DE3541822A1 - Verdraengermaschine mit umlaufenden schiebern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der altbekannten Verdrängermaschine mit umlaufenden Schiebern. Dabei sollen die mechanischen Verluste, die durch Reibung entstehen, vermindert, die Abdichtung der einzelnen, durch die umlaufen­ den Schieber getrennten Kammern verbessert und die Abführung der beim Arbeitsprozess entstehenden Wärme erleichtert werden.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß die Schieber aus frei beweglichen Rollen bestehen, die sich einerseits unter dem Einfluss der Fliehkraft auf der ge­ krümmten Innenfläche des Stators abwälzen, andererseits durch das zwischen den Rollen und Führungsflächen der Aussparungen im Rotor vorgesehene Spiel, durch den auf die Rollen wirkenden Differenzdruck des geförderten Mediums auf der einen oder der anderen Führungsfläche der Aus­ sparungen im Rotor abdichtend gleiten.

Der Aufbau und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine wird anhand der Abbildungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt nach der Linie 1-1 in Fig. 2.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1, für eine Verdrängermaschine, die bei Drehung des Rotors 3 im Uhrzeigersinn als Verdichter - im Gegenuhrzeigersinn als Entspannungsmaschine wirkt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Rotor 3 in dem Statorgehäuse 4 mit seitlich ebenen Wänden exzentrisch ge­ lagert. Die Aussparungen 14 mit den Führungsflächen 13 nehmen in sich die frei beweglichen Rollen 5 auf, die durch das vorgesehene Spiel 12, während ihres Umlaufes mit dem Rotor 3 in ihrer jeweiligen Lage durch die auf sie wirkenden Kräfte, also durch Fliehkraft und durch Differenzdruck des geförderten Mediums eindeutig bestimmt sind.

Die in Fig. 1 dargestellten Ein- und Auslassöffnungen 21 und 22 können ähnlich wie die in Fig. 3 durch gestrichelte Linienzüge dargestellten Öffnungen 23 und 24 in den Seiten­ wänden des Statorgehäuses 4 mit kleinem Abstand von der Lauffläche der Rollen angeordnet werden, so daß sich hier ein beständiger, in sich geschlossener Ölfilm ausbilden kann.

In Fig. 3 ist in etwas schematisierter Darstellung der Querschnitt einer Verdrängermaschine mit 8 Rollen 6, die in einem elliptischen Statorgehäuse 11 mit den seitlichen Aus- und Einlassöffnungen 23 und 24 gezeigt.

Aus der Zeichnung ist weiterhin die Lage einer Zünd­ kerze und/oder Einspritzdüse 25 sowie die zur seit­ lichen Abdichtung im Rotor eingearbeiteten schmalen Ver­ tiefungen 20, die zur Aufnahme von geraden und gekrümmten Dichtleisten bestimmt sind. Die letzteren können sowohl durch in der Zeichnung nicht dargestellte Federn, wie auch durch magnetische Wirkung gegen die ebenen Seitenflächen des Statorgehäuses angepresst werden.

Bei dem Betrieb der Verdrängermaschine nach Fig. 3 als Verbrennungskaftmaschine dreht sich der Rotor mit seinen 8 Rollen entgegen dem Uhrzeigersinn in dem elliptischen Statorgehäuse 11. Dann wird die Luft- oder das Luft- Brennstoff-Gemisch über die Öffnungen 24 in den ebenen Seitenwänden des Statorgehäuses angesaugt und verdichtet.

Erreicht das zwischen den Rollen, den Aussparungen in dem Rotor und der elliptischen Innenfläche des Stators verdichtete Gemisch den Ort 25 der Zünd- oder auch Glüh­ kerze, beginnt der Verbrennungsprozess. Die Brenngase entspannen sich arbeitleistend zwischen den Rollen, bis sie anschliessend über die Öffnungen 23 austreten.

Da aus baulichen Gründen kein höheres Verdichtungsver­ hältnis als 1 : 9 erreicht werden kann, läßt sich der Selbstzünderprozess nach Rudolf Diesel nur erreichen, wenn die durch die Öffnungen 24 eintretende Luft auf wenigstens 2 Bar verdichtet ist.

Dies kann durch eine auf der gleichen Welle sitzende Verdrängermaschine nach Fig. 1 und 2 erfolgen. Zur Erhöhung des thermodynamischen Wirkungsgrades ist es möglich, die in diesem Fall noch unter höherem Druck stehenden, aus den Öffnungen 23 austretenden Gase in einer weiteren, nachgeschalteten Verdrängermaschine nach Fig. 1 und 2 weiter auf etwa Atmosphärendruck zu ent­ spannen.

Nach Fig. 4 sind die Rollen 5 und 6 in den Darstellungen nach Fig. 1, 2 und 3 in mehrere auf einer gemeinsamen Achse 15 unabhängig voneinander drehbare Rollen 7, 8, 9 und 10 unterteilt. Dabei besitzen die Rollen 7 und 10 einen geringfügig grösseren Durchmesser als die Rollen 8 und 9. Auf den ebenen Führungsflächen 13 in Rotor 3 (siehe Fig. 1), liegen deshalb nur die Stützrollen 7 und 10 auf, während die Laufrollen 8 und 9 berührungslos an den Führungsflächen 13, allerdings in ausserordentlich kleinem Abstand vorbei­ laufen.

In Fig. 5 ist ein Ausschnitt des Statorgehäuses nebst den auf der gekrümmten Fläche laufenden Rollen dargestellt. Die Laufbahn 16 besitzt rechts und links zwei Abtreppungen 17 und 18, die so tief sind, daß nur die Laufrollen 8 und 9 unter dem Einfluss der Fliehkraft und dem herrschenden Druck des geförderten Mediums fest aufliegen und abrollen.

Die Stützrollen 7 und 10 hingegen, laufen trotz ihrer gegenüber den Laufrollen 8 und 9 grösseren Durchmesser an den Abtreppungen 17 und 18 der gekrümmten Lauffläche 16 berührungslos in so geringem Abstand vorbei, daß dies zeichnerisch nicht mehr dargestellt werden kann.

Zur besseren seitlichen Abdichtung und zur Wärmeab­ leitung an das gekühlte Statorgehäuse werden, wie aus Fig. 4 ersichtlich, die auf der Welle 15 rotierenden Rollen 7, 8, 9 und 10 durch eine Feder 19 so auseinander­ gedrückt, daß die Stirnflächen der Rollen 7 und 10 mit geringem Anpressdruck auf den ebenen Seitenflächen des Statorgehäuses gleiten.

An Stelle der in Fig. 4 dargestellten Gleitlagerung der Rollen 7, 8, 9 und 10 auf der Welle 15 kann natürlich auch eine Lagerung mit Wälzlagern vorgenommen werden.

Claims (8)

1. Verdrängermaschine mit umlaufenden Schiebern, bei welcher in einem zylindrischen Rotor geführte Schieber exzentrisch in einem zylindrischen oder zentrisch in einem elliptischen Statorgehäuse rotieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber aus frei beweglichen, zylindrischen Rollen 5, 6, 7, 8, 9, 10 bestehen, die sich einerseits auf der gekrümmten Innenfläche des Stators 4, 11 abwälzen, andererseits durch das vorgesehene Spiel 12 zwischen den Rollen 5, 6, 7, 8, 9, 10 und den Führungsflächen 13 der Aussparungen 14 im Rotor 3, je nach dem herrschenden, auf die Rollen wirkenden Differenz­ druck des geförderten Mediums auf der einen oder anderen Führungsfläche 13 der Aussparungen 14 abdichtend gleiten.

2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen 5 in mehrere auf einer gemeinsamen Achse 15 unabhängig voneinander drehbare Rollen 7, 8, 9, 10 unterteilt sind und durch Abstufung der Rollendurchmesser sowie durch Abtreppung der Wälzbahnen ein Teil dieser Rollen, die sogenannten "Laufrollen" 8, 9, sich auf der gekrümmten Innenwandfläche des Stators 16, die übrigen Rollen 7, 10, die sogenannten "Stützrollen" sich nur auf den Führungs­ flächen 13 der Aussparungen 14 im Rotor 5 abwälzen und die Laufrollen 8, 9 in sehr kleinem Abstand an den Führungsflächen 13 der Aussparungen 14 im Rotor 3, die Stützrollen 7, 10 in ebenfalls sehr kleinem Abstand an den gekrümmten Innenwandflächen 17, 18 des Stators be­ rührungslos vorbeilaufen.

3. Verdrängermaschine nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftschlüssige Abwälzen der Lauf- und Stützrollen auf ihren verschiedenen Wälz­ bahnen durch verschiedene Rollendurchmesser und/oder durch verschiedene Profilierung (Abtreppung) der Wälz­ bahnen erfolgt.

4. Verdrängermaschine nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus zwei oder mehreren Teil­ stücken bestehenden Rollen durch Federn 19 in axialer Richtung gegen die beiden, das Statorgehäuse seitlich abschliessenden ebenen Flächen angepresst sind und mit ihren kreisförmigen, ebenen Stirnflächen auf den ebenen Seitenflächen des Statorgehäuses abdichtend gleiten.

5. Verdrängermaschine nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eingearbeitete schmale Vertiefungen besitzt, in denen schmale Leisten 20 beweglich angeordnet sind, die mit geringem Anpress­ druck abdichtend auf den ebenen Seitenflächen des Statorgehäuses gleiten.

6. Verdrängermaschine nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der geringe Anpressdruck der Dicht­ leisten 20, außer durch Federn auch durch Permanent­ magnetisierung der aufeinander gleitenden Teile erfolgt.

7. Verdrängermaschine nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anwendung als Verbrennungs­ kraftmaschine die Zündung und/oder die Brennstoffein­ spritzung 25, von einer oder von beiden ebenen Seiten­ flächen des Statorgehäuses aus erfolgt.

8. Verdrängermaschine nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus- und Einlassöffnungen 23 und 24 in einer oder beiden der ebenen Seitenwand­ flächen des Statorgehäuses in einem kleinen Abstand von der gekrümmten Innenfläche des Statorgehäuses an­ geordnet sind und dadurch dessen Lauffläche für die Rollen ständig mit einem Schmierölfilm bedeckt bleibt.