DE2059965B2 - Rotationskolbenmaschine der Trochoidenbauart - Google Patents

Description

darin, daß be' einem solchen Paarungssystem die Die Fig. 1 und la zeigen ein Beispiel für die Mittelpunkte der kreisbogenförmigen Kontur der Paarung Trochoide mit äußerer Hüilkurve, Es ist Radialdichileisten in den sogenannten Simultanpunk- hier die einfachste Trochoide, nämlich die Epiten der Irochoide, d. h. im Schnittpunkt von Tro- trochoide 2 : I gewählt. Die Epitrochoiden- und choide und Hüllkurve, liegen. Die Parallclkurve zur 5 Hypotrochoiden-Bezeichnungen sind dem Buch · Ein-Troehoide und die Parallelkurve zur Hüllkurve liegen teilung der Rotationskolbenmaschinen« von F. Wa.ι beide auf der gleichen Seite, d. h. beide entweder kel, erschienen in Stuttgart 1963, entlehnt. Die Figuinnerhalb oder außerhalb der exakten Kurve. Auf ren dienen lediglich zur Erläuterung der Zusammenweicher Seite der Kurve die beiden Parallelkurven hänge — sie sollen die wirklichen Größenverhältnisse verlaufen, hängt davon ab, in welcher Richtung die io weder hinsichtlich der absoluten Spaltbreite noch Radiaidichtleisten von der Trochoide aus gesehen hinsichtlich der Größe der einzelnen Äquidistantenangeordnet sind, nämlich innerhalb oder außerhalb Abstände festlegen,
der Tun hoide. Die Epitrochoide 2 : 1 ist in der Fi g. 1 strichpunk-

Inio^edessen verlaufen gemäß λ eiterer Ausbildung tiert eingezeichnet und mit T₁ bezeichnet. Zu dieser der r-lindung bei Rotationskolbenmaschinen mit 15 geometrisch exakten Trochoide ist die zugehörige inner.·:- '-lüllkurve beide Parallelkurven radial außer- äußere Hüllkurve H_a ebenfalls strichpunktiert darhalb lL·;· Trochoide bzw. deren Hüllkurve. gestellt Die äußere Hüllkurve besteht aus zwei Hüll-

Bci Rotationskolbenmaschinen mit äußerer Hüll- kurvenästen, von denen bei der hier dargestellten

kurv..' dagegen verlaufen beide Parallelkurven radial Epitrochoide 2:1 der rechte Hüllkurvenast mit der

innerhalb der Trochoide bzw. deren Hüll' urve. 20 eigentlichen Epitrochoide zusammenfällt. Aus diesem

Die beiden vorstehend genannten Fälle haben Gül- Grunde ist im rechten Teil der F i g. 1 die Bezeich-

tigkcit unabhängig davon, ob Epitrochoiden oder nung der äußeren Hüllkurve in Klammer^ hinter die

Hypotrochoiden betrachtet werden. Parallelkurven- Bezeichnung T₁ der Epitrochoide gesetzt. Wie schon

züee die außerhalb der geometrisch exakten Kurve erwähnt, sind Trochoide T₁ und äußere Hüllkurve fl»

verlauten, seien nachstehend als »Plus-Äquidistanten« 25 geometrisch exakte Kurvenzüge. Bei der hier gewähl-

be/.eichnet, Parallelkurvenzüge innerhalb der geo- ten Paarung liegen die Radialdichtleisten D im

metrisch exakten Kurve als »Minus-Äquidlstanten«. wesentlichen außerhalb der Epiüochoide. Aus diesem

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß der Spalt Grunde werden auf der gegenüberliegenden Seite, zwischen Mantel und Kolben sehr klein gehalten, ako d. h. innerhalb der Epitrochoide. Parallelkurven für eine hohe Verdichtung erreicht werden kann, daß 30 die Begrenzungen von Mantel und Kolben konstruiert, dabei aber die Radialdichtleiste mit ausreichender Die Parallelkurve für den Mantel ist als ausgezogene Stärke und exakter Rundung ihrer Querschnittskontur Linie eingezeichnet und mit G₁ gekennzeichnet. Sie ausgeführt werden kann. Infolge der Lage des Mittel- verläuft in dem Abstand — ä_i; von der äußeren Hüllpunktes der kreisbogenförmigen Dichtleistenkontur kurve Η_Λ bzw. Epitrochoide T₁. Die zweite Parallelim Simultanpunkt läuft die Dichtleiste auf exakter 35 kurve stellt die Begrenzungslinie für den Kolben dar. Bahn und isi Keinen störenden Schwankungen unter- Sie ist gestrichelt eingezeichnet und mit K₁ bezeichworfen. D^j Dichtleistenabnutzung ist daher völlig net. Sie verläuft im Abstand —ä_K von der Epigleichmäßig und eine Beschädigung und Zerstörung trochoide T₁. Die Bezeichnung —ä_K bzw. —äo soll der Dichtleiste werden vermieden. Der Erfindungs- durch ihr Vorzeichen zum Ausdruck bringen, daß es gedanke läßt sich konstruktiv leicht durchführen und 40 sich in diesem Falle um die oben schon genannten ist ohne weiteres bei allen Trochoidenformen, d. h. »Minus-Äquidistanten« handelt.
Epitrochoiden und Hypotrochoiden jeder Ordnung, Aus der vergrößerten Darstellung der F i g. 1 a ist und ebenso bei jedem Paarungssystem, d. h. sowohl ersichtlich, daß die Querschnittskontur der Radialbei Trochoiden mit äußerer Hüllkurve als auch bei dichtleiste D an ihrem Ende kreisbogenförmige ab-Trochoiden mit innerer Hüllkurve, anwendbar. Das 45 gerundet ist. Der Mittelpunkt des Kreisbogens bzw. Abdichtsystem wird in keiner Weise gestört. Ein die Achse der Dichtleistenrundung verläuft durch den weiterer Vorteil besteht darin, daß die einander züge- Simultanpunkt S und liegt somit auf der exakten Epiordneten Bauteile — Mantel und Kolben — mit trochoide. Der Radius der Dichtleistenrundi-ng entihren unterschiedlichen, aber mit gleichen Vorzeichen spricht genau der größeren Äquidistanten des Parversehenen Äquidistanten auf der gleichen Schleif- 50 aüeikurvenpaares, in diesem Fall der Kolben-Äquimaschine herstellbar sind. Als Anwendungsbeispiele distanten — ä.. Als effektiver Spalt A verbleibt somit für derartige Rotationskolbenmaschinen können nur noch die Differenz zwischen den beiden Aqui-Brennkraftmaschinen, Pumpen oder Dampfmaschinen distanten ä_f-. und ä._;. Dieser Spalt kann somit sehr jeder Größe genannt werden. klein gehalten werden; dabei kann aber trotzdem die

Drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen- 55 Rundung de. Radialdichtleiste D mit ausreichend

Standes seien an Hand der Zeichnungen erläutert: großem Radius ausgeführt werden.

F i g 1 zeigt eine Epitrochoide 2:1 mit äußerer Die F i g. 2 zeigt das Beispiel einer Paarung Epi-

Hüllkurve· trochoide mit innerer Hüllkurve für den Fall einer

Fi e la zeigt vergrößert einen Ausschnitt aus Epitrochoide 2 : 3. Die Epitrochoide ist hier wiederum

p_ig f. 60 strichpunktiert dargestellt und mit T, bezeichnet. Die

Fi«'° zeigt eine Epitrochoide 2:3 mit innerer geometrisch exakte zugehörige innere Hüllkurve ist

Hüllkurve; der Übersichtlichkeit halber in der F i g. 2 nicht dar-

Fi α 2 a zeigt vergrößert einen Ausschnitt aus gestellt, sondern nur in der Fig. 2 a eingezeichnet.

Fi ς 2- ^{Sie ist} ebenfalls als strichpunktierte Kurve dargestellt

Fi «3 zeigt eine Ilypotrochoide 6:5 mit innerer 65 und hier mit H₁ bezeichnet. Die Epitrochoide T₂ und

Hüilkurve· die innere Hüllkurve H\ verlaufen beide durch den

F i κ 3 a zeict vergrößert einen Ausschnitt aus Simultanpunkt S, der hier in analoger Weise zum Bei-

p j _s 3 ' spiel der F i g. 1 a die Achse der kreisförmigen Ab-

rundung der Dichtleiste D bildet. Bei dieser Paarung ist die Dichtleiste im wesentlichen innerhalb der Epitrochoide angeordnet, so daß die Parallelkurven für die Mantel- und Kolbenbegrenzung auf der anderen Seite, d. h. außerhalb der mathematisch exakten Km ve, gewählt werden müssen. Die Parallelkurven verlaufen hier wieder mit den Abständen + äc (zwischen Epitrochoide T₂ und Mantel G₂) und + an (zwischen innerer Hüllkurve H₁ und Kolben JC₂) von den geometrisch exakten Kurven. Das Vorzeichen bedeutet hier, daß es sich um die oben genannten »Plus-Äquidistanten« handelt.

Wesentlich für die Erfindung ist auch hier wieder, daß beide Parallelkurvenzüge auf der gleichen Seite der geometrisch exakten Kurve liegen, d. h. daß zwei »Plus-Äquidistanten« vorliegen müssen.

In der F i g. 3 ist als weiteres Ausführungsbeispiel eine Hypotrochoide 6 :5 mit innerer Hüllkurve gezeigt. Auch hier ist ein Teil vergrößert in der F i g. 3 a herausgezeichnet. Die Hypotrochoide ist hier wiederum als mathematisch exakte Kurve strichpunktiert dargestellt. Sie ist mit T₃ bezeichnet. Ebenso ist die mathematisch exakte zugehörige innere Hüllkurve H₁ strichpunktiert eingezeichnet. Sowohl Hypotrochoide als auch Hüll kurve verlaufen wiederum durch die Simultanpunktc 5. Auch hier ist die Anordnung so getroffen, daß durch 5 die Achse der kreisbogenförmigen Dichtleiste D verläuft.

Als Parallelkurve zur geometrisch exakten Hypotrochoide T₃ verläuft der Mantel G₃ im Abstand von ■+■ ä_t;; als Parallclkurvc zur inneren Hüllkurve H₁ verläuft die gestrichelt eingezeichnete Kolbenbegrenzung K₃ im Abstand + άκ. Beide Parallelkurvenzüge liegen auf der gleichen Seite der Hypotrochoide, und zwai außerhalb der geometrisch exakten Kurve. Es handeil sich daher, wie auch durch das Vorzeichen an der Äquidistanten zum Ausdruck gebracht ist, um die oben genannten »Plus-Äquidistanten«. Als effektive! Spalt zwischen Mantel und Kolben verbleibt di< Differenz äc. — &κ·

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 O 2 kanten. Zur Parallelkurve wird schließlich noch die Patentansprüche: Umhüllende gebildet. Parallelkurve und Umhüllende sollen dann als Mantel- bzw. Rotorbegrenzung ge-

1. Rotationskolbenmaschine der Trochoiden- nomnien werden. Die deutsche Offenlegungsschriit bauart mit zwei von einem Kolben und einem 5 gibt aber keinen Hinweis für die Ausbildung des den Kolben umschließenden Mantel gebildeten Spaltes zwischen Mantel und Kolben. Diese bekuii.uc Bauteilen, wovon jeweils die Querschnittskontur Ausbildung von abgewandelten Kurven und Parallcldes einen Bauteiles eine Parallelkurve zu einer kurven trägt daher nicht dazu bei, den Spalt zwischen Trochoide darstellt und die Querschnittskontur Mantelkontur und Kolben kleiner zu machen und die des anderen Bauteiles eine der Trochoide züge- ίο mögliche Verdichtung der Maschine auf einen ordnete Hüllkurve zugrunde liegt und wovon das Optimalwert zu bringen.

letztgenannte Bauteil radiale Dichtleisten auf- Dc Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, durch weist, die mit kreisbogenförmiger Kontur jeweils weitgehende Verringerung des Spaltes zwischen am erstgenannten Bauteil entlang gleiten, d a - Manteikontur und Kolben einer Rotationskolbendurch gekennzeichnet, daß die Quer- 15 maschine der Trochoidenbauart optimale Verdichschnittskonturen beider Bauteile (G₁, K₁, G... K.,, tung zu erreichen und dabei die bekannten Schwierig-G₃, K₃) die Form von Parallelkunen zur Tro- keiten der Abdichtung zu vermeiden,
choide (T₁, 7... T₃) und deren Hüllkurve (H₁, Η_Λ) Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, haben, wovon die Parallelkurve (G₁, K.„ K₉) der daß die Querschnittskonturen beider Bauteile die Hüllkurve zwischen der Trochoide (T₁, T.,, T₃) 20 Form von Parallelkunen zur Trochoide und deren und ihrer Parallelkurve (K₁, G₂, G₃) angeordnet Hüllkurve haben, wovon die Parallelkurve der Hüllist, und daß der Schnittpunkt (S) von Trochoide kurve zwischen der Trochoide und ihrer Parallel- (T₁, T₁. T₃) und Hüllkurve (//;, Zf₁) zusammen- kurve angeordnet ist, und daß der Schnittpunkt von fällt mit dem Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Trochoide und Hüllkurve zusammenfällt mit dem Kontur der radialen Dichtleiste (D). 25 Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Kontur der

2. Rotationskolbenmaschine der Trochoiden- radialen Dichtleiste.

bauart mit innerer Hüllkurve nach Anspnich 1, Dabei ist also der Abstand der zur Trochoide

dadurch gek inzeichnet, daß beide Parallelkur- Uquidistant verlaufenden Parallelkurve größer als der

ven (K.,, G.„ K₃, G₃) radial außerhalb der Tro- Abstand der zur Hüllkurve äquidistant verlaufenden choide (T.,, T₃) bzw. deren Hüllkurve (H₁) ver- 30 Parallelkurve und der Radius der kreisbogenförmigen

laufen. Kontur der radialen Dichtleiste entspricht dem größe-

3. Rotationskolbenmaschine der Trochoiden- ren der beiden äquidistanten Abstände des Parallelbauart mit äußerer Hüllkurve nach Anspruch 1, kurvenpaares.

dadurch gekennzeichnet, daß beide Parallelkur- Aus der schweizerischen Patentschrift 450 812 ist

ven (K₁, G₁) radial innerhalb der Trochoide (T₁) 35 ein Dichtungssystem für Rotationskolbenmaschinen bzw. deren Hüllkurve (H₃) verlaufen. bekannt, bei dem der Kolben a'.s Parallelkurve zur

Trochoide ausgebildet ist und der Kolben Axialdichtleisten enthält, die in ihrem Verlauf ebenfalls einer

Parallelkurve zur Epitrochoide folgen. Der Kolben-

40 rand ist zu den Axialdichtleisten hin abgeschrägt und die Radialdichtleiste ist in ihrer Querschnittskontur

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolben- dieser Abschrägung angepaßt. Sie legt sich nicht nur maschine der Trochoidenbauart mit zwei von einem an den Kolben, sondern an ihren Enden auch an die Kolben und einem den Kolben umschließenden Man- über die Kolbenseitenfläche herausragenden Axialtel gebildeten Bauteilen, wovon jeweils die Quer- 45 dichtleisten an. Die Radialdichtleiste weist an ihren schnittskontur des einen Bauteiles eine Parallelkurve die Abdichtung vornehmenden Stellen eine kreiszu einer Trochoide darstellt und der Querschnitts- bogenförmige Querschnittskontur auf. Auch hier fällt kontur des anderen Bauteiles eine der Trochoide zu- der Mittelpunkt der Krümmung mit dem Sin ultangeordnete Hüllkurve zugrunde liegt und wovon das punkt der Epitrochoide, d. h. dem Schnittpunkt von letztgenannte Bauteil radiale Dichtleisten aufweist, 50 Trochoide und Hüllkurve, zusammen. Der Krümdie mit kreisbogenförmiger Kontur jeweils am erst- mungsradius der Radialdichtleiste variiert also zwigenannten Bauteil entlanggleiten. sehen einem Minimalwert und einem Maximalwert,

Eine derartige Rotationskolbenmaschine ist aus wobei der Radius jeweils dem Äquidistanten-Abstand der deutschen Offenlegungsschrift 1 426 775 bekannt. der die zugeordnete Lauffläche bildenden Parallel-Bei dieser bekannten Maschine sind für die Bauteile 55 kurve von der exakten Epitrochoide entspricht. Der nicht die geometrisch exakte Trochoide verwendet. Minimalradius entspricht dabei dem Äquidistanten-Hier liegt das Problem zugrunde, die Radialdichtun- Abstund des Kolbens und der Maximalwert dem gen zu verbessern und eine Dichtleiste zu schaffen, Äquidistanten-Abstand der Axialdichtleistc. Diese die ständig mit zwei oder mehr linienförmigen An- Ausbildung stellt eine geschlossene Dichtgrenze zwilagekanten an der zugeordneten Lauffläche anliegt. 60 _scncn den Bauteilen der Maschine her, jedoch hat sie Zu diesem Zweck wird bei der bekannten Maschine keinen Einfluß auf die Ausbildung des Spaltes zwivon der exakten Trochoide ausgehend unter Zu- sehen Mantel und Kolben und dient nicht der Aufgrundelegung eines gleichschenkcligen Dreieckes, gäbe, die mögliche Verdichtung der Maschine zu dessen Spitze sich auf der Trochoide bewegt, eine ab- erhöhen. Die unterschiedlichen Äquidistanten bzw. gewandelte Kurve erzeugt und zu dieser abgewandel- 65 Parallelkurven beziehen sich bei dieser bekannten ten Kurve dann noch eine Parallelkurve gebildet. Der Ausbildung allein auf die Epitrochoide, d. h. auf den Abstand der Parallelkurvc von der abgewandelten Kolben, und nicht auch auf die Hüllkurve,
ivurve entspricht dem Krümmungsradius der Anlage- Fin wesentlicher Gedanke der Erfindung liegt also