DE3712850A1

DE3712850A1 - Rotary engine

Info

Publication number: DE3712850A1
Application number: DE19873712850
Authority: DE
Inventors: Thies Eggers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1988-11-03

Abstract

A rotary engine, the piston of which, edged by a number of identical profile curves, divides a number of chambers equal to the number of profile curves inside a stator chamber, with uniform chamber division in the circumferential direction, with an inlet and an outlet into the stator chamber and with a radial slide valve between inlet and outlet. The technical problem is to design such a rotary engine so that the radial slide valve can be actuated essentially without loss of work. Two cylinder chambers (2) each with a rotary piston (4, 5) are arranged in series in an axial direction. The two rotary pistons (4, 5) are staggered in a circumferential direction by half the chamber division. The profile curves (8) of the rotary pistons (4, 5) are designed in such a way that in the circumferential direction the rise of one profile curve is equal to the fall of the corresponding profile curve of the adjacent rotary piston and vice versa. The two radial slide valves (17, 18) are guided in shoulders of a hydraulic chamber (21). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine, deren durch eine Anzahl gleicher Profilkurven berandeter Kolben innerhalb eines Stator raumes eine der Anzahl der Profilkurven gleiche Anzahl von Kammern mit gleicher Kammerteilung in Umfangsrichtung abteilt, mit einem Ein laß und einem Auslaß in den Statorraum und mit einem radialen Schie ber zwischen Einlaß und Auslaß.The invention relates to a rotary piston machine, the by a Number of identical profile curves for bounded pistons within a stator a number of chambers equal to the number of profile curves with the same chamber division in the circumferential direction, with an on let and an outlet into the stator and with a radial shoot over between inlet and outlet.

Eine derartige Drehkolbenmaschine ist als Pumpe sowie als Motor einsetzbar. Als Pumpe dient eine solche Drehkolbenmaschine insbesonde re zur Förderung viskoser oder stückiger Produkte wie Milch, Sahne, Quark, Fruchtzubereitungen. Die Pumpe arbeitet als Verdrängerpumpe mit geringen Scherkräften.Such a rotary lobe machine is used as a pump and as a motor applicable. Such a rotary lobe machine serves in particular as a pump to promote viscous or lumpy products such as milk, cream, Quark, fruit preparations. The pump works as a positive displacement pump with low shear forces.

Der radiale Schieber dichtet den Einlaß gegenüber dem Auslaß und somit die Niederdruckseite gegenüber der Hochdruckseite ab. Dieser Schieber ist bei einer solchen Drehkolbenmaschine einem hohen Ver schleiß unterworfen und ist ein kritisches Bauteil. Insbesondere bei großen Kammern innerhalb des Stators oder des Zylindergehäuses ist der radiale Hub des Schiebers vergleichsweise groß. Auch die Geschwin digkeit der Schieberverstellung ist groß, da die Profilkurven teilwei se eine große Steigung haben. Der radiale Schieber wird bei der Au wärtsbewegung gegen die Wirkung einer Federkraft oder eines anderen Kraftspeichers verschoben. Hierbei muß eine erhebliche Kraft für die Spannung der Feder bzw. für den Kraftspeicher aufgewandt werden. Auf der Profilkurve mit entgegengesetzter Steigung geht diese Kraft weit gehend ungenutzt verloren. Diese Kraft erzeugt zudem Reaktionskräfte und führt zu hoher Reibung und Verlustarbeit.The radial slide seals the inlet from the outlet and thus the low pressure side opposite the high pressure side. This Slider is a high Ver in such a rotary engine subject to wear and is a critical component. Especially at large chambers inside the stator or the cylinder housing the radial stroke of the slide is comparatively large. The speed too slider adjustment is great because the profile curves are partly they have a steep slope. The radial slide is at the Au upward movement against the action of a spring force or another Lift mechanism moved. This requires considerable force for the Tension of the spring or for the energy accumulator. On this force goes far on the profile curve with the opposite slope lost unused. This force also creates reaction forces and leads to high friction and loss of work.

Aufgabe der Erfindung ist eine solche Ausbildung einer Drehkol benmaschine, daß der radiale Schieber im wesentlichen ohne Verlustar beit betätigt werden kann.The object of the invention is such a design of a rotary piston benmaschine that the radial slide substantially without loss ar can be operated.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:This object is achieved according to the invention by the following features solved:

a) in the axial direction are two cylinder chambers, each with a rotary piston ben arranged one behind the other;
b) the two rotary lobes are by half the chamber division in um catch direction offset against each other;
c) the profile curves of the rotary lobes are designed such that in order direction of rise of a profile curve the decrease of the corresponding corresponding profile curve of the adjacent rotary lobe is the same and vice versa;
d) the two radial slides are approaching a hydraulic cam always led.

Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als zwei in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Drehkolben ihre radialen Schieber gegenläufig zueinander bewegen. Die Schieber sind hydraulisch gegeneinander abgestützt, so daß sie sich bei der Drehung der Drehkolbeneinheit gemeinsam verschieben können, ohne daß dabei Rückstellenergie für die Schieber gespeichert werden muß. Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Laufverbesserung der Drehkolbenmaschine. Die hydraulische Abstützung der radialen Schieber stellt einen ruhi gen Lauf auch bei niedriger Drehzahl sicher, so daß die Pumpe einen großen Regelbereich hat. Die Abnutzung der Schieber und deren Querbe lastung wird wesentlich herabgesetzt. Infolge der Verdrängerwirkung mit geringen Scherkräften ist eine schonende Förderung möglich.The invention differs from the prior art in that as two circumferentially offset rotary pistons their move the radial slide in opposite directions. The sliders are hydraulically supported against each other so that they rotate the rotary piston unit can move together without doing so Reset energy for the slide must be stored. Hereby there is a significant improvement in the running of the rotary lobe machine. The hydraulic support of the radial slides provides a rest sure run even at low speed, so that the pump one has a large control range. The wear of the slide and their Querbe load is significantly reduced. As a result of the displacement effect Gentle conveyance is possible with low shear forces.

Eine vorteilhafte Führung der Schieber ohne zu große radiale Be schleunigung ergibt sich dadurch, daß jeder Drehkolben ovalförmig aus gebildet ist und zwei Kammern über den Gesamtumfang bildet.An advantageous guidance of the slide without excessive radial loading Acceleration results from the fact that each rotary piston is oval is formed and forms two chambers over the entire circumference.

Ein großes Fördervolumen erhält man dadurch, daß die beiden Dreh kolben um 90° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind.A large delivery volume is obtained by the fact that the two rotary pistons are offset from one another by 90 ° in the circumferential direction.

Einen günstigen Bewegungsabgleich der Schieber erhält man da durch, daß die ansteigenden und abfallenden Profilkurven als Abschnit te einer linearen Spirale ausgebildet sind.You get a favorable movement adjustment of the slide through that the rising and falling profile curves as a section te a linear spiral are formed.

Eine kompakte Konstruktion der Drehkolbenmaschine erzielt man da durch, daß die beiden Drehkolben mit einer gemeinsamen Trennwand fest verbunden sind und daß diese Einheit innerhalb der Zylinderräume ge meinsam rotiert. So rotiert die gesamte Kolbeneinheit aus zwei Dreh kolben und Trennwand gemeinsam auf der Welle. Man erspart dadurch um fangreiche Lager.A compact design of the rotary lobe machine can be achieved there through that the two rotary pistons fixed with a common partition are connected and that this unit ge within the cylinder rooms rotated together. The entire piston unit rotates from two rotations piston and partition together on the shaft. This saves you from catchy camp.

Ein sicherer Andruck der Schieber an die Drehkolben wird dadurch erzielt, daß die Hydraulikkammer über ein Vordruckventil an eine Druckquelle angeschlossen ist.This ensures that the slide is pressed securely onto the rotary lobe achieved that the hydraulic chamber via a pre-pressure valve to a Pressure source is connected.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezug nahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen darstelltAn embodiment of the invention is hereinafter referred to Taking explained on the drawings, in which represents

Fig. 1 einen teilweise schematischen Schnitt durch eine Drehkolbenmaschine nach der Erfindung, Fig. 1 is a partially schematic section through a rotary engine according to the invention,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Einlaßseite nach Fig. 1 und Fig. 3 is a plan view of the inlet side of FIG. 1 and

Fig. 4 eine Draufsicht auf Fig. 2. Fig. 4 is a plan view of FIG. 2.

In einem Zylindergehäuse 1 sind in axialer Richtung hintereinan der zwei kreisförmige Zylinderräume 2 ausgebildet.In a cylinder housing 1 two circular cylinder spaces 2 are formed one behind the other in the axial direction.

Auf einer Welle 3 sind zwei Drehkolben 4 und 5 gelagert, zwi schen denen eine Trennwand 6 ausgebildet ist, deren Umfangslinie den Zylinderraum 2 ausfüllt. Die beiden Drehkolben 4 und 5 zusammen mit der Trennwand 6 können einstückig ausgebildet sein. In der Darstel lung der Fig. 2 sind diese Teile fest miteinander verbunden und rotie ren gemeinsam mit der Welle 3. Die Welle 3 ist in üblicher Weise gela gert und gegen die Zylinderräume 2 abgedichtet. Ein Wellenstumpf 7 ist mit einer Antriebswelle gekoppelt, wenn die Drehkolbenmaschine als Pumpe arbeitet.On a shaft 3 , two rotary pistons 4 and 5 are mounted, between which a partition 6 is formed, the circumferential line of which fills the cylinder space 2 . The two rotary pistons 4 and 5 together with the partition 6 can be formed in one piece. In depicting the lung Fig. 2 these parts are firmly joined together and Rotie ren together with the shaft 3. The shaft 3 is gela in the usual way and sealed against the cylinder spaces 2 . A stub shaft 7 is coupled to a drive shaft when the rotary lobe machine works as a pump.

Jeder Drehkolben 4 und 5 weist zwei Profilkurven 8 auf, die sich jeweils über einen Umfangsbogen von 180° erstrecken und somit über den vollen Umfang des Drehkolbens 5 reichen. Jede Profilkurve 8 be steht aus einem abfallenden Abschnitt 9, einem mittleren, etwa gerad linigen Abschnitt 10 und einem ansteigenden Abschnitt 11, der symme trisch zum Abschnitt 9 ausgebildet ist. Insgesamt erhält man so einen ovalen Querschnitt des Drehkolbens 4 bzw. 5. Der Abfall des Ab schnitts 9 in Umfangsrichtung muß genau dem jeweiligen Anstieg des Abschnitts 11 gleich sein, damit die erstrebte Funktion erzielt wird, was noch im einzelnen erläutert wird. Am einfachsten läßt sich dieses verwirklichen, wenn die Abschnitte 9 und 11 Abschnitte einer linearen Spirale sind. Die beiden Drehkolben 4 und 5 sind in Umfangsrichtung jeweils um 90° gegeneinander versetzt, wie man deutlich der Fig. 1 entnehmen kann. Mit dieser Ausbildung bildet jeder Drehkolben 4, 5 innerhalb seines Zylinderraumes 2 zwei Kammern 24. Each rotary piston 4 and 5 has two profile curves 8 , each of which extends over a circumferential arc of 180 ° and thus extends over the full circumference of the rotary piston 5 . Each profile curve 8 be consists of a sloping section 9 , a middle, approximately straight-line section 10 and a rising section 11 , which is formed symmetrically to section 9 . Overall, an oval cross section of the rotary piston 4 or 5 is thus obtained. The drop from section 9 in the circumferential direction must be exactly the same as the increase in section 11 , so that the desired function is achieved, which will be explained in more detail. The easiest way to achieve this is when sections 9 and 11 are sections of a linear spiral. The two rotary pistons 4 and 5 are each offset by 90 ° in the circumferential direction, as can be clearly seen in FIG. 1. With this design, each rotary piston 4, 5 forms two chambers 24 within its cylinder space 2 .

An das Zylindergehäuse 1 ist ein Einlaß 12 und ein Auslaß 13 angesetzt. Der Einsatz 12 und der Auslaß 13 weisen jeweils Ansätze 14 in die beiden Zylinderräume 2 und einen gemeinsamen Anschlußstutzen 15 auf. Die Ansätze 14 bewirken in Verbindung mit der Trennwand 16 eine Verteilung der Einlaßströme auf die beiden Zylinderräume 2.To the cylinder housing 1, an inlet 12 and an outlet 13 is attached. The insert 12 and the outlet 13 each have lugs 14 in the two cylinder spaces 2 and a common connecting piece 15 . The lugs 14, in conjunction with the partition 16, distribute the inlet flows to the two cylinder spaces 2 .

Zwischen dem Einlaß 12 und dem Auslaß 13 sind radiale Schieber 17, 18 angeordnet, die jeweils in einen Zylinderraum 2 hineinragen und am Umfang eines Drehkolbens 4 bzw. 5 anliegen. Die Schieber 17 und 18 sind jeweils mit einer Führungsstange 20 in einer Buchse 19 geführt. Die Schieber 17 und 18 bewegen sich in Ansätzen einer Hydrau likkammer 21, an die ein Vordruckventil 22 angesetzt isdt, das von einer Druckquelle 23 gespeist wird, so daß ein konstanter Druck ge währleistet ist. Dieser Vordruck muß auf den gewünschten Förderdruck abgestellt sein.Radial slides 17, 18 are arranged between the inlet 12 and the outlet 13 , each projecting into a cylinder space 2 and abutting the circumference of a rotary piston 4 or 5 . The slides 17 and 18 are each guided with a guide rod 20 in a socket 19 . The slider 17 and 18 move in approaches to a hydraulic likkammer 21 , to which a pre-pressure valve 22 is attached, which is fed by a pressure source 23 , so that a constant pressure is guaranteed GE. This form must be set to the desired delivery pressure.

Im Pumpenbetrieb wird die Welle 3 in Uhrzeigerrichtung bezogen auf Fig. 1 angetrieben, so daß sich die Drehkolben 4 und 5 innerhalb der Zylinderräume 2 drehen. Über den Einlaß 12 wird das Fördermedium angesaugt und innerhalb der betreffenden Kammer 24 über den Umfang des Zylinderraumes 2 gefördert. Durch den Auslaß 13 wird das Förderme dium entgegen dem jeweiligen Förderdruck ausgepreßt. Der Schieber 17 bzw. 18 trennt die Kammern 24 voneinander. Bei der Drehung der Kolben einheit verschieben sich die Schieber 17, 18 gegensinnig. Der Weg des einen Schiebers ist dem Weg des anderen Schiebers entgegengesetzt gleich. Innerhalb der Hydraulikkammer 21 wird der Druck des Hydraulik mittels, über das sich die Schieber aufeinander abstützen, durch das Vordruckventil 22 eingestellt. Diese Einstellung muß den gewünschten Förderdruck berücksichtigen. Fördermedium kann jedes viskose Medium sein. Insbesondere kommen Lebensmittelzubereitungen wie Quark und andere Molkereiprodukte in Betracht. Die Pumpe sichert eine schonende Förderung aller Medien. Die Verdrängerwirkung schließt hohe Scherkräf te oder Kompressionen aus.In pump operation, the shaft 3 is driven in a clockwise direction with respect to FIG. 1, so that the rotary pistons 4 and 5 rotate within the cylinder spaces 2 . The medium is sucked in via the inlet 12 and is conveyed within the relevant chamber 24 over the circumference of the cylinder space 2 . Through the outlet 13 , the Förderme medium is pressed against the respective delivery pressure. The slide 17 or 18 separates the chambers 24 from one another. When the piston unit rotates, the slide 17, 18 move in opposite directions. The path of one spool is the same as the path of the other spool. Within the hydraulic chamber 21 , the pressure of the hydraulic system is set by the pre-pressure valve 22 by means of which the slides are supported on one another. This setting must take into account the desired delivery pressure. Any viscous medium can be pumped. Food preparations such as curd cheese and other dairy products are particularly suitable. The pump ensures gentle delivery of all media. The displacement effect excludes high shear forces or compressions.

Claims

1. Rotary piston machine whose by a number of identical profile curved pistons within a stator space divides one of the number of profile curves the same number of chambers with the same chamber division in the circumferential direction, with an inlet and an outlet in the stator chamber and with a radial slide between the inlet and Outlet, characterized by the following features:

a) in the axial direction, two cylinder spaces ( 2 ), each with a rotary piston ( 4, 5 ) are arranged one behind the other;
b) the two rotary pistons ( 4, 5 ) are offset by half of the chamber division in the circumferential direction;
c) the profile curves ( 8 ) of the rotary lobes ( 4, 5 ) are ausgebil det that in the circumferential direction the rise of a profile curve from the case of the corresponding profile curve of the adjacent rotary lobe is the same and vice versa;
d) the two radial slides ( 17, 18 ) are guided in approaches of a hy draulic chamber ( 21 ).

2. Rotary piston machine according to claim 1, characterized in that each rotary piston ( 17, 18 ) is oval-shaped and forms two chambers ( 24 ) over the entire circumference.

3. Rotary piston machine according to claim 2, characterized in that the two rotary pistons ( 17, 18 ) are offset from one another by 90 ° in the circumferential direction.

4. Rotary piston machine according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the rising and falling profile curves as Sections of a linear spiral are formed.

5. Rotary piston machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the two rotary pistons ( 17, 18 ) are fixedly connected to a common partition ( 6 ) and that this unit rotates together within the cylinder spaces ( 2 ).

6. Rotary piston machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the hydraulic chamber ( 21 ) via a pre-pressure valve ( 22 ) is connected to a pressure source ( 23 ).