DE3318519A1 - External axis rotary piston engine with mesh engagement - Google Patents

External axis rotary piston engine with mesh engagement

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DE3318519A1
DE3318519A1 DE19833318519 DE3318519A DE3318519A1 DE 3318519 A1 DE3318519 A1 DE 3318519A1 DE 19833318519 DE19833318519 DE 19833318519 DE 3318519 A DE3318519 A DE 3318519A DE 3318519 A1 DE3318519 A1 DE 3318519A1
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Albrecht Dr.-Ing. 7994 Langenargen Hartmann
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HARTMANN, ALBRECHT, DR.-ING., 8000 MUENCHEN, DE
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/12—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/20—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with dissimilar tooth forms

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Abstract

An external axis rotary piston engine with mesh engagement has a housing in which a multiple-toothed rotary piston 4 and a shut-off rotor 5 acting in concert with this are pivoted. An inlet port 17 is provided in the housing peripheral wall 16 and an outlet port 19 in at least one of the housing side walls 18. The inlet port 17 is overridden by the tooth-like projections 6 of the rotary piston 4, whilst in order to control the outlet port 19 a control cam 20 is fitted on the opposing end face of the rotary piston 4, which cam has a through hole 21 or 22 after each tooth 6 in the direction of rotation of the piston, which through hole periodically overlaps with the outlet port 19 thereby connecting the working chamber 15 on the compression stroke to the outlet port 19. Otherwise the outlet port 19 is covered by the control cam 20. <IMAGE>

Description

Außenachsige Drehkolbenmaschine mit KämmeingriffExternal rotary piston machine with meshing engagement

Die Erfindung bezieht sich auf eine außenachsige Drehkolbenmaschine mit Kämmeingriff gemäß dem Oberbegriff dee Anspruchs 1. Derartige Maschinen eignen sich z.B. als mechanisch angetriebene Lader für Brennkraftmaschinen.The invention relates to an external-axis rotary piston machine with meshing engagement according to the preamble of claim 1. Such machines are suitable e.g. as a mechanically driven charger for internal combustion engines.

Bei einer bekannten Drehkolbenmaschine dieser Art (siehe z.B DE-OS 19 24 373) ist der Absperrläufer als Drehschieber ausgebildet und dient gleichzeitig zur Steuerung des Einlasses oder des Auslasses. Dadurch ist der Querschnitt der Steueröffnung begrenzt und eine mehrfache Umlenkung der Strömung erforderlich, die zu Verlusten führt, und insbesondere bei hohen Drehzahlen Probleme erwarten läßt.In a known rotary piston machine of this type (see e.g. DE-OS 19 24 373) the shut-off valve is designed as a rotary valve and serves at the same time to control the inlet or the outlet. This makes the cross-section the The control opening is limited and the flow has to be deflected several times leads to losses, and problems can be expected, especially at high speeds.

Außerdem stellt der Ausströmkanal im Absperrläufer ein verhältnismäßig großes Schadvolumen dar.In addition, the outflow channel in the shut-off valve is a proportionate factor large damage volume.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehkolbenmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein nur sehr kleines Schadvolumen hat und bei der die Strömungsverluste so klein wie möglich gehalten werden.The invention is based on the object of a rotary piston machine to create the type mentioned above, which has only a very small damage volume and in which the flow losses are kept as small as possible.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This task is performed by those listed in the characterizing part of claim 1 Features solved.

Bei der vorgeschlagenen Drehkolbenmaschine können große Steuerquerschnitte verwirklicht werden. Aufgrund des Umstandes, daß die Auslaßöffnung in einer Seitenwand des GEhäuses angeordnet ist und von einer mit dem Drehkolben verbundenen Scheibe übersteuert wird, ist das Schadvolumen vernachlässigbar, Auch findet nur eine einmalige Umlenkung der Gasströmung statt, wodurch nur geringe Strömungsverluste auftreten.In the proposed rotary piston machine, large control cross-sections can be used be realized. Due to the fact that the outlet opening in a side wall of the housing and of a disk connected to the rotary piston is overdriven, the harmful volume is negligible, also only takes place once Redirection of the gas flow instead, as a result of which only small flow losses occur.

In den den Absperrschieber aufnehmenden Raum kann nur eine geringe Leckströmung stattfinden. Um ein Verdichten dieser Gasmenge durch den Absperrläufer zu vermeiden, kann der genannte Raum mit dem Auslaß oder mit der sich im Verdichtungstakt befindlichen Arbeitskammer durch einen Rückströmkanal verbunden werden.In the receiving the gate valve space can only a small Take place leakage flow. To compress this amount of gas by the shut-off valve to avoid the said space with the outlet or with the compression stroke located working chamber are connected by a return flow channel.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine außenachsige Drehkolbenmaschine in schematischer Darstellung, und Fig. 2 einen Schnitt entlang Fig. II-II in Fig. 1, wobei der Auslaßkanal um etwa 900 gegenüber der Darstellung von Fig. 1 gedreht gezeigt ist.An embodiment of the invention is hereinafter referred to described on the drawings. It shows: FIG. 1 a cross section through an external axis Rotary piston machine in a schematic representation, and FIG. 2 shows a section along it Fig. II-II in Fig. 1, the outlet channel by about 900 compared to the representation is shown rotated from Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 dargestellt, das einen ersten, im Querschnitt kreisförmigen Innenraum 2 und einen zweiten, ebenfalls im Querschnitt kreisförmigen Innenraum 3 aufweist, die ineinander greifen und von denen der Innenraum 2 einen zentrisch gelagerten Drehkolben 4 und der Innenraum 3 einen zentrisch gelagerten Absperrläufer 5 aufnimmt. Der Drehkolben 4 ist mit zuei zahnartigen Vorsprüngen 6, 6' und der Absperrläufer 5 ist mit einer Aussparung 7 versehen.In Fig. 1, a housing 1 is shown, which has a first, in cross section circular interior space 2 and a second, also circular in cross section Has interior 3, which interlock and of which the interior 2 one centrally mounted rotary piston 4 and the interior 3 a centrally mounted Barrier 5 receives. The rotary piston 4 is with zuei tooth-like projections 6, 6 'and the shut-off valve 5 is provided with a recess 7.

Der Drehkolben 4 wird z.B. durch einen Elektromotor oder durch die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angetrieben und treibt seinerseits über ein Zahnradpaar 8, 9 den Absperrläufer mit der doppelten Drehzahl an. Die Außenkonturen 10 bzw. 11 des Drehkolbens 4 und des Absperrläufers 5 sind so beschaffen, daß sie ständig über einen Dichtungsspalt miteinander bzw. mit den Innenkonturen 12 bzw. 13 der innenräume 2 bzw. 3 zusammenwirken. Auf diese Weise werden zwei Arbeitskammern 14 und 15 geschaffen, die beim Umlauf des Drehkolbens 4 in Drehrichtung D ihr Volumen verändern.The rotary piston 4 is e.g. Crankshaft of an internal combustion engine driven and in turn drives over a Gear pair 8, 9 the shut-off rotor at twice the speed. The outer contours 10 and 11 of the rotary piston 4 and the shut-off rotor 5 are designed so that they constantly via a sealing gap with each other or with the inner contours 12 or 13 of the interiors 2 and 3 interact. In this way there are two working chambers 14 and 15 created their volume as the rotary piston 4 rotates in the direction of rotation D change.

Die Umfangswand 16 des Gehäuses 1 ist mit einem Einlaßkanal 17 versehen und mindestens eine Seitenwand 18 des Gehäuses 1 weist einen Auslaßkanal 19 auf. Der Einlaßkanal 17 ist in Kolbendrehrichtung D nach dem Absperrläufer 5 und der Auslaßkanal 19 ist in der genannten Drehrichtung D vor dem Absperrläufer angeordnet. Der Einlaßkanal 17 wird von den radial äußeren Enden der zahnartigen Vorsprünge 6, 6' üLerstEuert, während zur Steuerung des Auslaßkanals 19 an der gegenüberliegenden Stirnfläche des Drehkolbens eine kreisförmige Scheibe 20 angebracht ist, deren Durchmesser dem größten Durchmesser des Drehkolbens 4 entspricht und die kurz hinter jedem zahnartigen Vorsprung 6,-6' einen Durchbruch 21 bzw. 22 aufweist, dessen Kontur der Kontur des Auslaßkanals 19 entspricht. Beim Umlauf des Drehkolbens 4 kommen die Durchbrüche 21, 22 periodisch mit dem Auslaßkanal 19 in Deckung, während im übrigen der Auslaßkanal 19 lurch die Scheibe 20 abgedeckt ist.The peripheral wall 16 of the housing 1 is provided with an inlet channel 17 and at least one side wall 18 of the housing 1 has an outlet channel 19. The inlet channel 17 is in the direction of piston rotation D after the shut-off valve 5 and the Outlet channel 19 is arranged upstream of the shut-off valve in the direction of rotation D mentioned. The inlet channel 17 is defined by the radially outer ends of the tooth-like projections 6, 6 'üLerstEuert, while to control the outlet channel 19 on the opposite A circular disc 20 is attached to the end face of the rotary piston, the diameter of which corresponds to the largest diameter of the rotary piston 4 and just behind each tooth-like Projection 6, -6 'has an opening 21 or 22, the contour of which corresponds to the contour of the Outlet channel 19 corresponds. When rotating the rotary piston 4, the breakthroughs come 21, 22 periodically coincide with the outlet channel 19, while the rest of the outlet channel 19 is covered by the disc 20.

Tn der in Fig. 1 dargestellten Stellung befindet sich die srteitskammer 14 im Ansaugtakt, während in der Arbeitskamer 15 der Verdichtungstakt vor sich geht. Bei weiterer Drehung des Drehkolbens 4 gelangt der Durchbruch 21 in Deckung mit dem Auslaßkanal 19, so daß das zwischen dem zahnartigen Vorsprung 6' und dem Absperrläufer 5 verdichtpte Medium ohne nennenswerte Strömungsverluste abströmen kann. Da die Maschine mit Spaltdichtung arbeitet, ist nicht zu vermeiden, daß eine geringe Menge des Mediums in nen Innenraum 3 des Absperrläufers 5 gelangt. Um eine Verdichtung dieses Mediums durch den Absperrläufer 5 zu verreiden, ist in der Umfangswand 16 des Gehäuses 1 ein Rückstromkanal 23 vorgesehen, der den Innenraum 3 mit dem Ats-13kanal 19 verbindet. Alternativ kann ein gestrichelt eingezeichneter Rückströmkanal 23' in einer Gehäuseseitnwand vorgesehen werden, wenn in dieser kein Auslaßkanal 19 angeordnet ist und demzufolge auf dieser Seite des Drehkolbens auch keine Scheibe 20 vorgesehen ist.Tn the position shown in Fig. 1 is the srteitskammer 14 in the intake stroke, while the compression stroke is going on in the working chamber 15. With further rotation of the rotary piston 4, the opening 21 comes into congruence with the outlet channel 19, so that between the tooth-like projection 6 'and the shut-off valve 5 compressed medium can flow off without significant flow losses. Since the Machine with gap seal works, a small amount cannot be avoided of the medium enters the interior 3 of the shut-off valve 5. A compression Avoiding this medium through the shut-off valve 5 is in the peripheral wall 16 of the housing 1 a return flow channel 23 is provided, which connects the interior 3 with the Ats-13kanal 19 connects. Alternatively, a return flow channel 23 'drawn in dashed lines be provided in a housing side wall if there is no outlet channel 19 in this arranged is and consequently no disk 20 is provided on this side of the rotary piston is.

Vorzugsweise sind die Konturen des Drehkolbens 4 und des Absperrläufers 5 aus konvex gekrümmten Kreisbogen zusammengesetzt, was die Fertigung und Bearbeitung erleichtert.The contours of the rotary piston 4 and the shut-off rotor are preferred 5 composed of convex curved circular arcs, what the manufacturing and machining relieved.

Drehkolben und Absperrläufer können z.B. aus gezogenem Strangpreßprofil gefertigt werden.Rotary lobes and shut-off runners can, for example, be made from drawn extruded profiles are manufactured.

Selbstverständlich sind viele Abweichungen von dem dargestellten Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können in beiden Seitenwänden des Gehäuses Auslaßkanäle 19 angeordnet werden, in welchem Falle an jeder Stirnfläche des Drehkolbens 4 eine Steuerscheibe 19 vorgesehen wird.It goes without saying that there are many deviations from the exemplary embodiment shown possible without departing from the scope of the invention. In particular, in both Side walls of the housing outlet channels 19 are arranged, in which case on a control disk 19 is provided for each end face of the rotary piston 4.

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Claims (5)

Patentansprüche 1. Außenachsige Drehkolbenmaschine mit Kämmeingriff, mit einem Gehäuse, das sich aus einer Umfangswand und Seitenwänden zusammensetzt und einen mehrzahnigen Drehkolben sowie einen mit diesem zusammenwirkenden Absperrläufer mit einer mit den Zähnen des Drehkolbens korrespondierenden Aussparung aufnimmt, wobei im Gehäuse eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung für das zu fördernde Medium angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einlaßöffnung (17) in der Umfangswand (16) und in Kolhendrehrichtung (D) kurz nach dem Absperrläufer (5) und die AuslaBöffnung (19) in mindestens einer Seitenwand (18) in der genannten Drehrichtung (D) kurz vor dem Absperrläufer.(5) angeordnet sind, und daß der Drehkolben (4) auf der Stirnseite, die der mit einer Auslaßöffnung (19) versehenen Seitenwand (18) gegenüberliegt, eine Scheibe (20) trägt, welche die Stirnfläche der Seitenwand (18) bedeckt und in Kolbendrehrichtung (D) nach jedem Kolbenzahn (6,6') mit einem der Ausfaßöffnung (19) entsprechenden und mit dieser zusammenwirkenden Durchbruch (21,22) versehen ist. Claims 1. Outer-axis rotary piston machine with meshing engagement, with a housing which is composed of a peripheral wall and side walls and a multi-toothed rotary piston and a shut-off valve that interacts with it with a recess corresponding to the teeth of the rotary piston, an inlet and an outlet opening for the medium to be conveyed in the housing are arranged that the inlet opening (17) in the peripheral wall (16) and in the direction of rotation of the piston (D) shortly after the shut-off valve (5) and the outlet opening (19) in at least one side wall (18) in the aforesaid Direction of rotation (D) are arranged just before the shut-off valve (5), and that the rotary piston (4) on the end face, that of the side wall provided with an outlet opening (19) (18) opposite, a disk (20) carries which the end face of the side wall (18) and in the direction of piston rotation (D) after each piston tooth (6,6 ') with a the opening (19) corresponding to and cooperating with the opening (21,22) is provided. 2. Außenachsige Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Absperrläufer (5) aufnehmende Raum (3) mit dem Auslaßkanal (19) durch einen Rückströmkanal (23) verbunden ist.2. External-axis rotary piston machine according to claim 1, characterized in that that the shut-off valve (5) receiving space (3) with the outlet channel (19) through a return flow channel (23) is connected. 3. Außenachsige Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Absperrläufer (5) aufnehmende Raum (3) mit der im Verdichtungstakt befindlichen Kammer (15) durch einen Rückströmkanal (23') in Verbindung steht..3. External-axis rotary piston machine according to claim 1, characterized in that that the shut-off valve (5) receiving space (3) with that located in the compression stroke Chamber (15) communicates through a return flow channel (23 '). 4. Außenachsige Drehkolbenmaschine nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückströmkanal (.23) in.4. Outer-axis rotary piston machine according to claim 2 and 3, characterized characterized in that the return flow channel (.23) in. der Umfangswand (16) des Gehäuses (1) angeordnet ist. the peripheral wall (16) of the housing (1) is arranged. 5. ÅuBenachsige Drehkolbenmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Seitenwand (18) mit einer Auslaßöffnung (19) versehen ist und daß der Rückströmkanal (23') in der anderen Seitenwand angeordnet ist.5. ÅuBenachsige rotary piston machine according to claim 2 or 3, characterized characterized in that only one side wall (18) is provided with an outlet opening (19) is and that the return flow channel (23 ') is arranged in the other side wall. o. Åußenachsige Drehkolbenmaschine nach einem oder mehreren -Er vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Hie Konturen des Drehkolbens (4) und des Absperrläufers ;S) aus konvex gekrümmten Kreisbogen zusammengesetzt sind.o. External-axis rotary piston machine according to one or more of the preceding -Er Claims, characterized in that the contours of the rotary piston (4) and the Shut-off rotor; S) are composed of convexly curved circular arcs.
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