet, und gewährleisten die seitliche Dichtheit der Bewegung.
Die Figur 7 zeigt, im Schnitt nach der Linie VII - VII der Fig.3, die innere Seite*des Gestelles 11, das den !Rotor abstützt und
in welchem der Ansaugekollektor *27 ausgeschnitten ist, an dessen Eingang der Vergaser angebracht wird. Eine Wange 28 aus selbstschmierenden
und hitzebeständigen Kunststoff ist im Innern des Gestelles angeordnet und durch Federn (nicht dargestellt) abgestützt· Diese Wange, in welcher
die Kollektoröffnung ausgeschnitten ist, gewährleistet die Dichtheit
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zwischen dem genannten 'Gestell und der Wange 4 des Rio tors. Der
Kollektor ist auf eine Länge von annähernd 180° ausgeschnitten, was der Ansaugezeit entspricht·
Die Fig. 8 zeigt, im Schnitt nach der Linie VIII - VIII der Figur 3, die innere Seite des Gestelles 11, das den ITIotor abstützt
und in welchem der Auspuffkollektor 29 mit dem Ausgang 19 (Fig. 3} ausgeschnitten ist, wo der Auspufftopf befestigt wird. Wie in der
Fig. 7 dargestellt, ist eine Wange 30, die mit der Wange 28 identisch iet, im Gestell 11 angeordnet. Der Kollektor ist ebenfalls auf eine
Länge von etwa 180° ausgeschnitten die ebenfalls der Auspuffzeit entspricht.
In einer nicht dargestellten AusfUhrungsform, können drehbare
Tragsegmente vorgesehen sein, die um die Rollen 10 angeordnet und auf
deren Axen zentriert sind. Andere, durch Federn angedrückte, Segmente
gewährleisten die Dichtheit zwischen den Rollen 10 und dem drehbaren
Kolben 9 und erleichtern das Haften des OeIfilms an diesen Stellen,
wie dies mittels der üblichen Segmente eines gewöhnlichen (Tlotors erreicht wird.
Im vorstehend beschriebenen (flotor kann der Kompressor-Zylinder
eine grössere Dicke als diejenige des Zylinder-ITIotors 2 aufweisen,
derart dass eine höhere Verdichtung ermcht werden kann. Andererseits
hat man die Möglichkeit, schwenkbare Tragsegmente anzuordnen, die
durch die Verschiebung selber des Kolbens 9 gesteuert werden. Diese Tragsegmente gestatten eine vorzügliche Haftung des Oelfilms auf den
Rollen, wodurch die Dichtheit zwischen den Kammern des Kompressor-Zylinder 1 verbessert werden kann. Diese Ausführungsform kann dann -Berücksichtigung finden, wenn kleine Verluste sich zwischen den Kammern
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ergeben können. Wenn jedoch, wie vorgesehen, die Dicke des Kompressor-Zylinders
grosser ist als diejenige des Zylinder-Motors, können diese Verluste leicht ausgeglichen werden, lüas den Zylinder-IKlotor 2 betrifft,
ist nicht erforderlich, ihn mit Tragsegmenten zu versehen, im Hinblick auf die in den beiden anliegenden Kammern, im Zeitpunkt des Eintrittes
der verdichteten Gase in der dritten Kammer, herrschenden Gegendrucke. Gegenüber den üblichen zur Verwendung gelangenden Motoren, weist
der beschriebene Motor folgende Vorteile auf:
a) Abschaffung der Kurbelwelle und der Pleuelstangen und dadurch Ausmerzung jeglicher Unwuchten, da jede der beiden sich in Bewegung
befindlichen massen (Zylinder und Kolben) drehbar ist und auf ihrer eigenen Axe dreht.
b) Abschaffung der Exzenterwellen, der Verteilerorgane und jeder
Hin- und Herbewegung.
c) Kleinere Raumbeanspruchung.
d) um 50 % erhöhte Geschwindigkeit der Motor-Antriebswelle.
e) Abschaffung des U/indflügeis, da die sich in Bewegung befindlichen
massen genügen.
f) Abschaffung des Kühlersystems. Die auf den Zylindern vorgesehenen
Flügel wirken als Ventilator. Uienn ein Kielholen des Tunnel-Motors vorgesehen
ist,, wird ein starker Luftzug erzeugt.
g) Vereinfachung des Zündsystems durch Abschaffung des Verteilers und
der Zündkerzenkabeln.
Die Geometrie der beschriebenen Bewegung kann zur Konstruktion einer Menge anderer Maschinen Verwendung finden, u.a. Geschwindigkeitsregler,
hydraulische Bremsen, Hochdruckpumpen, hydraulische Motoren zum Steuern von Werkzeugmaschinen, thermische Motoren, Kompressoren für
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0 0 S 851 /0623
Luft oder beliebige Gase, Vakuumpumpen und Kunststoffpumpen für die
chemische Industrie, letztere können mit unter Druck stehenden Flüssigkeiten oder Gase benutzt werden, oder für den Transport derselben.
Versuche, welche den aus diesen Maschinen tretenden Fluss prüften, haben einen Fluss von aussergewöhnlicher Regularität ergeben.
Dies ist ein wichtiger Vorteil um Erschütterungen und ihre
Nachteile zu v/erhindern.
Aus den in Bezug auf die Figuren 1 und 2 gegehenen Ausführungen,
welche die Geometrie der Bewegung erläutern und aus den Figuren 3 bis 8, welche eine praktische flusführungsform des Motors zeigen, geht
heruor, dass mit Ausnahme der Basis oder des Gestells des llilotors,
die Maschine zwei wesentliche Teile aufweist, welche zwei unterschiedliche
Massen aufweisen, nämlich einerseits die Hülle oder die Gesamtanordnung der Hüllen und andererseits der oder die Rotoren.
3ede dieser Hilassen hat seine eigene Axe welche das Zentrum eines
perfekten Gleichgewichtes fvv jede dieser Massen darstellt. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache können zwei Gruppen von Maschinen
(a und b) entwickelt werden, die sich, lediglich durch die Anzahl der
verwendeten drehbaren Massen unterscheiden und die umkehrbar sind: a) lediglich der Rotor ist in Bewegung während die Hülle unbeweglich
Während asiner Bewegung, wird der Rotor entweder durch ein Zahnrad
angetrieben, das auf der Antriebswelle angebracht ist, welches Rad mit einem innen verzahnten Zahnkranz, der im Zentrum des Rotors angeordnet
ist, eingreift, oder durch einen Exzenter, der auf der genannten Welle befestigt, ist und im Zentrum eines Nadellagers angeordnet ist, welches
seinerseits im Zentrum das Rotors vorgesehen ist. Bei diesen beiden
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0Q9I51/GG23
BAD ÜfiiöüNAL
Konstruktionen dreht sich das Zentrum des Rotors bei dessen Drehung
um das Zentrum der Hülle, welche das Zentrum der maschine ist, jedoch
im umgekehrten Drehsinn zu demjenigen des Rotors und verschiebt sich mit doppelter Winkelgeschwindigkeit zu derjenigen des Rotors. Dadurch
ergibt sich eine Unwucht, bewirkt durch die um das Zentrum der maschine
drehende masse des Rotors. Die Unwucht nimmt mit der Erhöhung Drehgeschwindigkeit
des Rotors und des Gewichts desselben zu. Diese Unwucht kann jedoch leicht kompensiert werden, indem maschinen mit zwei
oder mehreren Hüllen, die miteinander v/erbunden sind, konstruiert
werden. Diese Hüllen müssen jedoch so angeordnet sein, dass die entsprechenden Rotorzentren gleichmässig um das Zentrum der maschine
verteilt sind, um die Bewegung ins Gleichgewicht bringen zu können.
Die Grundlage aller Rechnungen, welche sich auf die Konstruktion einer solchen maschine beziehen, ist der liiert des Abstandes zwischen
den Axen, welche die beiden Hauptzentren der Bewegung trennen, nämlich das Zentrum der Hülle und das Zentrum des Rotors. Dieser liiert ist und
bleibt unveränderlich in allen aufeinanderfolgenden Lagen, die der Rotor im Innern der Hülle einnimmt. Andererseits ist jede Kammer an
der Aussenseite mit einer Zufuhrleitung und mit einer Abfuhrleitung
verbunden, wobei das Oeffnen und Schliessen dieser Leitungen durch
Ventile oder Stöpsel bekannter Konstruktion gesteuert wird, b) Die beiden massen sind drehbar angeordnet und drehen auf ihrer
eigenen Axe, welche fest und in Bezug auf die andere in einem Abstand angeordnet ist, der gleich demjenigen des gewählten Abstandes zwischen
den Axen ist. Die genannten massen werden durch die Wände eines Gehäuses
oder durch Stützen einer Basisplatte getragen.
Der Rotor treibt oder wird durch die Hülle mittels der drei Rollen
14 -
•0ÖM5 1/0623
angetrieben, welche im Innern der genannten Hülle angeordnet sind.
Die Winkelgeschwindigkeit des Rotors ist gleich der Summe der Winkelgeschwindigkeit
der Hülle plus die Hälfte derselben. Durch die unterschiedliche Winkelgeschwindigkeit, verschieben sich die bewegten
Blassen gleichzeitig um 180° für die Hülle und um 270° für den Rotor
und während dieser Zeit v/erschiebt sich jede Kammer um 1Θ0 , was der
Verschiebebeuiegung jeder Kammer entspricht um von der Verdichtungsphase
in die Ansaugphase, oder umgekehrt zu gelangen. Dies erlaubt die Beseitigung der Ventile und deren Ersetzung durch Oeffnungen, da
die Summe der Ansaugezeit und der Verdichtungszeit gleich einer vollen Umdrehung der Hülle ist. Dies ermöglicht eine gleichmässige Unterteilung
der Gehäuse bzw. der entsprechenden Oeffnungen der Hülle.
- 15 -
009861/0623
Claims (7)
1. Drehkolbenmaschine «it mindestens einem im Innern einer dichten
Hülle sich drehenden Rotor, der als länglicher Körper ausgebildet ist, dessen abgerundete Enden Segmente von Zylindern darstellen
und dessen Zentrum so angeordnet ist, dass der Rotor durch eine Welle angetrieben wird oder diese UJelle,· welche ihn senkrecht zur
Rotationsebene der Maschine durchdringt, antreibt, wobei die Hülle
durch mindestens einen Zylinder gebildet ist, der durch U/angenteile
verschlossen ist und in welchem drei Kammern mit einem Durchmesser, der gleich demjenigen der Rotorenden ist, geschnitten sind, welche
Kammern auf einem Kreisbogen, gegenüber dem Zentrum um 120 zueinander versetzt, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
die genannten Kammern (I,II,III) durch drei Rollen (10) voneinander
getrennt sind, wobei mindestens zwei Rollen immer mit den abgerundeten Enden des Rotors (9) in Kontakt sind, während die dritte
Rolle immer mit dem mittelteil des Rotors in Kontakt ist, welcher
Teil die Enden des Rotors miteinander verbindet und dessen Umfang durch die Tangentenpunkte (T, T1 und U,U1) begrenzt ist, derart,
dass die Dichtheit zwischen den drei Rollen und dem Umfang des Rotors gewährleistet ist, wodurch drei voneinander isolierte
Kammern gebildet sind, mit einem Volumen, das je nach Lage des Rotors (9), der das Ansaugen und Verdichten in den genannten Kammern
bewirkt, sich ändert, und dass das symmetrische Zentrum (0) der Hülle
und das symmetrische Zentrum (G) des Rotors (9) um den Betrag e voneinander entfernt sind, welcher Abstand während der gesamten
Drehung des Rotors, dessen Zentrum (G) immer im gleichen Abstand vom Zentrum (0) der Maschine liegt, unveränderbar bleibt, und
0088S W0623
dass der Abstand a, der das Zentrum (θ) der Hülle von den Rollenzentren
(A, B, C) trennt, gleich 5e + 3e· \fö ist, dass der totale
Abstand, welcher die Zentren (Wl, N) der segmentförmigen Enden der
Rotorzylinder trennt, weiche Zentren auf der grossen Axe des Rotors
(9) und in gleichen Abständen von dem Rotorzentrum (G) angeordnet
sind gleich 2e + 2/Je ist, wobei /Je gleich S ist und dass die
cos 30° Länge der genannten grossen Rotoraxe gleich 2R + 2As + 2e und seine
Breite gleich 2R + 2 /^s - 2e ist, wobei R der Radius der segmentförmigen
Enden der Rotorzylinder ist und gleich a - (Δ& + s) ist,
wobei s der Radius der Rollen (IO) ist.
2. faschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentren
der drei drehbaren Rollen (IO) die Spitzen eines gleichseitigen
Dreiecks (A,B,C) bilden, wobei das symmetrische Zentrum dieses
Dreiecks mit dem Zentrum (θ) der Hülle übereinstimmt.
3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der flbstapd
zwischen dem Zentrum (G) des Rotors und dem Zentrumfo)der Hülle der
Gleichung
(cos ψ d + cos/· c - a) ■ + (cos (P.h + airvyft c _ a« iff) = 8
J 2 " ' y2 2 ===
entspricht, wobei für jede Lage des Rotors c gleich 2e + 2/le ist.
4. faschine nach Anspruch 1, bei der lediglich der Rotor in Bewegung
ist, während die Hülle, unbeweglich bleibt, dadurch gekennzeichnet,
dass der Rotor durch ein Zahnrad angetrieben ist, welches auf der
Antriebswelle, die durch das Zentrum der Hülle geht und in einem
innen verzahnten Zahnkranz.im Innern des Rotors liegt, befestigt ist. . .
5. Maschine nach dem Anspruch 1, bei der lediglich der Rotor in Bewegung
ist, während die Hülle unbeweglich bleibt, dadurch gekenn*.
■ 17 ■ 009S6 1 /06 23
zeichnet, dass ein Exzenter auf der Antriebswelle befestigt ist,
welche durch das Zentrum der Hülle geht und im Zentrum eines Nadellagers, das im Zentrum des Rotors angeordnet ist, vorgesehen ist.
6. Maschine nach dem Anspruch 1, bei welcher der Rotor und die Hülle
zwei Itiassen bilden, die um ihre eigenen Axen drehbar sind, die in
einem Abstand e voneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
dass die Winkelgeschwindigkeit des Rotors gleich der Summe der Winkelgeschwindigkeit der Hülle plus die Hälfte derselben ist.
7. maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden
beweglichen massen sich gleichzeitig bewegen, wobei der Rotor sich
um 270° und die Hülle um 180° drehen, währenddem jede Kammer sich um 180° verschiebt.
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00MI1/0S23
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Leerseite
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