DE566296C

DE566296C - Machine with a rotating piston

Info

Publication number: DE566296C
Application number: DES101972D
Authority: DE
Original assignee: HARRY SAUVEUR DIPL ING
Current assignee: HARRY SAUVEUR DIPL ING
Priority date: 1931-11-21
Filing date: 1931-11-21
Publication date: 1934-04-09

Description

Maschine mit kreisschwingendem Wälzkolben Die Erfindung betrifft solche Wälzkolbenmaschinen mit parazyklischer Bewegung, bei welchen der Kolben mit einer Anzahl etwa radial verlaufender Zähne versehen ist und wobei sich die Zähne in zugehörigen Ausnehmungen eines Gehäuses dicht zwischen Seitenwänden bewegen.Machine with a circularly oscillating Roots piston The invention relates to such Roots machines with paracyclic movement, in which the piston with a Number of approximately radially extending teeth is provided and with the teeth in associated Move recesses of a housing tightly between side walls.

Man betrachte eine solche Maschine in dem Augenblick, in dem beispielsweise nach Abb. i die Punkte A und B (Projektionen von Dichtungslinien) dichtend am Gehäuse anliegen. Die Kurbel vom Halbmesser r drehe sich in der Richtung des eingetragenen Pfeiles um den Lagermittelpunkt C. Die Maschine sei als Pumpe geschaltet, so daß rechts der Linie A B der Druck p, links Unterdruck herrschen möge. Bezogen auf C als Drehpunkt, entsteht dann ein Drehmoment etwa von der Größe ß # sA B . CD, wenn P den Überdruck zwischen den beiden Kolbenseiten und s die Stärke des Kolbens darstellt. Der Wert P . s # Ä _B muß bei der als Pumpe geschalteten Maschine von der Kurbelwelle her zugeführt werden. Handelt es sich um einen Motor, so wird der gleiche Wert durch die Beaufschlagung des Kolbens mit dem Druck P in der Maschine gewonnen, also von der Kurbelwelle abgenommen.Consider such a machine at the moment when, for example, points A and B (projections of sealing lines) are in sealing contact with the housing, as shown in Fig. I. The crank of radius r turns in the direction of the arrow around the bearing center point C. The machine is connected as a pump, so that on the right of the line AB there may be pressure p and on the left there may be negative pressure. In relation to C as the fulcrum, a torque of approximately the size ß # sA B then arises. CD, if P represents the overpressure between the two sides of the piston and s the strength of the piston. The value of P. When the machine is switched as a pump, s # Ä _B must be supplied from the crankshaft. In the case of an engine, the same value is obtained by applying the pressure P to the piston in the machine, i.e. taken from the crankshaft.

Betrachtet man aber die Wirkung der Kräfte auf den Drehpunkt D, d. h. also den Mittelpunkt des Exzenters und gleichzeitig des Kolbens, so wirkt infolge des positiven Wertes der Differenz ÄD-BD eine Kraft auf Verdrehung des Kolbens um D, die im nachfolgenden Restkraft genannt werden soll und die auf Anpressen der Zähne gegen das Gehäuse entgegen der Richtung des eingezeichneten Pfeiles wirkt.But if one considers the effect of the forces on the pivot point D, i. H. So the center of the eccentric and at the same time the piston, acts as a result of the positive value of the difference AD-BD exerts a force on the rotation of the piston D, which is to be mentioned in the following residual force and which is due to the pressing of the Teeth acts against the housing against the direction of the arrow.

Nun brauchen die Berührungspunkte A und B nicht, auch nicht annähernd, diametral einander gegenüberzuliegen. Es sind Fälle denkbar, in denen die beiden wichtigen Berührungspunkte (Trennpunkte der Zonen des Eintritts und des Austritts der Flüssigkeit oder des Gases) um wesentlich kleinere Winkel auseinanderliegen. _ _ Immer aber behält die Differenz AD-BD einen größeren positiven Wert, und es bleibt daher auch die Restkraft bestehen, die von der Führung des Wälzkolbens aufgenommen werden muß. Diese Kraft äußert sich in erheblicher Abnutzung der Führung, sei es, daß die Zahnkanten sehr stark leiden, wenn die Zähne durch die sie umhüllenden Ausnehmungen geführt werden, sei es, daß eigentliche Führungsteile vorhanden sind.Now the points of contact A and B do not need, not even close, diametrically opposite each other. There are cases conceivable where the two important points of contact (separation points of the zones of entry and exit the liquid or the gas) are separated by much smaller angles. _ _ But always the difference AD-BD retains a greater positive value, and it does therefore, the residual force that is absorbed by the guide of the Roots piston remains must become. This force manifests itself in considerable wear and tear on the guide, be it that the tooth edges suffer very badly when the teeth through the recesses surrounding them be performed, be it that actual guide parts are present.

Was für die Zahnform nach Abb. i gilt, gilt sinngemäß auch für die anderen in der Erfindung dargestellten, überhaupt für alle möglichen Zahnformen, sofern es sich um eine Wälzkolbenmaschine mit parazyklischer Bewegung handelt.What applies to the tooth shape according to Fig. I also applies accordingly to the others shown in the invention, generally for all possible tooth shapes, as long as it is a Roots machine with paracyclic movement.

Die Erfindung gibt die Mittel an, mit denen man diese Restkraft in einem Maße aufheben kann, daß ihre Wirkung praktisch unerheblich wird. Nach Abb.2 kann man die beispielsweise für den Pumpenkolben i sich ergebende Restkraft ganz oder nahezu aufheben, indem man neben dem angetriebenen Pumpenkolben i einen Kolben :2 eines antreibenden Motors setzt, bei dem die Restkraft notwendig die zur Restkraft der Pumpe entgegengesetzte Richtung haben muß, weil die Richtungen der in den Arbeitsräumen wirkenden Drücke einander entgegengesetzt sind. Dabei kann man bei absolut voneinander verschiedenen Arbeitsdrücken in Motor und Pumpe bei geeigneter Bemessung der Kolbenstärken und unter Berücksichtigung der Kolbendurchmesser und der Zahnformen gleichwohl den erwünschten Ausgleich der Restkräfte erzielen.The invention specifies the means with which one can use this residual force in can cancel out to such an extent that their effect is practically insignificant. To Fig.2 one can see the residual force resulting, for example, for the pump piston i completely or almost cancel by placing a. next to the driven pump piston i Piston: 2 of a driving motor is set, in which the remaining force is necessary for the Residual power of the pump must have opposite direction because the directions of the pressures acting in the work rooms are opposite to one another. Here can at absolutely different working pressures in the motor and pump suitable dimensioning of the piston thickness and taking into account the piston diameter and the tooth shapes nevertheless achieve the desired compensation of the residual forces.

Die Kolben i und 2 der Abb. 2 haben die in Abb. 3 dargestellte Form. Die Zähne sind für Pumpen- wie '.Motorkolben ähnlich. Wie aus den Ausführungen zu Abb. i hervorgeht, müssen bei starrer Befestigung der Kolben :i und 2 auf demselben Exzenter, also bei gleicher Drehrichtung beider Kolben, die Restkräfte beider Kolben notwendig gegeneinandergerichtet sein. Die Wirkung dieser Maßnahme ist das Verschwinden der zwischen Kolben und Gehäusewand nach den Ausführungen zu Abb. z auftretenden Normalkraft, also der Abnutzung.The pistons i and 2 of Fig. 2 have the shape shown in Fig. 3. The teeth are similar for pump and engine pistons. As from the remarks too Fig. I shows that if the pistons are rigidly attached: i and 2 on the same Eccentric, i.e. with the same direction of rotation of both pistons, the residual forces of both pistons necessarily be directed against each other. The effect of this measure is disappearance that occurring between the piston and the housing wall according to the explanations in Fig. z Normal force, i.e. the wear and tear.

Es ist ohne weiteres möglich, und das gilt auch durchweg für die nachstehend beschriebenen Bauarten, in ein und derselben Scheibe zwei wirksame Zahnkränze anzubringen. Da man in diesem Falle aus konstruktiven Gründen im allgemeinen gleiche Kolbenstärke voraussetzen muß, so hat man z. B. die Möglichkeit, die Abmessungen der Zähne so zu bestimmen, daß der der Erfindung zugrunde liegende Ausgleich der Restkräfte zustande kommt.It is easily possible, and that is also the case throughout the following described types of attaching two effective sprockets in one and the same disc. Since in this case, for structural reasons, the piston thickness is generally the same must assume, one has z. B. the possibility of the dimensions of the teeth so to determine that the balance of the residual forces on which the invention is based is achieved comes.

Abb. .4 zeigt eine zweite Möglichkeit der Ausführung. Hier ist der als (z. B. Dampf-, Druckluft-) Motor geschaltete Kolben in zwei Einzelkolben 3 und q. aufgelöst, zu dem Zweck, das gasförmige Antriebsmittel in zwei Stufen wirtschaftlicher auszunutzen. Der Pumpenkolbens ist einteilig gedacht. Ist der Druck in den Arbeitsräumen je Pumpe P atü, so hat man, sgnst gleiche Verhältnisse vorausgesetzt, nur nötig, die Summe der mittleren Drücke P,nf, -f- p"", (in Hoch- und Niederdruckzylinder) ebenfalls etwa gleich P zu machen, um zu dem erstrebten Ausgleich der Restkräfte zu kommen.Fig. 4 shows a second implementation option. Here is the one as (z. B. steam, compressed air) motor switched pistons in two individual pistons 3 and q. dissolved, for the purpose of making the gaseous propellant in two stages more economical to take advantage of. The pump piston is designed in one piece. Is the pressure in the work rooms per pump P atu, assuming the same conditions, one only needs the sum of the mean pressures P, nf, -f- p "", (in high and low pressure cylinders) also to make approximately equal to P in order to achieve the desired balance of the residual forces get.

Man ist selbstverständlich in der Wahl der Abstimmung der Drücke P, Ph, p" nicht gebunden, denn durch bereits obenerwähnte Änderung der sonstigen Konstruktionsgrößen, wie Kolbenstärke, Kolbendurchmesser, Zahnform usw., kann man jeder etwa auftretenden Forderung der Praxis gerecht werden, ohne daß am Ergebnis der Aufhebung der Restkräfte etwas geändert würde. Abb. 5 stellt einen Schnitt durch den Hochdruckteil der Maschine dar. Der Niederdruckkolben ¢ unterscheidet sich vom Hochdruckkolben 3 nicht sowohl durch die Form, welche ähnlich ist, als durch die größere Kolbenstärke. Die Zähne des Motors sind in bekannter Weise als in die Kolbenkörper eingesetzt gedacht.One is of course in the choice of the coordination of the pressures P, Ph, p "not bound, because through the above-mentioned change in the other construction sizes, such as piston thickness, piston diameter, tooth shape, etc., can be any occurring Requirement of the practice, without affecting the result of the abolition of the residual forces something would be changed. Fig. 5 shows a section through the high pressure part of the machine The low-pressure piston ¢ does not differ from the high-pressure piston 3 either by the shape, which is similar, than by the greater piston strength. The teeth of the engine are intended to be inserted into the piston body in a known manner.

Den Schnitt durch den Pumpenteil zeigt Abb. 6.The section through the pump part is shown in Fig. 6.

Eine weitere sehr wirksame Lösung der gestellten Aufgabe ist in Abb. 7 angegeben. Hier ist eine reine Druckpumpe dargestellt. Den Antriebsmotor kann man sich als gewöhnlichen Elektromotor, an der verlängerten Pumpenwelle angreifend, denken. Aus der Abb. 7 geht hervor, daß der Pumpenkolben in zwei Scheiben 6 und 7 aufgelöst gedacht ist. Nach der Erfindung wird der Ausgleich der Restkräfte, die nicht mehr verschieden gerichtet, sondern bei Scheiben gleicher Gattung (z. B. Motor-oder Pumpenscheiben, hier Pumpenscheiben) gleichgerichtet sind, dadurch bewirkt, daß man durch Änderung der Zahnformen die Restkräfte beider Scheiben in verschiedenem Sinn auf Drehung wirken läßt: Bildet man z. B. einmal die Zähne der Scheiben als Zylinder aus, wie sie in Abb. 6 dargestellt sind, und das andere Mal als Hohlzylinder nach Abb. 8, in welche nun die als Rollen ausgebildeten, zum Gehäuse gehörigen Gegenzähne eintauchen, so ergibt sich aus den beiden Abb. 6 und 8 deutlich, daß die Restkräfte im entgegengesetzten Sinn auf Verdrehung der Zähne wirken.Another very effective solution to the task at hand is shown in Fig. 7 specified. A pure pressure pump is shown here. The drive motor can as an ordinary electric motor, attacking the extended pump shaft, think. From Fig. 7 it can be seen that the pump piston is divided into two disks 6 and 7 is intended to be dissolved. According to the invention, the balance of the residual forces that no longer directed differently, but with discs of the same type (e.g. motor or Pump disks, here pump disks) are rectified, thereby causing by changing the tooth shapes, the residual forces of both disks are different Let sense work on rotation: If one forms z. B. once the teeth of the discs as Cylinder as shown in Fig. 6, and the other time as a hollow cylinder according to Fig. 8, in which the opposing teeth formed as rollers and belonging to the housing immerse, it can be seen clearly from the two Figs. 6 and 8 that the residual forces act in the opposite sense on the rotation of the teeth.

Es spielt für die Erfindung keine Rolle, welche Form der Zähne für den Motor- und welche Form für den Pumpenkolben gewählt wird. Wichtig ist lediglich die Möglichkeit der Subtraktion der Restkräfte.It does not matter to the invention what shape the teeth are for the motor and which shape is selected for the pump piston. The only important thing is the possibility of subtracting the residual forces.

Schließlich zeigen die Abb. g und =o ein weiteres einfaches Mittel zur völligen oder weitgehenden Aufhebung der Restkräfte. Bei dieser Lösung wird der Ausgleich der Restkräfte in einer einzigen Scheibe erzielt. Nach der Erfindung wird die Wirkung des Arbeitsdrucks auf die Restfläche s (DA-BD) der Abb. i dadurch unwirksam gemacht, daß man sich nach dem Vorbild der in Abb. 7 mitgeteilten Lösung eine Gegenfläche zu s (DB-AD) angebracht denkt, die entgegengesetzten Drehsinn hat, und daß. man nun beide Flächen so lange dreht, bis die beiden Punkte 8 und g des Kolbens genau oder angenähert auf demselben Durchmesser der Kolbenscheibe liegen. Die beiden zugehörigen Berührungspunkte =o und =i des Gehäuses liegen selbstverständlich auf verschiedenen Gehäusedurchmessern. Die Projektion der Differenzfläche, auf welche dann der Druck p wirkt, wird so gering, daß keine nennenswerte Restkraft entstehen kann. Wie bereits oben erwähnt wurde, kann man die vorgeschlagenen Lösungen beliebig miteinander vertauschen, ohne daß damit an der Erfindung etwas geändert wird.Finally, Figs. G and = o show another simple means of completely or largely eliminating the residual forces. With this solution, the balance of the residual forces is achieved in a single disk. According to the invention, the effect of the working pressure on the remaining surface s (DA-BD) in Fig. I is rendered ineffective by thinking of a surface opposite to s (DB-AD) based on the example of the solution given in Fig. 7, has the opposite sense of rotation, and that. you now turn both surfaces until the two points 8 and g of the piston are exactly or approximately on the same diameter of the piston disk. The two associated contact points = o and = i of the housing are of course on different housing diameters. The projection of the difference area, on which the pressure p then acts, becomes so small that no significant residual force can arise. As has already been mentioned above, the proposed solutions can be interchanged with one another as desired without thereby changing anything in the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Machine with a circularly oscillating Roots piston, the between the side walls of a housing slides tightly and with substantially radial Projections is provided, which in corresponding recesses of the housing circumference intervene, characterized in that the force (residual force) acting on the rotation of the Roots disc around its center point (D), i.e. for wear on the leading edges, works, and it arises because the outer sealing point (A) and the inner sealing point (B) lie on different lengths of radius (AD-DB), by adding special ones Rolling disks or due to the special design of the tooth shapes experiences a counteraction, by which the pressure in the guide is reduced to zero or almost to zero will. -

2. Machine with a circularly oscillating Roots piston according to claim i, characterized in that that axially next to the rolling disk connected as a driven machine (e.g. pump, compressor) (i) an engine other than a prime mover (e.g. hydraulic motor, steam, gas engine) Disc (2) is rigidly connected to the eccentric or the crank.

3. machine with circularly oscillating Roots piston according to claims i and 2, characterized in that that the rolling disk connected as a motor is split into two disks (3 and. ¢) each of which is wholly or approximately half the residual force of the pump disc (5) having. q ..

Machine with a circularly oscillating roller piston according to claims x to 3, characterized in that ring gears of different diameters as a motor or working machine switched, housed in one and the same disk.

5. Rotary piston oscillating machine according to claim i, characterized in that that the residual force of one disc (6) by the residual force of a second disc (7) of the same type (e.g. pump in Fig. 7) is compensated by the fact that in the second Disc teeth are arranged with shapes, which one to the direction of rotation of the residual force cause the first disc to rotate in the opposite direction.

6. Machine with circular oscillating Roots piston according to claim i, characterized in that the contact points (8, 9) the teeth of a disk exactly or approximately to the same roller disk diameter are relocated.