DE19614477A1

DE19614477A1 - Rotary piston machine for converting pressure to torque and visa versa

Info

Publication number: DE19614477A1
Application number: DE1996114477
Authority: DE
Inventors: Juergen Walter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1997-10-16

Abstract

The machine has a housing (2) with an inlet (6) and an outlet (7) for a pressure medium. A prismatic rotary piston (1) circulates in a like shaped chamber in the housing, and there is a cavity (8) between the piston and chamber. The piston has a C-shaped indentation (3) in one wall, and the chamber a T-shaped projection (4) which enters the indentation. The chamber's and piston's walls are parallel to the circulation axis, and close enough to produce a gliding contact between them. The piston is coupled to two synchronous congruent eccentrics (5.1,5.2) which also rotate parallel to the axis, and drive the piston along its circulation path.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine zur Wandlung einer mechanischen Dreh bewegung in Druckenergie eines Mediums oder umgekehrt zur Wandlung der Druckenergie eines Mediums in eine mechanische Drehbewegung. Es handelt sich um eine Drehkolben maschine mit Kammern für Gase oder Dämpfe sowie alternativ auch für Flüssigkeiten. Die Erfindung ist u. a. geeignet zur Aufladung von Verbrennungskraftmaschinen.The invention relates to a rotary piston machine for converting a mechanical rotary movement in pressure energy of a medium or vice versa to convert the pressure energy of a medium in a mechanical rotary motion. It is a rotary lobe machine with chambers for gases or vapors and alternatively also for liquids. The Invention is u. a. suitable for charging internal combustion engines.

In der Technik bekannt sind Drehkolbenmaschinen, in denen mit zwei Drehkörpern, deren Oberflächen unstetig gekrümmt sind und deren Bewegung berührungsfrei gegeneinander gerichtet ist, ein Verdrängungseffekt erzielt wird. Solche Drehkolbenmaschinen sind z. B. Rootsverdichter. Weiterhin bekannt sind Spiralmaschinen, die in Abhängigkeit vom Er scheinungsbild ihres Läuferquerschnittes auch als G-Lader bezeichnet werden. In einem Gehäuse, das mit Ein- und Auslaßöffnungen versehen ist, rotiert auf einer in sich geschlos senen Umlaufbahn ein Drehkolben. Umlaufbahn und Form des Drehkolbens sind so ge wählt, daß zwischen der Gehäuseinnenwandung und dem Drehkolben Hohlräume einge schlossen sind, deren Größe sich mit der Rotation des Drehkolbens ändern. Dabei wird im G-Lader ein großes Volumen, das sich mit Unterdruck an der Gehäuseperipherie ausbildet, stetig zum Gehäuseinnere gedrängt. Aufgrund der etwa G-förmigen Gestalt der Kanalfüh rung verringert sich mit fortschreitender Rotation des Drehkolbens das Arbeitsvolumen, das angesaugte Medium gerät zunehmend unter Druck und strömt schließlich im Zentrum des Gehäuses axial aus der Auslaßöffnung aus. Der Nachteil der genannten Drehkolbenma schinen besteht in der durch unstetige Krümmungen relativ komplizierten Geometrie der radialen Drehkolben- und Gehäuseflächen, welche das Arbeitsvolumen einschließen. Da durch sind hohe Fertigungskosten bedingt.Rotary piston machines are known in the art, in which with two rotating bodies, the Surfaces are continuously curved and their movement against each other without contact is directed, a displacement effect is achieved. Such rotary piston machines are e.g. B. Roots compactor. Also known are spiral machines which, depending on the Er appearance of your rotor cross-section can also be referred to as a G-loader. In one Housing, which is provided with inlet and outlet openings, rotates on one closed orbit a rotary lobe. Orbit and shape of the rotary lobe are so ge chooses that between the housing inner wall and the rotary lobe cavities are closed, the size of which change with the rotation of the rotary lobe. It is in G-Lader a large volume that forms with negative pressure on the housing periphery, constantly pushed to the inside of the case. Due to the approximately G-shaped shape of the duct guide As the rotation of the rotary lobe progresses, the working volume decreases medium drawn in is increasingly under pressure and eventually flows in the center of the Housing axially out of the outlet opening. The disadvantage of the mentioned rotary lobe Machines consists in the geometry of the, which is relatively complicated due to discontinuous curves radial rotary piston and housing surfaces that enclose the working volume. There due to high manufacturing costs.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drehkolbenmaschine zu schaffen, bei der das Ar beitsvolumen durch weniger komplizierte Oberflächengeometrien begrenzt ist und deren Herstellungskosten dadurch niedriger sind.The object of the invention is to provide a rotary piston machine in which the Ar volume is limited by less complicated surface geometries and their Manufacturing costs are thereby lower.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Drehkolbenmaschine, welche im wesentlichen aus einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse exzentrisch umlaufenden Drehkolben be steht und bei der zwischen der Drehkolbenfläche und dem Gehäuse Hohlräume ausgebil det sind, deren Rauminhalte sich mit jedem Umlauf des Drehkolbens abwechselnd vergrö ßern und verkleinern, dadurch gelöst, daß der Drehkolben den Umriß eines Prismas auf weist, dessen Seitenkanten parallel und dessen Grundflächen senkrecht zur Umlaufachse ausgerichtet sind. Der Gehäuseinnenraum besitzt ebenfalls die Gestalt eines Prismas, des sen Seitenkanten parallel und dessen Grundflächen senkrecht zur Umlaufachse des Dreh kolbens ausgerichtet sind, so daß die Grundflächen dieses Prismas die Stirnwände des Gehäuseinnenraumes bilden. Die prismatische Umfangsfläche des Drehkolbens weist, im Schnitt senkrecht zur Umlaufachse betrachtet, eine etwa C-förmige Einbuchtung auf, wo durch ein Hohlraum am Drehkolben ausgebildet ist, der sich parallel zur Umlaufachse er streckt. Demgegenüber befindet sich an der prismatischen Umfangsfläche des Gehäusein nenraumes eine im Querschnitt etwa T-förmige Auswölbung, die sich ebenfalls parallel zur Umlaufachse erstreckt und dabei in die C-förmige Einbuchtung am Drehkolben eingreift. Die Umfangsflächen von Drehkolben und Gehäuseinnenraum stehen sich entlang minde stens je einer Seitengeraden so dicht gegenüber, daß noch ein berührungsloses Aneinan dervorbeigleiten dieser Seitengeraden während des Drehkolbenumlaufes gewährleistet ist. Auch die Grundflächen des Drehkolbens und die Stirnwände des Gehäuses stehen sich so dicht gegenüber, daß gerade noch ein berührungsloses Aneinandervorbeigleiten möglich ist. Der Drehkolben ist zum Zweck seiner Zwangsführung auf der Umlaufbahn mit zwei syn chron zueinander ausgerichteten Exzentern gekoppelt. Beide Exzenter weisen die gleiche Exzentrizität auf, und ihre Rotationsachsen sind parallel zur Drehkolbenumlaufachse aus gerichtet. Die Ein- und Auslaßöffnungen sind als Durchbrüche durch die Gehäusewandung vorgesehen.According to the invention, the task with a rotary piston machine, which is essentially from a housing and a rotary piston rotating eccentrically in the housing stands and in which voids are formed between the rotary piston surface and the housing det, whose volume increases alternately with each revolution of the rotary lobe Enlarge and reduce, solved by the fact that the rotary piston on the outline of a prism points, the side edges parallel and the base surfaces perpendicular to the axis of rotation are aligned. The housing interior also has the shape of a prism, the side edges parallel and their bases perpendicular to the axis of rotation are aligned so that the base of this prism the end walls of the Form the interior of the housing. The prismatic peripheral surface of the rotary piston has, in Section viewed perpendicular to the axis of rotation, an approximately C-shaped indentation where is formed by a cavity on the rotary piston, which he parallel to the axis of rotation stretches. In contrast, is located on the prismatic peripheral surface of the housing nenraumes a cross-section approximately T-shaped bulge, which is also parallel to Circumferential axis extends and engages in the C-shaped recess on the rotary lobe. The peripheral surfaces of the rotary lobe and the interior of the housing are at least along at least one straight line so close to each other that there is still no contact the sliding of this side straight line is guaranteed during the rotation of the rotary lobe. The base of the rotary lobe and the end walls of the housing are also in this way close opposite that a contactless gliding past is still possible is. The rotary lobe is in orbit with two syn chronically aligned eccentrics. Both eccentrics have the same Eccentricity on, and their axes of rotation are parallel to the rotary axis of rotation directed. The inlet and outlet openings are breakthroughs through the housing wall intended.

Die T-förmige Auswölbung am Gehäuse und die C-förmige Einbuchtung am Drehkolben bilden Verdrängerelemente dieser Drehkolbenmaschine, da es in dieser C-T-Passung zu einer Druckverteilung gleichsinnig zu der Druckverteilung kommt, die radial neben den sich berührungslos annähernden Seitengeraden von Drehkolbenumfang und Gehäuseinnen wand besteht.The T-shaped bulge on the housing and the C-shaped indentation on the rotary lobe form displacement elements of this rotary lobe machine because it fits in this C-T a pressure distribution in the same direction as the pressure distribution that is radial next to the Non-contacting side lines of the circumference of the rotary lobe and the inside of the housing wall exists.

Vorteilhafterweise kann der Drehkolben walzenförmig, also mit kreisrundem Querschnitt, ausgeführt sein; dabei sind die Ein- und Auslaßöffnungen jeweils an einer Seite des Fußes der T-förmigen Auswölbung angeordnet. Weiterhin kann der Drehkolben durch ein in den walzenförmigen Querschnitt eingefügtes geradflächiges Prismenstück gestreckt sein. Auch kann der Drehkolben als vierseitiges Prisma mit rechtwinklig zueinander ausgerichteten Seitenflächen gestaltet sein mit scharfkantigen Übergängen von Seite zu Seite oder mit abgerundeten, kreisbogigen Übergängen.Advantageously, the rotary piston can be cylindrical, that is to say with a circular cross section, be executed; the inlet and outlet openings are on one side of the foot the T-shaped bulge. Furthermore, the rotary piston can be inserted into the be inserted straight cylindrical prism piece stretched roller-shaped cross section. Also the rotary lobe can be used as a four-sided prism with right angles to each other Side surfaces can be designed with sharp-edged transitions from side to side or with rounded, circular transitions.

Einzelne Flächenabschnitte am Gehäuse und auch am Drehkolben können als austausch bare Segmente ausgeführt sein. Das ist an solchen Positionen von Vorteil, wo unter Um ständen ein erhöhter Materialverschleiß zu erwarten ist. Plane Flächen am Gehäuseinne ren, welche planen Flächen des Drehkolbens parallel gegenüberstehen, können zumindest teilweise um einen geringen Betrag gegen das Umlaufzentrum des Drehkolbens zurückge setzt sein. Ebenso können Kreisbogenflächen an der T-förmigen Auswölbung oder an der C-förmigen Einbuchtung, die gewölbten Verdrängerflächen gegenüberstehen, um einen solchen Betrag zurückgesetzt sein. Individual surface sections on the housing and also on the rotary lobe can be exchanged bare segments. This is advantageous in positions where under Um increased material wear is to be expected. Flat surfaces on the inside of the housing Ren, which planar surfaces of the rotary piston face in parallel, can at least partially against the rotating center of the rotary piston by a small amount sets. Likewise, circular arc surfaces on the T-shaped bulge or on the C-shaped indentation, the domed displacement surfaces face to one such amount be reset.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sowohl die Gehäuseinnenfläche wie auch die Drehkolbenaußenfläche lediglich aus ebenen und stetig gekrümmten Abschnitten zusam mengesetzt, somit geometrisch unkompliziert gestaltet und demzufolge mit niedrigeren Kosten herstellbar sind.The advantage of the invention is that both the inner surface of the housing and the Rotary piston outer surface only from flat and continuously curved sections together set, thus geometrically uncomplicated and therefore with lower Costs can be produced.

Die Erfindung soll nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below using several exemplary embodiments. Show in the accompanying drawings

Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Drehkolbenma schine mit walzenförmigem Drehkolben Fig. 1 shows a first embodiment of the rotary piston machine according to the invention with a cylindrical rotary piston

Fig. 2 die Seitenansicht zu Fig. 1 mit Schnittverlauf AA Fig. 2 shows the side view of Fig. 1 with section AA

Fig. 3 bis Fig. 6 die Ausführungsvariante nach Fig. 1 in verschiedenen Drehwinkelpositio nen des walzenförmigen Drehkolbens Fig. 3 to Fig. 6 shows the embodiment of FIG. 1 in different Drehwinkelpositio NEN of the roller-shaped rotary piston

Fig. 7 eine zweite Ausführungsvariante mit walzenförmigem Drehkolben Fig. 7 shows a second embodiment with a cylindrical rotary piston

Fig. 8 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine mit scharfkantigem Vierkantprisma als Drehkolben und scharfkantiger T-förmiger Auswölbung im Gehäuse Fig. 8 shows a variant of the rotary lobe machine according to the invention with a sharp-edged square prism as a rotary lobe and a sharp-edged T-shaped bulge in the housing

Fig. 9 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine mit abgerundetem Vierkantprisma als Drehkolben und abgerundeter T-förmiger Auswölbung im Gehäuse Fig. 9 shows an embodiment of the rotary lobe machine according to the invention with a rounded square prism as a rotary piston and a rounded T-shaped bulge in the housing

Fig. 10 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine mit extrem abgerundetem Prisma als Drehkolben und abgerundeter T-förmiger Auswölbung im Gehäuse Fig. 10 shows a variant of the rotary lobe machine according to the invention with an extremely rounded prism as a rotary piston and a rounded T-shaped bulge in the housing

Fig. 11 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine mit einer weiteren Gestaltungsmöglichkeit des Drehkolbenquerschnittes. Fig. 11 shows a variant embodiment of the rotary piston machine according to the invention with a further design possibility of the rotary piston cross-section.

In Fig. 1 sind in einem Schnitt quer zur Umlaufebene des Drehkolbens 1 das Gehäuse 2 sowie die C-förmige Einbuchtung 3 im Drehkolben 1, die T-förmige Auswölbung 4 im Ge häuse 2, die beiden Exzenter 5.1 und 5.2, die Einlaßöffnung 6, die Auslaßöffnung 7 und der Hohlraum 8 zu erkennen. Die T-förmige Auswölbung 4 greift in die C-förmige Einbuch tung 3 in der dargestellten Weise ein. Der Drehkolben 1 ist hier walzenförmig ausgeführt. Analog dazu hat die Gehäuseinnenfläche ebenfalls zylindrische Gestalt. Die Umfangsflä chen von Drehkolben 1 und der Gehäuseinnenraum stehen sich in der dargestellten Positi on des Drehkolbens 1 u. a. entlang der Seitengeraden 9 und 10 so dicht gegenüber, daß noch ein berührungsloses Aneinandervorbeigleiten dieser Seitengeraden 9, 10 während des Drehkolbenumlaufes gewährleistet ist. Als Seitengeraden im allgemeinen Sinn sind hier die Mantellinien und Seitenkanten des prismatischen Körpers bezeichnet, d. h. die innerhalb der Umfangsfläche eines Prisma parallel zueinander und zur Zentrumsachse verlaufenden Ge raden. Die beiden Exzenter 5.1 und 5.2 weisen die gleiche Exzentrizität e auf, und ihre Ro tationsmitten ZR sind parallel zur Umlaufachse des Drehkolbens 1 ausgerichtet. Die Ein laßöffnung 6 und die Auslaßöffnung 7 sind nahe der T-förmigen Auswölbung 4 als Durch brüche durch die Wandung des Gehäuses 2 angeordnet. Das Gehäusezentrum ZG ist zum Zentrum ZK des Drehkolbens 1 um die Exzentrizität e versetzt.In Fig. 1 of the rotary piston 1, the housing 2 and the C-shaped indentation 3 in the rotor 1, the T-shaped protrusion 4 in the Ge housing 2 in a section transverse to the plane of rotation, the two eccentrics 5.1 and 5.2, the inlet port 6, to recognize the outlet opening 7 and the cavity 8 . The T-shaped bulge 4 engages in the C-shaped device 3 in the manner shown. The rotary piston 1 is designed as a roller. Similarly, the inner surface of the housing also has a cylindrical shape. The circumferential surfaces of rotary lobes 1 and the housing interior are so close together in the illustrated position of rotary lobe 1, inter alia, along side straight lines 9 and 10 that contactless sliding of these side straight lines 9 , 10 is ensured during the rotary lobe rotation. The lateral lines in the general sense here are the generatrices and side edges of the prismatic body, ie the lines running parallel to one another and to the center axis within the circumferential surface of a prism. The two eccentrics 5.1 and 5.2 have the same eccentricity e, and their center of rotation ZR are aligned parallel to the axis of rotation of the rotary piston 1 . The inlet opening 6 and the outlet opening 7 are arranged near the T-shaped bulge 4 as breakthroughs through the wall of the housing 2 . The housing center ZG is offset from the center ZK of the rotary piston 1 by the eccentricity e.

Fig. 2 zeigt die Seitenansicht zu Fig. 1 im Schnitt AA. Die Seitenkanten der prismatischen Flächen vom Drehkolben 1 wie auch vom Gehäuseinnenraum sind parallel zur Achse durch die Rotationsmitten ZR ausgerichtet, während die Grundflächen 11.1 und 11.2 des Ge häuseinnenraumes und die Grundflächen 12.1 und 12.2 des Drehkolbens 1 senkrecht zur Umlaufachse angeordnet sind. Die Grundflächen 11.1 und 11.2 bilden so zugleich die Stirnflächen des Gehäuseinnenraumes. Die T-förmige Auswölbung 4 im Gehäuse 2 er steckt sich von der Grundfläche 11.1 bis zur Grundfläche 11.2, und die C-förmige Einbuch tung 3 im Drehkolben erstreckt sich von der Grundfläche 12.1 bis zur Grundfläche 12.2. Der Exzenterkörper 13 ist im Drehkolben 1, die Exzenterwelle 14 im Gehäuse 2 gelagert. Fig. 2 shows the side view of Fig. 1 in section AA. The side edges of the prismatic surfaces of the rotary piston 1 and of the housing interior are aligned parallel to the axis through the centers of rotation ZR, while the base surfaces 11.1 and 11.2 of the housing interior Ge and the base surfaces 12.1 and 12.2 of the rotary piston 1 are arranged perpendicular to the axis of rotation. The base areas 11.1 and 11.2 thus simultaneously form the end faces of the housing interior. The T-shaped bulge 4 in the housing 2 he sticks from the base 11.1 to the base 11.2 , and the C-shaped Einbuch device 3 in the rotary piston extends from the base 12.1 to the base 12.2 . The eccentric body 13 is mounted in the rotary piston 1 , the eccentric shaft 14 in the housing 2 .

Die Fig. 3 bis Fig. 6 ist ebenfalls die Ausführungsvariante der Drehkolbenmaschine ent sprechend Fig. 1 dargestellt, allerdings mit verschiedenen Drehwinkelpositionen des Dreh kolbens 1. FIGS. 3 to FIG. 6 is also the embodiment of the rotary piston machine accordingly FIG. 1, but with different rotational angular positions of the rotary piston 1.

Soll die in Fig. 1 bis Fig. 6 gezeigte Drehkolbenmaschine als Pumpe zur Förderung von Ga sen oder Flüssigkeiten betrieben werden, sind die Exzenter durch ein von außen zugeführ tes Drehmoment in Rotation in Umlaufrichtung U um die Rotationsmitte ZR zu setzen. Unmittelbar nach Durchlaufen der in Fig. 4 dargestellten Position gibt der Drehkolben die Einlaßöffnung 6 frei, die sich nahe gegenüberstehenden Seitengeraden 9, 10 (vgl. Fig. 1) entfernen sich von der Einlaßöffnung 6, der Hohlraum 8 beginnt sich neben der Einlaßöff nung 6 auszubilden und vergrößert stetig sein Volumen (Fig. 5). Die durch die Volumenver größerung bedingte Saugwirkung führt dazu, daß sich der Hohlraum 8 mit dem Förderme dium füllt. Das Arbeitsvolumen des Hohlraumes 8 vergrößert sich mit der zunehmenden Entfernung der Seitengeraden 9, 10 von der Einlaßöffnung 6 weiter (Fig. 6, Fig. 3); je größer dieses Arbeitsvolumen wird, um so mehr Fördermedium wird angesaugt. Mit Erreichen der Position nach Fig. 4 wird die Einlaßöffnung 6 verschlossen. Das bis dahin angesaugte För dermedium ist im Hohlraum 8 eingeschlossen (vgl. Fig. 4) und wir mit fortschreitender Lage änderung des Hohlraumes 8 zur Auslaßöffnung 7 hin verschoben. Unmittelbar nach Durchlaufen der Position nach Fig. 4 wird die Auslaßöffnung 7 freigegeben und das För dermedium wird zur Auslaßöffnung 7 hinausgeschoben (Fig. 5, Fig. 6, Fig. 3). Währenddes sen wurde die Einlaßöffnung 6 wieder freigegeben, der sich erneut neben der Einlaßöff nung 6 ausbildende Hohlraum 8 beginnt wiederum, Fördermedium aufzunehmen, das dann ebenfalls wie vorher beschrieben zur Auslaßöffnung 7 geschoben und dort aus dem Ge häuseinnenraum gedrückt wird. Die Einbuchtung 3 und die Auswölbung 4 übernehmen bei diesem Ablauf die Verdrängerfunktion analog zur bekannten Spiralmaschine bzw. zum G-Lader. Der mit Umlaufrichtung U versehene Kreis stellt die Bewegungsbahn eines Punktes auf der dem Drehkolben 1 während eines Zyklus dar.If the, the eccentrics are in Fig. 1 to Fig. Rotary piston machine shown 6 as a pump sen to promote Ga or liquids are operated to set by an externally supplied guiding tes torque in rotation in the circumferential direction U around the rotation center ZR. Immediately after passing through the position shown in Fig. 4, the rotary piston opens the inlet opening 6 , the closely opposing side lines 9 , 10 (see. Fig. 1) remove from the inlet opening 6 , the cavity 8 begins next to the inlet opening 6th train and steadily increases its volume ( Fig. 5). The suction caused by the increase in volume leads to the cavity 8 filling with the medium. The working volume of the cavity 8 increases with the increasing distance of the side straight line 9 , 10 from the inlet opening 6 ( FIG. 6, FIG. 3); the larger this working volume, the more fluid is sucked in. When the position according to FIG. 4 is reached, the inlet opening 6 is closed. The previously sucked För dermedium is enclosed in the cavity 8 (see. Fig. 4) and we shifted with progressive change in position of the cavity 8 towards the outlet opening 7 . Immediately after passing through the position of FIG. 4, the outlet opening 7 is released and the För dermedium is pushed out to the outlet opening 7 ( Fig. 5, Fig. 6, Fig. 3). During the sen the inlet opening 6 was released again, the opening next to the inlet opening 6 forming cavity 8 in turn begins to take up the pumped medium, which is then also pushed as described previously to the outlet opening 7 and pressed out of the housing interior there. In this process, the indentation 3 and the bulge 4 assume the displacement function analogous to the known spiral machine or to the G-charger. The circle provided with the direction of rotation U represents the movement path of a point on the rotary piston 1 during a cycle.

In der Ausführungsform nach Fig. 7 einer Drehkolbenmaschine mit walzenförmigem Dreh kolben 1 ist die T-förmige Auswölbung 4 wie auch die Einbuchtung 3 stark gerundet. Die Beziehung zwischen Rotationsradius r, der Exzentrizität e und der jeweils gewählten Quer schnittskontur von Drehkolben 1, Gehäuseinnenfläche, Einbuchtung 3 und T-förmiger Aus wölbung 4 ist weiter unten anhand der Fig. 9 und Fig. 11 dargestellt.In the embodiment according to FIG. 7, a rotary piston machine with a cylindrical rotary piston 1 , the T-shaped bulge 4 and the indentation 3 are very rounded. The relationship between radius of rotation r, the eccentricity e and the respectively selected cross-sectional contour of rotor 1, housing inner surface indentation 3 and T-shaped vault from 4 9 and Fig. 11 is described further below with reference to FIG. FIG.

In Fig. 8 besitzt der Drehkolben 1 einen rechteckigen äußeren Querschnitt. Die T-förmige Auswölbung 4 ist wie bei der obigen Ausführungsvariante auch scharfkantig ausgebildet, allerdings mündet hier die Auslaßöffnung 7 nicht neben dem Fuß, sondern in einer Kehle der Auswölbung 4. Charakteristisch ist, daß einer Rechteck-Seitenkante am Drehkolben 1 stets eine Viertelkreisbogenfläche an der Gehäuseinnenwand gegenübersteht; wobei die Viertelkreisbogenfläche jeweils konzentrisch zur Kreisbahn der zugeordneten Kante ange ordnet ist, und zwar in einem Abstand, der ein berührungsloses Entlangleiten ohne Reibung gewährleistet. Des weiteren sind hier einzelne Abschnitte am Gehäuse 2 und auch am Drehkolben 1 als austauschbare Segmente 15, 16 und 17 ausgeführt, so daß im Falle einer durch Verschleiß notwendig gewordenen Rekonstruktion der Drehkolbenmaschine nicht der gesamte Drehkolben 1 oder das gesamte Gehäuse 2 ersetzt werden müssen, sondern le diglich die entsprechenden Segmente auszutauschen sind, wie die Segmente 15, 16 am Drehkolben 1 oder wie das Segment 17 am Gehäuse 2. Beispielhaft ist in Fig. 7 weiterhin dargestellt, daß eine Fläche am Gehäuseinneren, welche einer planen Flächen des Dreh kolbens 1 gegenübersteht, zumindest teilweise um einen geringen Betrag (b) gegen das Umlaufzentrum des Drehkolbens 1 zurückgesetzt sein kann, wodurch sich günstigere Strö mungsverhältnisse für das Medium und damit eine höhere Effizienz der Drehkolbenmaschine bei ihrer Nutzung als Verdichter ergeben können.In FIG. 8, the rotor 1 has a rectangular outer cross section. The T-shaped bulge 4 , as in the above embodiment, is also sharp-edged, but here the outlet opening 7 does not open next to the foot, but in a throat of the bulge 4 . It is characteristic that a rectangular side edge on the rotary piston 1 is always opposed to a quarter-circular arc surface on the inner wall of the housing; wherein the quarter-circular arc surface is arranged concentrically to the circular path of the associated edge, at a distance that ensures contactless sliding along without friction. Furthermore, individual sections on the housing 2 and also on the rotary piston 1 are designed as interchangeable segments 15 , 16 and 17 , so that in the event of a reconstruction of the rotary piston machine which has become necessary due to wear, the entire rotary piston 1 or the entire housing 2 does not have to be replaced. but le diglich the corresponding segments are to be replaced, such as the segments 15 , 16 on the rotary piston 1 or as the segment 17 on the housing 2 . By way of example, FIG. 7 also shows that a surface on the inside of the housing, which faces a flat surface of the rotary piston 1 , can be at least partially reset by a small amount (b) against the center of rotation of the rotary piston 1 , which results in more favorable flow conditions for the medium and thus a higher efficiency of the rotary lobe machine when used as a compressor.

Fig. 9 zeigt die erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine mit einem ebenfalls rechteckigen Drehkolbenquerschnitt, der aber starke Rundungen an den Übergängen zwischen den ebenen Flächenabschnitten aufweist. Hier ist die T-förmige Auswölbung 4 an ihrem Quer steg ebenfalls stark gerundet. Der Rotationsradius r ist identisch mit der Exzentrizität e, d. h. jeder Punkt an der Mantelfläche des prismatischen Drehkolbens 1, in der Zeich nungsebene ist das jeder Punkt am Umfang des Drehkolbenquerschnittes, beschreibt wäh rend eines Umlaufzyklus des Drehkolbens 1 einen Kreis mit dem Radius r und erreicht da bei einmal die Nähe der Gehäuseinnenfläche, und zwar so, daß noch ein berührungsloses Aneinandervorbeigleiten bei geringem Zwischenraum und damit optimaler Dichtfunktion zwischen Drehkolben 1 und Gehäuseinnenfläche gewährleistet ist. Daraus ergibt sich zwangsläufig, daß die Punkte am Drehkolben 1, die auf einer Krümmung mit dem Rotati onsradius r liegen, an der Gehäuseinnenfläche auf einem Krümmungsradius 2r liegen müs sen. Fig. 9 shows the rotary-piston engine according to the invention shows a likewise rectangular rotary piston cross-section but strong roundings at the transitions between the flat surface portions comprising. Here, the T-shaped bulge 4 is also very rounded on its crosspiece. The radius of rotation r is identical to the eccentricity e, that is, each point on the outer surface of the prismatic rotary piston 1 , in the undersigned plane, that is each point on the circumference of the rotary piston cross-section, describes a circle with the radius r and reaches during a revolution cycle of the rotary piston 1 since at once the proximity of the housing inner surface, in such a way that a contact-free sliding past each other with a small space and thus an optimal sealing function between the rotary piston 1 and the housing inner surface is ensured. From this it follows inevitably that the points on the rotary piston 1 , which lie on a curvature with the rotation radius r, must lie on the inner surface of the housing on a radius of curvature 2r.

In der Ausführungsvariante nach Fig. 10 sind die Übergangsradien so groß gewählt, daß sich am Drehkolben zwei Halbkreisflächen und zwei plane Flächen gegenüberstehen. In eine der planen Flächen ist die C-förmige Einbuchtung 3 eingebracht.In the embodiment according to FIG. 10, the transition radii are chosen so large that the rotary piston two semicircular surfaces and two flat surfaces opposite each other. The C-shaped indentation 3 is introduced into one of the flat surfaces.

Denkbar ist auch eine Formgebung nach Fig. 11, bei welcher sich positive und negative Krümmungen an der Drehkolben-Umfangsfläche abwechseln können und bei der auch die Einlaßöffnung 6 nicht am Fuß der T-förmigen Auswölbung 4, sondern an einer weit davon entfernten Position des Gehäuses 2 vorgesehen ist. Hier ist auch die Beziehung der planen Flächenabschnitte am Drehkolben 1 und an der Gehäuseinnenfläche verdeutlicht. Einem planen Flächenabschnitt mit einer bestimmten Ausdehnung am Drehkolben 1, wie g oder h, ist ein planer Flächenabschnitt gleicher Ausdehnung an der Gehäuseinnenwand zugeord net. Jeder Punkt auf diesem Abschnitt des prismatischen Drehkolbens 1, in der Zeich nungsebene ist das jeder Punkt auf der Länge g oder h am Drehkolbenquerschnitt, be schreibt während eines Umlaufzyklus des Drehkolbens 1 einen Kreis mit dem Radius r und erreicht dabei einmal die Nähe eines zugeordneten Punktes auf der Länge g bzw. h an der Gehäuseinnenfläche, und zwar so, daß auch hier noch ein berührungsloses Aneinander vorbeigleiten bei geringem Zwischenraum und damit optimaler Dichtfunktion zwischen Drehkolben 1 und Gehäuseinnenfläche gewährleistet ist.A configuration according to FIG. 11 is also conceivable, in which positive and negative curvatures on the circumferential surface of the rotary piston can alternate and in which the inlet opening 6 is not at the base of the T-shaped bulge 4 , but at a position of the housing far away from it 2 is provided. The relationship of the flat surface sections on the rotary piston 1 and on the inner surface of the housing is also illustrated here. A flat surface section with a certain extension on the rotary piston 1 , such as g or h, is a flat surface section of the same extension on the inner wall of the housing is assigned. Each point on this section of the prismatic rotary piston 1 , in the drawing plane is that each point on the length g or h on the rotary piston cross-section, be writes a circle with the radius r during an orbital cycle of the rotary piston 1 and thereby reaches the vicinity of an assigned point on the length g or h on the inner surface of the housing, in such a way that a contactless gliding past one another with a small space and thus an optimal sealing function between the rotary piston 1 and the inner surface of the housing is also ensured.

Die erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine kann als Expansionsmaschine oder als Hy draulikmotor genutzt werden. Dabei ist die Funktion von Einlaßöffnung 6 und Auslaßöff nung 7 von dieser Anwendung abhängig, d. h. Einlaßöffnung 6 und Auslaßöffnung 7 tau schen mit dem Wechsel der Nutzung (Expansionsmaschine oder Hydraulikmotor) dann ihre Funktion, wenn eine der Öffnungen in der Kehle der T-förmigen Auswölbung vorgesehen ist. Bei der Ausführung nach Fig. 1 bis Fig. 6 dagegen bleiben die Funktionen von Einlaßöff nung 6 und Auslaßöffnung 7 erhalten, sofern auch die Drehrichtung beibehalten wird.The rotary lobe machine according to the invention can be used as an expansion machine or as a hydraulic motor. The function of inlet opening 6 and outlet opening 7 is dependent on this application, ie inlet opening 6 and outlet opening 7 with the change of use (expansion machine or hydraulic motor) then function when one of the openings in the throat of the T-shaped bulge is provided. In the embodiment of FIG. 1 to FIG. 6, however, the functions of voltage Einlaßöff stay 6 and outlet port 7 obtained, if the direction of rotation is maintained.

Soll zum Beispiel die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsvariante der Drehkolbenmaschine als Expansionsmaschine genutzt werden, so ist das Fördermedium unter Druck von außen durch die Öffnung 7 in den Hohlraum 8 zu leiten; der Gasdruck bewirkt eine Vergrößerung des Hohlraumes 8, indem der Drehkolben 1 zum Ausweichen gezwungen und damit in Rechtsumlauf versetzt wird. Die Umlaufbewegung des Drehkolbens 1 wird auf die Exzen terwellen 14 übertragen und kann dort als Drehbewegung abgenommen werden.If, for example, the variant of the rotary lobe machine shown in FIG. 7 is to be used as an expansion machine, the pumped medium must be conducted under pressure from the outside through the opening 7 into the cavity 8 ; the gas pressure causes an enlargement of the cavity 8 by forcing the rotary piston 1 to evade and thus setting it in clockwise rotation. The orbital movement of the rotary piston 1 is transmitted to the Exzen terwellen 14 and can be removed as a rotary movement there.

Neben den dargestellten Ausführungsvarianten ist es denkbar, die T-förmige Auswölbung am Drehkolben und die C-förmige Ausbuchtung am Gehäuse vorzusehen; das ist jedoch deshalb wenig zweckmäßig, weil dann der Steg der T-förmigen Auswölbung bei in der Re gel anzustrebender geringer Baubreite der Drehkolbenmaschine nur geringe Festigkeit ha ben kann, was nicht wünschenswert ist.In addition to the design variants shown, it is conceivable that the T-shaped bulge to be provided on the rotary lobe and the C-shaped bulge on the housing; however that is therefore not very useful, because then the web of the T-shaped bulge in the Re The desired small width of the rotary lobe machine is only low strength ha can do what is not desirable.

BezugszeichenlisteReference list

1 Drehkolben
2 Gehäuse
3 Einbuchtung
4 Auswölbung
5.1, 5.2 Exzenter
6 Einlaßöffnung
7 Auslaßöffnung
8 Hohlraum
9 Seitengerade am Verdränger
10 Seitengerade an der Gehäuseinnenfläche
11.1, 11.2 Grundflächen des Gehäuseinnenraumes
12.1, 12.2 Grundflächen des Verdrängers
13 Exzenterkörper
14 Exzenterwelle
15, 16 Austauschsegment am Verdränger
17 Austauschsegment am Gehäuse
b Betrag
e Exzentrizität
g, h Abschnittslängen planer Flächen
r Rotationsradius
U Umlaufrichtung
ZG Gehäusezentrum
ZK Zentrum des Drehkolbens
ZR Rotationsmitte 1 rotary lobe
2 housings
3 indentation
4 bulge
5.1 , 5.2 eccentric
6 inlet opening
7 outlet opening
8 cavity
9 straight sides on the displacer
10 straight lines on the inside surface of the housing
11.1 , 11.2 base areas of the housing interior
12.1 , 12.2 bases of the displacer
13 eccentric bodies
14 eccentric shaft
15 , 16 replacement segment on the displacer
17 Exchange segment on the housing
b amount
e eccentricity
g, h Section lengths of flat surfaces
r radius of rotation
U direction of rotation
ZG housing center
ZK center of the rotary lobe
ZR center of rotation

Claims

1. Rotary piston machine for converting a mechanical rotary movement into pressure energy of a medium or vice versa, with a housing ( 2 ) in which inlet and outlet openings ( 6 , 7 ) are provided for the medium, and a rotating piston in the housing ( 2 ) ( 1 ), wherein cavities ( 8 ) are formed between the inner surface of the housing and the rotary piston ( 1 ), the working volume of which increases during a rotary piston cycle from the inlet opening and decreases towards the outlet opening, characterized in that

- That the rotary piston ( 1 ) has the outline of a prism, the side edges of which are parallel and whose base surfaces ( 12.1 , 12.2 ) are oriented perpendicular to its axis of rotation,
- That the interior of the housing also has the shape of a prism, the sides of which are parallel and the bases ( 11.1 , 11.2 ) are aligned perpendicular to the axis of rotation, whereby the latter form the end walls of the interior of the housing,
- That the prismatic peripheral surface of the rotary piston ( 1 ) has an approximately C-shaped indentation ( 3 ) in cross section, which extends parallel to the circumferential axis,
- That the prismatic circumferential surface of the housing interior has an approximately T-shaped bulge ( 4 ) in cross section, which extends parallel to the axis of rotation and thereby engages in the C-shaped recess ( 3 ) on the rotary piston,
- That the peripheral surfaces of the rotary piston ( 1 ) and the housing interior face each other so closely at least along one side straight line that just a contactless sliding past these side lines during the rotary piston is guaranteed benumlaufes,
- That the base of the rotary piston ( 1 ) and the end walls of the housing ( 2 ) face each other so tightly that a contactless Aneinan slide past is also just guaranteed,
- That the rotary piston ( 1 ) is coupled for the purpose of positive guidance in its orbit with two eccentrics ( 5.1 , 5.2 ) running synchronously to one another, both of which have the same eccentricity (e) and whose axes of rotation are aligned parallel to the rotary axis of the piston,
- That the inlet and outlet openings ( 6 , 7 ) are arranged as openings through the housing wall.

2. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the rotary piston ( 1 ) is roller-shaped.

3. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the rotary piston ( 1 ) is designed as a multi-sided prism with sharp side edges.

4. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that the rotary piston ( 1 ) is designed as a multi-sided prism with strongly rounded side edges.

5. Rotary piston machine according to claim 1 to 5, characterized in that the inlet and outlet openings ( 6 , 7 ) are arranged on one side of the foot of the T-shaped bulge ( 4 ).

6. Rotary piston machine according to claim 1 to 5, characterized in that the outlet opening ( 7 ) is arranged in a throat of the T-shaped bulge ( 4 ).

7. Rotary piston machine according to claim 1 to 7, characterized in that individual sections on the housing and / or on the rotary piston are designed as interchangeable segments ( 15 , 16 , 17 ).

8. Rotary piston machine according to claim 1 to 8, characterized in that the flat surfaces of the housing ( 2 ), which planar surfaces of the rotary piston ( 1 ) face each other in parallel, at least partially by an amount (b) compared to these surfaces of the rotary piston ( 1 ) are reset.

9. Rotary piston machine according to claim 1 to 8, characterized in that Kreisbo gene surfaces on the suction side of the T-shaped bulge ( 4 ) of the housing interior mes, which displacement surfaces on the C-shaped indentation ( 3 ) of the rotary piston ( 1 ) face, at least partially are set back from these displacement surfaces by an amount (b).