DE2265118A1

DE2265118A1 - Compressor with cylinder rotor - has extended intake chamber on stator connected with cylinder over half circle rotor rotation

Info

Publication number: DE2265118A1
Application number: DE19722265118
Authority: DE
Inventors: Walter Franke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-30
Filing date: 1972-09-30
Publication date: 1976-06-10

Abstract

The compressor has a rotor which forms the cylinder and is supported so that it can turn about a central axis in the stator which has suction and outlet orifices. The rotor has four cylinders and into these a fixed shaft projects. This shaft is arranged eccentrically to the axis of rotation of the rotor and carries a block which projects into a crank guide on at least one piston. There is a peripherally extended intake chamber on the stator and over almost 180 deg. of rotor rotation this chamber is connected with a cylinder.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor mit einem die Zylinder bildenden Rotor, der um eine zentrische Achse verdrehbar im Ansaug- und Ausstoßöffnungen aufweisenden Stator gelagert ist und vier Zylinder aufweist und in den eine exzentrisch zur Drehachse des Rotors angeordnete, feststehende Achse hineinragt, die wenigstens einen Stein trägt, der in eine Kurbelschleife an wenigstens einem Kolben hineinragt.The invention relates to a compressor with a rotor forming the cylinder, which can be rotated about a central axis in the Is mounted suction and discharge openings having stator and has four cylinders and into which protrudes a stationary axis arranged eccentrically to the axis of rotation of the rotor, which carries at least one stone that protrudes into a crank loop on at least one piston.

Bei Kompressoren besteht ein Problem darin, daß nicht nur die Antriebsleistung durch herkömmliche Maschinenbauweisen ungünstig hoch ist und gewisse Stöße überwinden muß, sondern daß auch Erwärmungsprobleme auftreten, weil bei der Kompression von Luft eine Temperaturerhöhung stattfindet. Aus beiden Gründen sind daher Kolbenkompressoren bekannter Ausführungen in ihrer Leistung mehr oder weniger beschränkt.A problem with compressors is that not only the drive power is unfavorable due to conventional machine designs is high and must overcome certain shocks, but that heating problems also occur because of the compression a temperature increase takes place from air. For both reasons, piston compressors of known designs are therefore in their performance more or less limited.

Man ist deshalb auf andereThat's why one is on top of others

KompressorausführungenCompressor versions

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übergegangen, muß dabei aber auf Drehzahlen gehen, die abgesehen vom Wirkungsgrad, zu erheblicher Geräuschbildung führen.passed over, but must go to speeds that, apart from the efficiency, lead to considerable noise.

Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß sogenannte Drehkolben-Verbrennungskraftmaschinen bekannt sind, bei denen sich eine Zylinderbaugruppe um eine zentrische Abtriebswelle dreht, wobei eine exzentrisch dazu angeordnete Steuerachse mit Kolbenstangenbaugruppen zusammenwirkt, um jeweils vier um 9o gegeneinander versetzte Kolben in entsprechender Weise anzutreiben (PR-PS 798 519 bzw. FR-PS 1 068 o8o).It should also be noted that so-called rotary piston internal combustion engines are known in which a cylinder assembly rotates around a central output shaft, wherein an eccentrically arranged control axis cooperates with piston rod assemblies, each by four by 9o against each other to drive offset pistons in a corresponding manner (PR-PS 798 519 or FR-PS 1 068 o8o).

Dieser Aufbau hat infolge seiner Einfachheit wesentliche Vorteile. Bei der Ausführung nach der PR-PS 798 519 wird der Stator von verhältnismäßig engen Ein- und Auslaßkanälen durchsetzt, die in Umfangsrichtung eine weitaus geringere Erstreckung haben, als einem Zylinderdurchmesser entspricht. Auch auf die Maschine nach der PR-PS 1 068 080 trifft dieses zu, wobei insbesondere die Ansaugöffnung einen geringeren Querschnitt als die Auslaßöffnung aufweist.This structure has significant advantages due to its simplicity. In the design according to PR-PS 798 519, the stator is penetrated by relatively narrow inlet and outlet channels, which have a much smaller extent in the circumferential direction than corresponds to a cylinder diameter. Also on the machine according to PR-PS 1 068 080 this applies, with the intake opening in particular having a smaller cross-section than the outlet opening having.

Aus der DAS 1 ooo o29 ist eine als Drehkolbenmaschine bezeichnete Maschine bekannt, die auch als Kompressor arbeiten kann, aber nach einem anderen Prinzip arbeitet und einen komplizierten Aufbau aufweist und somit erhebliche Leistung verbraucht.A machine known as a rotary piston machine, which can also work as a compressor, is known from DAS 1 000 O29 works according to a different principle and has a complicated structure and thus consumes considerable power.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor zu schaffen, welcher in einer Grundausführung für Ansaug- und Kompressionsverhältnisse je nach gewählter Drehzahl besonders günstige Bedingungen schafft, vorzugsweise aber eine gegenüber bekannten Kompressorausführungen weitaus erhöhte Leistung aufweist, wobei insbesondere eine ruhige und weitestgehend geräuscharme Ansaugung beabsichtigt ist.The invention is based on the object of creating a compressor which, in a basic version, is suitable for suction and compression ratios Depending on the selected speed, it creates particularly favorable conditions, but preferably one compared to known ones Compressor designs have a much higher performance, in particular, a quiet and largely silent suction is intended.

Diese Aufgabe wird durch eine anfangs angegebene Maschinenaus-This task is carried out by a machine specification specified at the beginning.

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führung für einen Kompressor dadurch gelöst, daß an dem Stator ein in Umfangsrichtung langgestreckter Ansaugraum vorgesehen ist und daß ein Zylinder über fast I8o° Rotordrehung mit der langgestreckten Ansaugöffnung in Verbindung steht. Der für einen Kompressor gewählte Aufbau der Maschine mit hin- und hergehenden Kolben und einer als Rotor umlaufenden Zylinderbaugruppe benötigt zunächst keine Ventile. Die erfindungsgemäß vorgesehene Verbindung des Zylinders mit der Ansaugöffnung über einen großen Drehbereich gewährleistet bei geräuscharmer Ansaugung auch eine möglichst vollständige Füllung. Die Erwärmung des zu komprimierenden Mediums wird gering gehalten. Eine zur Bewegungsrichtung des jeweiligen Kolbens schräge Ausführung der Kurbelschleife ergibt nicht nur eine günstigere Totpunktüberwindung, sondern bei der Ausführung als Kompressor in der eingangs angegebenen Form hinsichtlich der Quartale der Rotordrehung eine Verlagerung der Umkehrpunkte und eine verschiedene Hubcharakteristik vor und hinter diesen, so daß bestimmte Ansaug- und KompressionsCharakteristiken erreichbar sind. Durch die Ausführung als Maschine mit umlaufender Zylinderbaugruppe sind gerade in Verbindung mit der gewählten Hubcharakteristik besonders günstige Ausgestaltungen hinsichtlich der Erstreckung der öffnungen in Umfangsrichtung des Stators und/oder der Winkelstellung zueinander möglich.leadership for a compressor solved that on the stator a suction chamber elongated in the circumferential direction is provided and that a cylinder rotates almost 180 ° with the rotor elongated suction opening is in communication. The construction of the machine chosen for a compressor with reciprocating Pistons and a cylinder assembly rotating as a rotor initially do not require any valves. The inventively provided Connection of the cylinder to the suction opening over a large range of rotation also ensures a low-noise suction as complete a filling as possible. The heating of the to be compressed Medium is kept low. A design of the crank loop that is inclined to the direction of movement of the respective piston results not only a more favorable dead center overcoming, but also with the execution as a compressor in the form indicated at the beginning with regard to the quarters of the rotor rotation, a shift in the reversal points and a different stroke characteristic in front of and behind these, so that certain suction and compression characteristics can be achieved. By running it as a machine with revolving cylinder assemblies are particularly favorable configurations in connection with the selected stroke characteristics possible with regard to the extent of the openings in the circumferential direction of the stator and / or the angular position to one another.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in the following on the basis of exemplary embodiments in the drawing. In the drawing show:

Fig. 1 : eine Seitenansicht einer Drehkdbenmaschine mit vier Zylinderkolbenanordnungen im Schnitt,1: a side view of a rotary piston machine with four cylinder piston arrangements on average,

Fig. 2 : einen Schnitt längs der Linie II - II durch Fig. 1.FIG. 2: a section along the line II - II through FIG. 1.

Die Ausfuhrungsform nach den Fig. 1 und 2 zeigt die bevorzugteThe embodiment according to FIGS. 1 and 2 shows the preferred one

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Ausbildung als Drehkolbenmaschine mit einem Stator 1, welcher eine nach innen zylindrische Wand 2 hat, die außen mit Kühlrippen versehen sein kann. In. diesem Stator ist ein im ganzen mit 3 bezeichneter Rotor verdrehbar, und zwar um eine zentrisch zur innen zylindrischen Wand des Stators angeordnete Lagerung aus den Lagern 4, 5· An einem durch die Lagerung 4 herausgeführten Wellenzapfen 6 ist ein Antriebsmittel, beispielsweise ein Zahnrad 7, angeordnet.Training as a rotary piston machine with a stator 1, which has an inwardly cylindrical wall 2, the outside with cooling fins can be provided. In. this stator is a whole with 3 designated rotor rotatable, about a centric to bearing arranged on the inside cylindrical wall of the stator from the bearings 4, 5 A drive means, for example a gear wheel 7, is arranged on the shaft journal 6.

Durch den hohl ausgeführten Lagerzapfen 8 am Lager 5 ist zentrisch eine Achse 9 geführt, die an der Außenseite des Stators 1 durch Verriegelungsmittel Io drehfest angeordnet ist. Die Achse ist im Inneren abgekröpft und bildet eine exzentrisch zu den Lagern 4, 5 angeordnete feststehende Achse 11, auf welcher Steine 12, 13 angeordnet sind, die in Kurbelschleifen I¹+, 15 geführt sind. An diesen Kurbelschleifen sind starr Kolbenstangen 16, 17 bzw. 18, 19 von Kolben 2o, 21, 22, 23 angeordnet. In der Zeichnung ist angedeutet, wie die Kurbelschleifen durch die Kurbelzapfen und die Steine geschmiert werden können. Eine solche Schmierung ist zweckmäßig, wobei dann allerdings auch die Achse 9 in Fig. 2 mit einer Bohrung zur Einführung des Schmiermittels ausgeführt ist. In Fig. 1 ist eine bestimmte Stellung der Kolben in den Zylinderräumen innerhalb der zylindrischen Wand gezeigt. Diese Zylinderräume werden durch Wandteile 24, 25, 26, 27 des Rotors 3 gebildet. Diese Zylinderräume laufen also mit um. Bei der gezeigten Stellung in Fig. 1 ist erkennbar, daß der Kolben 2o etwa in seinem oberen und der Kolben 21 etwa in seinem unteren Umkehrpunkt angeordnet sind. Dieses trifft, .—esee, nicht genau den Zustand. Anhand der Kolben 22, 23 ist aber weiterhin erkennbar, daß bei der gezeichneten Mittelstellung der Kolben 23 weiter in seinen Zylinderraum nach außen geführt ist als der Kolben 22. Diese Unterschiede ergeben sich aufgrund der schrägen Anordnung der Kurbelschleifen 14, 15.Through the hollow bearing journal 8 on the bearing 5, an axis 9 is guided centrally, which is arranged non-rotatably on the outside of the stator 1 by locking means Io. The axis is cranked on the inside and forms a stationary axis 11 which is arranged eccentrically to the bearings 4, 5 and on which stones 12, 13 are arranged, which ^{are guided in crank loops I 1} +, 15. Rigid piston rods 16, 17 and 18, 19 of pistons 20, 21, 22, 23 are arranged on these crank loops. In the drawing it is indicated how the crank loops can be lubricated by the crank pins and the stones. Such lubrication is expedient, in which case, however, the axis 9 in FIG. 2 is also designed with a bore for introducing the lubricant. In Fig. 1 a certain position of the pistons in the cylinder spaces within the cylindrical wall is shown. These cylinder spaces are formed by wall parts 24, 25, 26, 27 of the rotor 3. These cylinder spaces also run around. In the position shown in Fig. 1 it can be seen that the piston 2o are arranged approximately in its upper reversal point and the piston 21 approximately in its lower reversal point. This hits,. — Esee, not exactly the condition. Using the pistons 22, 23, however, it can still be seen that, in the center position shown, the piston 23 is guided further out into its cylinder space than the piston 22. These differences arise due to the inclined arrangement of the crank loops 14, 15.

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Aus Pig. 2 ist erkennbar, daß die Kolbenstangen l6, 17 zur Kurbelschleife 15 hin seitlich abgekröpft sind (35), während die anderen Kolbenstangen 18, 19 eine entsprechend gegensinnige Abkröpfung zur Kurbelschleife 14 haben oder die Zylinder können entsprechend des Durchmessers der Kolbenstangen seitlich zueinander versetzt vorgesehen werden. Dann entfällt eine Abkröpfung der Kolbenstangen und die Kurbelschleifen sind unmittelbar nebeneinander, gegebenenfalls auch aneinander angeordnet.From Pig. 2 it can be seen that the piston rods l6, 17 are bent laterally towards the slider crank 15 (35), while the other piston rods 18, 19 have a corresponding bend in opposite directions to the crank loop 14 or the cylinders can be provided laterally offset from one another according to the diameter of the piston rods. Then there is no offset the piston rods and the crank loops are arranged directly next to one another, optionally also next to one another.

Der Motor 3 ist an seinem äußeren Umfang mit Dichtungen 36, 37 versehen. Die Kolben sind mittels nicht näher bezeichneter selbstschmierend ausgeführter Kolbenringe geführt. Die Zylinder siid nach unten durch Zylinderböden 38, 39, 4o, ¹Il abgeschlossen, durch welche mit Dichtungsanordnungen versehene Durchführungen 42, 43, 44, 45 mit Gleitbuchsen für die Kolbenstangen geführt sind. Diese Durchführungen können so lang ausgeführt sein, daß die im Mittelraum mit öldunst versehenen Kolbenstangenabschnitte nicht durch die Gesamtlänge der abgedichteten Durchführungen 42 bis 45 in die Zylinderräume gelangen.The motor 3 is provided with seals 36, 37 on its outer periphery. The pistons are guided by means of unspecified self-lubricating piston rings. The cylinder siid downwardly by cylinder bases 38, 39, 4o, completed ¹ Il through which is provided with sealing arrangements bushings 42, 43, 44 are guided with sliding bushes 45 for the piston rods. These passages can be made so long that the piston rod sections provided with oil vapor in the central space do not pass through the entire length of the sealed passages 42 to 45 into the cylinder spaces.

Durch die Zylinderböden 38 bis 41 bilden sich zusätzliche Kompressionsräume, welche entweder durch die Durchführungen zugänglich sein können oder durch ein beispielsweise in den Zylinderboden 38 eingesetztes als Rückschlagventil ausgeführtes Saugventil 46, das unter Pederbelastung zum Zylinderraum 2 öffnet. Solche Ventile können an jedem Zylinderboden jeder Ausführung angeordnet sein.The cylinder bottoms 38 to 41 create additional compression spaces, which can be accessible either through the feedthroughs or, for example, in the cylinder base 38 used as a check valve designed suction valve 46, which opens to the cylinder chamber 2 under Peder load. Such valves can be arranged on each cylinder base of any design.

Bezüglich der Fig. 1 wird bemerkt, daß die zylindrische Wand 2 in einem Bereich bei 47 über den Winkel von 9o° offen ist und in eine durch die Wand 48 nach außen abgeschlossene Kammer 49 mündet, an der ein Ansaugstutzen 5o angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine große Saugzeit. Diese Bemessung ist bei einerWith reference to FIG. 1, it is noted that the cylindrical wall 2 is open in an area at 47 over the angle of 90 ° and into a chamber 49 closed off to the outside by the wall 48 opens, on which an intake port 5o is arranged. This results in a long suction time. This dimensioning is for a

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Vierkolben- oder Zylindermaschine zweckmäßig. Bei einer entsprechend ausgeführten Maschine, beispielsweise mit sechs Zylindern und Kolben, würde eine solche Erstreckung etwa 5o° max. betragen.Four-piston or cylinder machine appropriate. With a corresponding Executed machine, for example with six cylinders and pistons, such an extension would be about 50 ° max. be.

Es ist erkennbar, daß zwischen benachbarten Zylindern nach außen an der Statorwand 2 schleifende Dichtungen angeordnet sind, die die benachbarten Zylinder voneinander abdichten. In Fig. 1 oben ist links von der Mittelsenkrechten der Ausstoßstutzen 51 angeordnet. Nach Fig. 1 ist eine Rotordrehrichtung im Uhrzeigersinn vorgesehen. Der Ausstoß wird dabei verhältnismäßig kräftig eingeleitet. Die Ausstoßöffnung 51 ist im Sinne der Verlagerung des oberen Umkehrpunktes oder Totpunktes versetzt als um einen anderen Winkel als 9o° zur Mittelachse der Anaugkammer **9 angeordnet. Je stärker die Nagung der Kurbelschleife zu den zugeordneten Kolbenstangen ist, ein um so schnellerer Ausstoß findet statt.-It can be seen that between adjacent cylinders to the outside of the stator wall 2 rubbing seals are arranged, which seal the adjacent cylinders from one another. In Fig. 1 above, the discharge nozzle 51 is arranged to the left of the vertical center line. According to Fig. 1, a clockwise direction of rotation of the rotor is provided. The discharge is initiated relatively powerfully. The discharge opening 51 is offset in the sense of the displacement of the upper reversal point or dead center than by an angle other than 90 ° to the central axis of the suction chamber ** 9. The stronger the nagging of the crank loop to the assigned piston rods, the faster the ejection takes place.

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Claims

Applicant: Walter Pranke, Seevetal 3

Lawyer file: 5o3o

Claim

Compressor with a rotor that forms the cylinder and rotates around a central axis in the suction and discharge openings having stator is mounted and has four cylinders and in the one eccentric to the axis of rotation of the rotor arranged, fixed axis protrudes, which carries at least one stone, which is in a crank loop protrudes on at least one piston, characterized in that on the stator one in the circumferential direction elongated suction chamber (49) is provided and that a cylinder rotates almost l8o ° with the elongated Suction opening is in communication.

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