DE202006013966U1 - Thermal engine e.g. for Stirling, Otto or Diesel engines, has external rotor and inner rotor with rotors rotate and move around their own axis where rotors rest and rotors having teeth - Google Patents

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Abstract

The thermal engine has an external rotor (2v) and an inner rotor (1v). The rotors rotate and move around their own axis where the rotors rest. The rotors have teeth. The number of teeth of the interior rotor is smaller around than the number of teeth of the external rotor. The number of teeth of the external rotor is greater or equal to 3. An independent claim is included for a machine, and a motor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine zum Einsatz als Wellenleistungsantriebseinheit.The The invention relates to a heat engine for use as a shaft power drive unit.

Stand der TechnikState of technology

Wärmekraftmaschinen gibt es mit äußerer Verbrennung. Solche Wärmekraftmaschinen sind in der Regel Heißluftmaschinen, die einen Wärmetauscher aufweisen. Durch eine von außen auf das den Wärmetauscher durchströmende Medium einwirkende Wärmequelle, wie z. B. einen Brenner oder ein offenes Feuer oder eine sonstige Heizquelle, wird das Medium erhitzt, mit der Folge, dass mechanische Arbeit geleistet werden kann.Heat engines There is with external combustion. Such heat engines are usually hot air machines, the one heat exchanger exhibit. By one from the outside on the the heat exchanger flowing through Medium-acting heat source, such as As a burner or an open fire or other Heat source, the medium is heated, with the result that mechanical Work can be done.

Typischer Vertreter einer derartigen Wärmekraftmaschine mit äußerer Verbrennung ist der Sterling-Motor. Der Vorteil einer derartigen Wärmekraftmaschine mit äußerer Verbrennung ist die große Unabhängigkeit von den qualitativen Eigenschaften des jeweils verwendeten Kraftstoffs. Nachteil ist das große Bauvolumen bei vergleichbarer Leistung und die beispielsweise bereits durch die Anordnung eines Wärmetauschers erforderlich werdenden nicht geringen Herstellkosten.typical Representative of such a heat engine with external combustion is the sterling engine. The advantage of such a heat engine with external combustion is the big one independence of the qualitative characteristics of the fuel used. Disadvantage is the big one Construction volume at comparable performance and the example already by the arrangement of a heat exchanger Become necessary not low production costs.

Wärmekraftmaschinen mit innerer Verbrennung sind beispielsweise Otto- und Dieselmotoren. Diese Wärmekraftmaschinen kennzeichnet ein Brennraum aus, der unmittelbar über der arbeitsleistenden Mechanik angeordnet ist und der in der Regel zyklisch mit einem zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisch beschickt und nach der Verbrennung jeweils entleert wird. Während bei der äußeren Verbrennung die Wärmeenergie in aller Regel von außen unter atmosphärischen Bedingungen zugeführt wird, läuft bei der inneren Verbrennung die Wärmeentwicklung in der Regel unter hohem Druck in dem Brennraum ab. Vorteil der inneren Verbrennung gegenüber der äußeren Verbrennung ist das vergleichsweise kleinere Bauvolumen und der allgemein geringere Kostenaufwand. Nachteil ist die erforderliche Qualität hinsichtlich der zu verwendenden Kraftstoffe und der relativ niedrige Wirkungsgrad.Heat engines with internal combustion are, for example, gasoline and diesel engines. These Heat engines identifies a combustion chamber that is immediately above the work-performing mechanics is arranged and usually cyclically with an ignitable fuel-air mixture is charged and emptied each time after combustion. While at the outer combustion the Thermal energy usually from the outside under atmospheric Conditions supplied will, runs in the internal combustion the heat development usually under high pressure in the combustion chamber. Advantage of internal combustion across from the external combustion is the comparatively smaller volume and generally lower Cost. Disadvantage is the required quality in terms the fuels to be used and the relatively low efficiency.

Ein weiterer Vertreter der Wärmekraftmaschinen ist die Gasturbine. Eine Gasturbine ist eine Verbrennungskraftmaschine, die von einem permanenten Luftstrom durchflossen wird (Strömungsmaschine). Die Luft wird über Verdichterstufen komprimiert, in der Brennkammer mit Treibstoff gemischt und entzündet. Die heißen Verbrennungsgase erzeugen im Turbinenteil mechanische Energie, die zunächst dem Antrieb des Verdichters dient. Der verbleibende Nutzanteil wird beim Wellentriebwerk zum Antrieb eines Generators, eines Propellers, eines Rotors oder einer Schiffsschraube verwendet. Beim Düsentriebwerk dagegen wird die Nutzarbeit zur Beschleunigung des heißen Luftstrom eingesetzt, welcher den Schub erzeugt. Zu den Vorteilen der Gasturbine zählen kleines Bauvolumen, geringe Masse, Unabhängigkeit von den qualitativen Eigenschaften des jeweils verwendeten flüssigen oder gasförmigen Kraftstoffs. Die Nachteile sind der relativ geringe Wirkungsgrad, sehr hohe Herstellungskosten.One another representative of the heat engines is the gas turbine. A gas turbine is an internal combustion engine, which is traversed by a permanent air flow (turbomachine). The air is over Compressor stages compressed, in the combustion chamber with fuel mixed and ignited. The hot ones Combustion gases generate mechanical energy in the turbine part first serves the drive of the compressor. The remaining useful portion becomes at the shaft engine to drive a generator, a propeller, a rotor or a propeller used. At the jet engine on the other hand, the useful work becomes the acceleration of the hot air flow used, which generates the thrust. Among the advantages of the gas turbine counting small volume, low mass, independence from the qualitative Properties of the liquid or gaseous fuel used in each case. The disadvantages are the relatively low efficiency, very high production costs.

Der Erfindung die Technisch am meisten verwandte Wärmekraftmaschine ist der Rotor-Wellen Motor, wie in Patentschrift RU 2155272 C1 .The invention, the technically most related heat engine is the rotor-shaft motor, as in patent RU 2155272 C1 ,

Zu einem der Nachteile dieser Wärmekraftmaschine zählt die Planetenrotation des Rotors bzw. der Rotorachse mit der steigenden Amplitude von Achsenüberschneidung nach Außen um die Statorachse. Diese Tatsache führt zu der Notwendigkeit einer Massen- bzw. Momentausgleichsvorrichtung. Die Erhöhung der Drehzahl führt zu den sehr großen Massenkräften. Außerdem führt die steigende Drehzahl zu unkontrollierten Massenkräften, die in Folge der Trägheitssteigerung durch Erhöhung der Drehfrequenz des Rotors um die eigene Achse entstehen. Der Hauptnachteil dieser Konstruktion liegt in der Winkelanordnung der Rotorachse zu der Statorachse, da der Spalt zwischen der Verzahnung durch die Winkelverschiebung sehr groß wird und sich negativ auf den Wirkungsgrad der Wärmekraftmaschine auswirkt.To one of the disadvantages of this heat engine counts the Planetary rotation of the rotor or the rotor axis with the rising Amplitude of axis overlap outward around the stator axis. This fact leads to the need for a Mass or moment compensation device. The increase in Speed leads to the huge mass forces. In addition, the leads increasing speed to uncontrolled mass forces resulting from the inertia increase by raising the rotational frequency of the rotor around its own axis arise. The main disadvantage this construction is in the angular arrangement of the rotor axis to the stator axis, since the gap between the teeth by the angular displacement gets very big and has a negative effect on the efficiency of the heat engine.

Aufgabenstellungtask

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine einfache, ausfallsichere und kostengünstige Konstruktion einer Wärmekraftmaschine zu ermöglichen, welche die Vorteile entsprechend dem Stand der Technik vereinigt und die Nachteile vollständig beseitigt.Of the Invention is based on a simple, fail-safe task and cost-effective design a heat engine to enable which combines the advantages according to the prior art and completely eliminated the disadvantages.

Die vorgeschlagene Erfindung ist Teil der Baukonstruktion einer Wärmekraftmaschine und stellt somit eine neue Möglichkeit des Wellenleistungsantriebs dar.The proposed invention is part of the construction of a heat engine and thus presents a new possibility of the shaft power drive.

Ausführungsbeispielembodiment

Diese Aufgabe ist mit dem Schutzanspruch 1 dadurch gelöst, dass auf den Prinzip der in der technischen Anwendung bewerten so genannten Innenzahnradpumpe gegriffen wird.These Task is solved with the protection claim 1, that on the principle of in technical application evaluate so-called internal gear pump is seized.

Die Skizze 1 zeigt schematisch einen Verdichterrotor 2v (außen) welcher zentrisch, drehbar um die Achse A-B gelagert ist und einen Verdichterrotor 1v (innen), ebenfalls zentrisch drehbar um die Achse C-D gelagert. Das Drehzahlverhältnis der beiden Verdichterrotoren kann zwecks Verschleißminimierung durch ein Synchronisationsgetriebe 5 bestimmt werden.The sketch 1 schematically shows a compressor rotor 2v (outside) which is mounted centrically, rotatable about the axis AB and a compressor rotor 1v (inside), also centrally rotatably mounted about the axis CD. The speed ratio of the two compressor rotors can for the purpose of minimizing wear by a synchronization gear 5 be determined.

Die Skizze 1 zeigt ebenfalls einen Entspannungsrotor 2e (außen), welcher zentrisch, drehbar um die Achse A-B gelagert ist und einen Entspannungsrotor 1e (innen), welcher ebenfalls zentrisch um die Achse C-D drehbar gelagert ist. Das Drehzahlverhältnis der beiden Entspannungsrotoren kann zwecks Verschleißminimierung durch das Synchronisationsgetriebe 5 bestimmt werden.The sketch 1 also shows a relaxation rotor 2e (outside), which is mounted centrally, rotatable about the axis AB and a relaxation rotor 1e (inside), which is also rotatably mounted centrally about the axis CD. The speed ratio of the two relaxation rotors can for the purpose of minimizing wear by the synchronization gear 5 be determined.

Das Gehäuse 3 bietet den Einbauraum und die Befestigungspunkte 8 und 9 für die Rotoren.The housing 3 offers the installation space and the attachment points 8th and 9 for the rotors.

Rotor 1 weist eine Außenverzahnung, Rotor 2 eine Innenverzahnung auf, wobei die Zähnezahl des Innenrotors um mindestens eins kleiner ist als die Zähnezahl des Außenrotors (s. Skizze 2). Die Verzahnungen sind um die korrespondierenden Rotorachsen mit variabler Steigung verdrillt. Die Verzahnungen sind so auf einander abgestimmt, dass eine klemmfreie Verdrehung der beiden Rotoren zu einander möglich ist (d.h. eine Rotation der Rotoren ohne Selbsthemmung möglich ist). Die am Einlass angesaugte Luft wird im Verdichter komprimiert und in die Brennkammer 7 befördert. Die Luft wird in der Brennkammer 7 mit Kraftstoff 6 vermischt und gezündet. Das expandierende Gemisch wird über den Entspannungsteil abgeleitet und treibt diesen dabei an.rotor 1 has an external toothing, rotor 2 an internal toothing, wherein the number of teeth of the inner rotor is at least one smaller than the number of teeth of the outer rotor (s. Sketch 2 ). The gears are twisted around the corresponding rotor axes with variable pitch. The gears are coordinated with each other so that a jam-free rotation of the two rotors to each other is possible (ie a rotation of the rotors without self-locking is possible). The intake air is compressed in the compressor and into the combustion chamber 7 promoted. The air is in the combustion chamber 7 with fuel 6 mixed and ignited. The expanding mixture is discharged through the relaxation part and drives it thereby.

Claims (12)

Wärmekraftmaschine zum Einsatz als Wellenleistungsantriebseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine mindestens einen Außenrotor und mindestens einen Innenrotor aufweist, wobei die Rotoren die rotatorische Bewegung um die eigene Achse vollführen, wobei die Achsen und die Schwerpunkte der Rotoren ruhen.Heat engine for use as a shaft power drive unit, characterized in that the heat engine has at least one outer rotor and at least one inner rotor, wherein the rotors perform the rotational movement about its own axis, the axes and the centers of gravity of the rotors rest. Wärmekraftmaschine zum Einsatz als Wellenleistungsantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren eine Verzahnung aufweisen, wobei die Zähnezahl des Innenrotors um mindestens eins kleiner ist als die Zähnezahl des Außenrotors, wobei die Zähnezahl des Außenrotors ≥ 3 ist.Heat engine for use as a wave power drive unit according to claim 1, characterized in that the rotors have a toothing, where the number of teeth of the inner rotor is smaller than the number of teeth by at least one the outer rotor, where the number of teeth of the outer rotor is ≥ 3. Wärmekraftmaschine zum Einsatz als Wellenleistungsantriebseinheit nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung um die Achse des Rotors mit konstanter und/oder unkonstanter Steigung verdrillt ist, wobei der Verdrillungswinkel ≥ π ist.Heat engine for use as a wave power drive unit according to claim 1 to 2, characterized in that the toothing about the axis of the Rotor is twisted with constant and / or inconsistent pitch, where the twist angle is ≥ π. Wärmekraftmaschine zum Einsatz als Wellenleistungsantriebseinheit nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung einen konstanten und/oder unkonstanten Modul aufweist.Heat engine for use as a wave power drive unit according to claim 1 to 3, characterized in that the toothing a constant and / or having an inconsistent module. Wärmekraftmaschine zum Einsatz als Wellenleistungsantriebseinheit nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenrotor im Außenrotor und/oder Außenrotor auf dem Innenrotor in mindestens einem Punkt gelagert ist.Heat engine for use as a wave power drive unit according to claim 1 to 4, characterized in that the inner rotor in the outer rotor and / or outer rotor is stored on the inner rotor in at least one point. Wärmekraftmaschine zum Einsatz als Wellenleistungsantriebseinheit nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren mindestens in einem Punkt in dem Gehäuse gelagert sind.Heat engine for use as a wave power drive unit according to claim 1 to 5, characterized in that the rotors at least in one Point in the housing are stored. Wärmekraftmaschine zum Einsatz als Wellenleistungsantriebseinheit nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehzahlverhältnis der Rotoren mit einem Getriebe synchronisiert ist.Heat engine for use as a wave power drive unit according to claim 1 to 6, characterized in that the speed ratio of the rotors with a Gear is synchronized. Wärmekraftmaschine zum Einsatz als Wellenleistungsantriebseinheit nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine mindestens einen Brennraum zwischen dem Verdichterteil und dem Entspannungsteil aufweist.Heat engine for use as a wave power drive unit according to claim 1 to 7, characterized in that the heat engine at least a combustion chamber between the compressor part and the relaxation part having. Wärmekraftmaschine zum Einsatz als Wellenleistungsantriebseinheit nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekraftmaschine mindestens einen Wärmetauscher zwischen dem Verdichterteil und dem Entspannungsteil aufweist.Heat engine for use as a wave power drive unit according to claim 1 to 8, characterized in that the heat engine at least a heat exchanger has between the compressor part and the relaxation part. Wärmekraftmaschine zum Einsatz als Wellenleistungsantriebseinheit nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterteil und/oder das Entspannungsteil jeweils aus mindestens einer Stufe bestehen.Heat engine for use as a wave power drive unit according to claim 1 to 9, characterized in that the compressor part and / or the Each relaxation part consist of at least one stage. Arbeitsmaschine (z.B. Verdichter) nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine aus dem Verdichterteil der Wärmekraftmaschine gebildet wird.A work machine (e.g., compressor) according to claim 1 to 10, characterized in that the working machine from the Compressor part of the heat engine is formed. Energiemaschine (z.B. Motor) nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiemaschine aus dem Entspannungsteil der Wärmekraftmaschine gebildet wird.An energy machine (e.g., engine) according to claims 1 to 10, characterized in that the energy machine from the relaxation part the heat engine is formed.
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