DE4029345A1 - Rotary slide valve machine - Google Patents
Rotary slide valve machineInfo
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- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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- F01C1/34—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
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Abstract
Description
Die Konchoide des Kreises, auch Pascalsche Schnecke genannt, ist in verschiedenen Patentanmeldungen als geometrische Grundlage von Drehschiebermaschinen angegeben worden. Sie hat die folgende, auf kartesische Koordinaten bezogene Gleichung für die Umfangslinie:The conchoid of the circle, also called Pascal's snail, is in various patent applications as the geometric basis of rotary vane machines have been specified. It has the following, in Cartesian Coordinate equation for the circumference:
(x²+y²-Dx)²-l²/4(x²+y²)=0(x² + y²-Dx) ²-l² / 4 (x² + y²) = 0
Aus dieser Beziehung kann man zwar ableiten, daß sie prinzipiell die geometrische Grundlage von Drehschiebermaschinen sein könnte, jedoch sit aus ihr nicht ableitbar, ob sich die erforderlichen Baugrößen aller Maschinenteile aufeinander abstimmen lassen.One can deduce from this relationship that it is in principle the geometric basis of rotary vane machines could be, however can not be derived from it whether the required sizes of all Have machine parts matched to each other.
Die Konstanten D und l in der obengenannten Gleichung können unabhängig voneinander in einer beliebigen Größe für eine bestimmte Kurve gewählt werden. Von der Wahl ihres Wertes hängt jedoch grundlegend der Kurvenverlauf und damit die technische Nutzbarkeit ab.The constants D and I in the above equation can be independent from each other in any size for a particular curve to get voted. However, the choice of their value depends fundamentally on the Curve and thus the technical usability.
Selbst wenn beim heutigen Stand der Technik, der sich auf die Konstruktion von Drehschiebermaschinen mit einem oder zwei Drehschiebern pro Arbeitsraum beschränkt, durch zufällige Wahl der Konstanten D und l eine hierfür geeignete Kurve gefunden wäre, hätte man dennoch keine Möglichkeit zur Optimierung der Maschinenteilproportionen und könnte auch keine Aussage darüber machen, ob sich diese Kurve auch für den Einbau weiterer Drehschieber eignet.Even if at the current state of the art, the construction of rotary vane machines with one or two rotary valves limited per workspace by random selection of the constants D and l If a suitable curve had been found, one would still have none Possibility to optimize the machine part proportions and could also make no statement as to whether this curve is also suitable for the Installation of additional rotary valves is suitable.
Zusammenfassend kann man sagen, daß die alleinige Kenntnis der Gleichung für die Umfangslinie der Pascalschen Schnecke nicht zur Konstruktion von Drehschiebermaschinen mit einer systematischen Optimierung der Maschinenteilproportionen bei einer stärkeren Veränderung der Drehschieberzahl ausreicht.In summary it can be said that the sole knowledge of the Equation for the circumference of the Pascal snail not for construction of rotary vane machines with systematic optimization the machine part proportions with a greater change in the number of rotary valves is sufficient.
Die Lösung dieses Problems besteht in der Darstellung der einen Konstanten D als Funktion der anderen Konstanten l. Man erhält so die Beziehung:The solution to this problem is to present one Constants D as a function of the other constants l. You get that Relationship:
l=2 D · f+2 Dl = 2 Df + 2 D
Sie ist Gegenstand des obengenannten Hauptpatents und dort auf Zeichnung 3 in einem Diagramm dargestellt.It is the subject of the above-mentioned main patent and there on drawing 3 shown in a diagram.
Diese Funktion ist die mathematische Grundlage, auf der sich die Proportionen der einzelnen Bauteile abstimmen und zur Leistungsoptimierung verschieben lassen.This function is the mathematical basis on which the Adjust the proportions of the individual components and to optimize performance let it move.
Aus ihr folgt, daß sich die Drehschieberlänge l bei einem angenommenen Wert für den Grundkreisdurchmesser D nur durch Änderung des Kreiszylinderdurchmessers DKr(=2 D · f) um den Faktor f ändern läßt. Die Geometrie der Steuerwelle 8 und damit auch des Drehschiebermaximalhubes NEmax (=2 D) bleiben dabei konstant.From this it follows that the rotary slide valve length l can only be changed by the factor f by changing the circular cylinder diameter D Kr (= 2 D · f) if the value for the base circle diameter D is assumed. The geometry of the control shaft 8 and thus also of the maximum slide stroke NE max (= 2 D) remain constant.
Aus der genannten Funktion können die folgenden Daten abgeleitet werden, die als Eckwerte für eine konkrete Maschinenkonstruktion unerläßlich sind:The following data can be derived from the function mentioned are essential for a specific machine design are:
- - Für eine nutzbare Maschinengeometrie der Pascalschen Schnecke muß f≧1 sein, weil auch in der einfachsten Bauart einer Drehschiebermaschine mit nur einem Drehschieber pro Arbeitsraum der Kreiszylinderdurchmesser DKr≧NEmax≧l/2 sein muß.- For a usable machine geometry of the Pascal worm, f must be auch 1, because even in the simplest design of a rotary vane machine with only one rotary slide per working area, the circular cylinder diameter D Kr ≧ NE must be max ≧ l / 2.
- - Der Einbau von mehreren Drehschiebern pro Arbeitsraum setzt den Wert für f≧2 voraus, weil der Kreiszylinderradius rKr≧NEmax≧2 D sein muß.- The installation of several rotary valves per work area requires the value for f ≧ 2 because the circular cylinder radius must be r Kr ≧ NE max ≧ 2 D.
- - Da sich in f die Proportionalität der maximalen Arbeitsraumbreite NEmax zum Maschineninnendurchmesser (=l) ausdrückt, ist dieser Wert eine direkte Vergleichsgröße für die Beurteilung des spezifischen Ver drängungsvolumens.- Since the proportionality of the maximum working area width NE max to the inside diameter of the machine (= l) is expressed in f, this value is a direct comparison parameter for the assessment of the specific displacement volume.
Gegenstand dieses Zusatzpatentes ist die Formulierung der obengenannten Funktion für Maschinen mit mehr als einem Drehschieber pro Arbeitsraum in einer Schreibweise, die besonders vorteilhaft als Konstruktionsgrundlage genutzt werden kann. Aus Zeichnung 2 läßt sich die folgende Beziehung ableiten:The subject of this additional patent is the formulation of the above Function for machines with more than one rotary valve per Working space in a spelling, which is particularly advantageous as a construction basis can be used. From drawing 2 the derive the following relationship:
DKr=2 D · f=2 · (2 D+r8s+d6l+s+e)D Kr = 2 Df = 2 (2 D + r 8s + d 6l + s + e)
Daraus folgtIt follows
undand
l=4 D+(d6l+D8s+d6l)+2 s+2 e+2 Dl = 4 D + (d 6l + D 8s + d 6l ) +2 s + 2 e + 2 D
Hierbei zeigt:Here shows:
r8s = Steuerwellenexzenterradius
D8s = Steuerwellenexzenterdurchmesser
d6l = Stärke der Drehschieberlagerhülse 6l
s = Minimalabstand der Maschinenteile
e = Minimalbetrieb d. Drehschieber in dKr (Kreiszylinderseitenwand).r 8s = control shaft eccentric radius
D 8s = control shaft eccentric diameter
d 6l = thickness of the rotary valve bearing sleeve 6l
s = minimum distance between machine parts
e = minimal operation d. Rotary valve in d Kr (circular cylinder side wall).
In dieser Beziehung ist l durch die Maße der einzelnen Bauteile festgelegt. Sie ist damit eine übersichtliche Konstruktionsgrundlage, auf der die einzelnen Baumaße abgestimmt und optimiert werden können.In this regard, l is determined by the dimensions of the individual components. It is therefore a clear construction basis on which the individual dimensions can be coordinated and optimized.
Wenn D8s<D gewählt wird, kann die Steuerwelle 8 nur als Kurbelwelle konstruiert werden. Mit dem Wert für D8s<D und f<2.5 wird die Steuerwelle zur Exzenterwelle. Die Wahl des Exzenterdurchmessers hängt bei der ungeteilten Steuerwelle von der gewünschten Biege- und Torsionsfestigkeit ab. Soll die Steuerwelle, wie bereits im Hauptpatent beschrieben, als geteilte Exzenterwelle mit einer zentralen Führungswelle 9 und aufgesteckten Exzentern 8s ausgelegt werden, muß der Wert für D8s um D₉-D₁₆ erweitert werden.If D 8s <D is selected, the control shaft 8 can only be constructed as a crankshaft. With the value for D 8s <D and f <2.5, the control shaft becomes an eccentric shaft. The choice of the eccentric diameter for the undivided control shaft depends on the desired bending and torsional strength. If, as already described in the main patent, the control shaft is to be designed as a split eccentric shaft with a central guide shaft 9 and attached eccentrics 8 s, the value for D 8s must be expanded by D₉-D₁₆.
Die Stärke d6l der Drehschieberlagerhülse 6l hängt neben der geforderten Festigkeit vor allem von der gewählten Lagerart ab. So nimmt der Durchmesser von Nadel- und Kugellagern gegenüber Gleitlagern deutlich zu und erfordert einen höheren Wert für d6l.The thickness d 6l of the rotary slide bearing sleeve 6 l depends not only on the required strength, but also on the type of bearing selected. The diameter of needle and ball bearings increases significantly compared to plain bearings and requires a higher value for d 6l .
Die Größe e gibt den Minimaleinschub der Drehschieber in die Kreiszylinderseitenwand dKr in der Stellung des maximalen Ausschubes aus dem Kreiszylinder bei 0° an. Mit e=0 wäre im Querschnitt die Innenkante E′ der Drehschieberflügel 6f deckungsgleich mit der Außenfläche der Kreiszylinderseitenwand. In der Praxis wird man einen Wert für den Minimaleinschub e<0≦dKr wählen.The size e indicates the minimum insertion of the rotary valve into the circular cylinder side wall d Kr in the position of the maximum extension from the circular cylinder at 0 °. With e = 0, the inner edge E 'of the rotary vane 6 f would be congruent with the outer surface of the circular cylinder side wall in cross section. In practice one will choose a value for the minimum insertion e <0 ≦ d Kr .
Mehrere Drehschieber können nur dann auf eine gemeinsame Steuerwelle montiert werden, wenn sie in den Lagerhülsen 6l geteilt sind. Fertigungs- und montagetechnisch vorteilhaft ist die Konstruktionsform, wie sie auf den Zeichnungen 2-5 dieses Patents und den Zeichnungen 5-8 des Hauptpatents dargestellt ist. Die Lagerhülse 6l ist hier in der Drehschieberebene symmetrisch in zwei Hälften geteilt und beidseits an der Teilungsstelle mit je einem Flansch 6Fl versehen, der mit dem Flansch der anderen Hälfte eine Nut bildet. Several rotary valves can only be mounted on a common control shaft if they are divided into 6 l bearing sleeves. The constructional form, as shown in drawings 2-5 of this patent and drawings 5-8 of the main patent, is advantageous in terms of production and assembly technology. The bearing sleeve 6 l is symmetrically divided into two halves here in the rotary slide plane and is provided on both sides at the point of division with a flange 6 Fl each, which forms a groove with the flange of the other half.
In diese Nut wird von außen der plattenförmige Mittelsteg bzw. ein gegabelter Steg 6g eingeschoben und an dem Flansch jeder Lagerhülsenhälfte mit einem Bolzen oder einer Paßschraube befestigt.The plate-shaped central web or a forked web 6 g is inserted into this groove from the outside and fastened to the flange of each bearing sleeve half with a bolt or a fitting screw.
Die für den Flansch zur Verfügung stehende Baulänge l6Fl hängt von der Größe des Minimaleinschubes e ab. Ist e≧dKr, kann l6Fl=D gewählt werden. Bei Verkleinerung von e<dKr nimmt l6Fl um den Betrag dKr-e ab. Durch die Krümmung der Kreiszylinderseitenwand wird die Bauhöhe h6Fl des Lagerhülsenflansches in der 0°-Stellung von dem Kreisbogen rKr-(dKr+s) begrenzt.The overall length l 6Fl available for the flange depends on the size of the minimum insert e. If e ≧ d Kr , l 6Fl = D can be chosen. If e <d Kr is reduced , l 6Fl decreases by the amount d Kr -e. Due to the curvature of the circular cylinder side wall , the height h 6Fl of the bearing sleeve flange in the 0 ° position is limited by the circular arc r Kr - (d Kr + s).
Mit dem Wert s wird der Minimalabstand zwischen den einzelnen Bauteilen angegeben. Die Drehschieber sind in der 0°-Stellung maximal aus dem Kreiszylinder 4 geschoben. Hier nähert sich der Lagerhülsenflansch 6Fl auf seine kürzeste Distanz der Innenfläche der Kreiszylinderseitenwand. Gleichzeitig nähert sich die Innenkante E′ des Drehschieberflügels 6f der Lagerhülse des gegenüberliegenden Drehschiebers auf ihren Minimalabstand. Dieser ist, wie auf den Zeichnungen 2-5 gezeigt wird, bei ungerader Drehschieberzahl etwas größer als bei gerader Drehschieberzahl. Daraus ergibt sich ein etwas größerer Bauraum für die Lagerhülsen.The value s indicates the minimum distance between the individual components. The rotary slide valves are pushed out of the circular cylinder 4 to the maximum in the 0 ° position. Here, the bearing sleeve flange 6 Fl approaches the shortest distance to the inner surface of the circular cylinder side wall. At the same time, the inner edge E 'of the rotary vane 6 f approaches the bearing sleeve of the opposite rotary valve to its minimum distance. As shown in the drawings 2-5, this is somewhat larger with an odd number of rotary valves than with an even number of rotary valves. This results in a somewhat larger space for the bearing sleeves.
Von dem Wert s hängen auch die für den Lagerhülsenflansch 6Fl zur Verfügung stehende Bauhöhe h6Fl und die maximal einsetzbare Drehschieberzahl n ab.The height h 6Fl available for the bearing sleeve flange 6 Fl and the maximum number of rotary valves n that can be used also depend on the value s.
Wie bereits im Hauptpatent beschrieben, gilt für die Konchoide des Kreises K auf Polarkoordinaten bezogen die Gleichung:As already described in the main patent, applies to the conchoid of the circle K based on polar coordinates the equation:
E=D · cosa+l/2E = Dcosa + 1/2
Die Innenkanten E′ der Drehschieberflügel 6f beschreiben ebenfalls eine Konchoide des Kreises K nach der Beziehung:The inner edges E 'of the rotary vane 6 f also describe a conchoid of the circle K according to the relationship:
E′=D · cosa+(D+r8s+d6l)+sE ′ = D · cosa + (D + r 8s + d 6l ) + s
Hieraus leitet sich die eine Teilgröße für h6Fl ab. Sie wird durch den seitlichen Minimalabstand S′E′ eines Drehschiebers 6 von der Innenkante E′ eines benachbarten Drehschieberflügels 6f festgelegt und kann in die folgende, auf Zeichnung 4 dargestellte Beziehung gefaßt werden:The one part size for h 6Fl is derived from this. It is determined by the lateral minimum distance S'E 'of a rotary valve 6 from the inner edge E' of an adjacent rotary valve wing 6 f and can be summarized in the following relationship, shown in drawing 4:
S′E′min=M′E′(180°) · sin β-(1/2 d6f · cos β+s)S′E ′ min = M′E ′ (180 °) sin β- (1/2 d 6fcos cos + s)
Hierbei ist:Here is:
d6f = Die Drehschieberplattenstärke
s = Der Minimalabstand der Maschinenteile
n = Die Drehschieberzahl
β = 180/n° Der Winkel zwischen zwei benachb. Drehschiebern.d 6f = the rotary vane plate thickness
s = The minimum distance between the machine parts
n = the number of rotary valves
β = 180 / n ° The angle between two neighboring. Rotary valves.
Für den Lagerhülsenflansch 6Fl steht noch ein weiterer, sehr wichtiger Bauraum zur Verfügung.Another, very, stands for the bearing sleeve flange 6Fl important space available.
Wie auf Zeichnung 1 dargestellt ist, kann die Konchoide des Kreises auch als Kardioide, eine Sonderform der Epizykloide, aufgefaßt werden, wobei hier der Mittelkreis K′ mit seiner Innenseite auf der Außenseite des Grundkreises K abrollt und die Verlängerungspunkte E bzw. E′ dabei die Kardioiden beschreiben.As shown in drawing 1, the conchoid of the circle can also be seen as cardioids, a special form of epicycloid, here the center circle K 'with its inside on the outside of the base circle K rolls and the extension points E and E ' describe the cardioids.
Die Kurve mit der kürzesten, technisch verwertbaren Verlängerung des Mittelkreises K′ um r′=D, entspricht nach der Beziehung l=2 D · f+2 D dem Faktor f=1.The curve with the shortest, technically usable extension of the Center circle K ′ around r ′ = D, corresponds to the relationship l = 2 D · f + 2 D the factor f = 1.
Im technisch nutzbaren Bereich ist die Kardioide der Punkte E mit dem Kreiszylinderradius rKr verlängert und die Verlängerung der Punkte E′ beträgt, wie aus der Zeichnung 2 ersichtlich ist, (r8s+d6l+s).In the technically usable range, the cardioid of the points E is extended with the circular cylinder radius r Kr and the lengthening of the points E 'is, as can be seen from the drawing 2, (r 8s + d 6l + s).
Zeichnung 1 zeigt einen durch die Punkte E′90°, E′180 und E′270° gehenden Kreisbogen Kb mit dem Radius:Drawing 1 shows one through the points E'90 °, E'180 and E'270 ° outgoing circular arc Kb with the radius:
Er ist der geometrische Ort aller Punkte E′′, welche ebenfalls Kardioiden bilden und dabei die größte, durch E′90°, bzw. E′270° gehende Kurve in einem Punkt berühren, jedoch in keinem Punkt überschneiden und mit dem doppelten Winkelbetrag um den Mittelpunkt M des Grundkreises M gedreht sind.It is the geometric location of all points E '', which are also cardioids form and thereby the largest curve going through E'90 ° or E'270 ° in touch a point, but do not overlap in any point and with the twice the angular amount rotated around the center M of the base circle M. are.
Diese geometrische Beziehung hat für die Drehschieberkonstruktion die große praktische Bedeutung, daß der Bereich innerhalb des Kreisbogens mit dem Radius rKb-s über die obengenannte Höhe hieraus als Bauraum für den Lagerhülsenflansch 6Fl genutzt werden kann. Er gewinnt mit zunehmender Drehschieberzahl an Bedeutung.This geometric relationship is of great practical importance for the rotary slide valve construction that the area within the circular arc with the radius r Kb -s over the above-mentioned height can be used as a space for the bearing sleeve flange 6 Fl. It becomes more important with increasing number of rotary valves.
Die einzelnen Teile des Lagerhülsenflansches 6Fl beschreiben bei ihrer Bewegung entsprechende Kardioiden mit der Drehung um den Mittelpunkt M. The individual parts of the bearing sleeve flange 6 Fl describe corresponding cardioids with their rotation around the center M.
Sie können, wenn sie innerhalb des Kreisbogens mit dem Radius rKb-s liegen, dabei die Innenkanten E′ der benachbarten Drehschieberflügel 6f unterschneiden. Der Grad der Unterschneidung nimmt mit der Höhe des Flansches und der Zahl der Drehschieber zu.You can, if they are within the circular arc with the radius r Kb -s, undercut the inner edges E 'of the adjacent vane 6 f. The degree of undercut increases with the height of the flange and the number of rotary valves.
Auf den Zeichnungen 3-5 ist der Bewegungsablauf eines Lagerhülsenflansches mit 2-7 Drehschiebern pro Arbeitsraum dargestellt. Die Form des Flansches ist bei konstanter Größe so gewählt, daß sie sich auch noch für die höchste Drehschieberzahl eignet. Jeweils in der 90°-Stellung sind die Begrenzungslinien des maximal zur Verfügung stehenden Bauraumes auf das Profil des Flansches projiziert. Er nimmt mit steigender Drehschieberzahl n deutlich ab.In the drawings 3-5 is the sequence of movements of a bearing sleeve flange shown with 2-7 rotary valves per work area. Form the flange is chosen at a constant size so that it also still suitable for the highest number of rotary valves. Each in the 90 ° position are the boundary lines of the maximum available space projected onto the profile of the flange. It increases with the number of rotary valves n significantly.
Zeichnung 3 zeigt auch, daß der Bauraum mit nur zwei Drehschiebern pro Arbeitsraum keinen Anteil mit Unterschneidung hat. Hierzu kann es nur kommen, wenn β<90° ist und dies tritt erst bei n<2 ein.Drawing 3 also shows that the space with only two rotary valves per Workspace has no share with undercut. It can only do this come when β <90 ° and this occurs only at n <2.
Der Bewegungsablauf in Drehschiebermaschinen mit einem oder zwei Drehschiebern pro Arbeitsraum, wie sie dem heutigen Stand der Technik entsprechen, unterscheidet sich demnach prinzipiell von dem einer höheren Drehschieberzahl. So zeigt die besprochene Berechnungsgrundlage, daß neben der Drehschieberform, die vom Bauraum abhängt, auch die Drehschieberzahl nicht isoliert von der BeziehungThe sequence of movements in rotary vane machines with one or two Rotary valves per workspace as they are in the current state of the art therefore differs in principle from that of a higher one Number of rotary valves. The calculation basis discussed shows that in addition to the rotary valve shape, which depends on the installation space, also the number of rotary valves not isolated from the relationship
l=2 D · f+2 Dl = 2 Df + 2 D
gewählt und verändert werden kann. Diese beiden Größen müssen mit dem Faktor f auf die anderen Maschinenteile abgestimmt werden.can be selected and changed. These two sizes must match the Factor f to be matched to the other machine parts.
Claims (2)
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| DE19904029345 DE4029345C2 (en) | 1990-09-15 | 1990-09-15 | Rotary vane machine |
| ES91900721T ES2057851T3 (en) | 1990-01-12 | 1990-12-18 | SLIDING PALLET MACHINE. |
| EP91900721A EP0510009B1 (en) | 1990-01-12 | 1990-12-18 | Rotary valve machine |
| PCT/DE1990/000971 WO1991010812A1 (en) | 1990-01-12 | 1990-12-18 | Rotary valve machine |
| US07/860,501 US5316456A (en) | 1990-01-12 | 1990-12-18 | Slide vane machine |
| AT91900721T ATE107396T1 (en) | 1990-01-12 | 1990-12-18 | ROTARY VANE MACHINE. |
| DE59006162T DE59006162D1 (en) | 1990-01-12 | 1990-12-18 | TURNTABLE. |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD46761A (en) * | ||||
| US1994245A (en) * | 1931-09-03 | 1935-03-12 | Jr John O Gette | Compressor and supercharger |
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1990
- 1990-09-15 DE DE19904029345 patent/DE4029345C2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| DD46761A (en) * | ||||
| US1994245A (en) * | 1931-09-03 | 1935-03-12 | Jr John O Gette | Compressor and supercharger |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4029345C2 (en) | 1994-02-17 |
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