DE961709C

DE961709C - In-axis rotary piston machine

Info

Publication number: DE961709C
Application number: DEN9659A
Authority: DE
Inventors: Dr Othmar Baier; Dipl-Ing Ernst Hoeppner
Original assignee: NSU Werke AG
Current assignee: NSU Werke AG
Priority date: 1954-10-29
Filing date: 1954-10-29
Publication date: 1957-10-17

Description

Innenachsige Rotationskolbenmaschine Es sind bereits innenachsige Rotationskolbenmaschinen mit gleichsinnigem Umlauf eines Außen-und eines Innenläufers bekannt, bei denen der Innenläufer mit axial verschiebbaren Schaufeln ausgerüstet ist und der Außenläufer Schlitze für den Eintritt und Austritt von Dampf aufweist.Internal-axis rotary piston machine There are already internal-axis Rotary piston machines with an outer and an inner rotor running in the same direction known in which the inner rotor is equipped with axially displaceable blades and the external rotor has slots for the entry and exit of steam.

Bekannt sind auch innenachsige Rotationskolbenmaschirnen, bei denen die raumverändernden Wandungen ausschließlich von den Flächen der Läufer gebildet werden. Es ist ferner bekannt, daß ein Drehzahlverhältnis von 2:3 zwischen Innen-und Außenläufer günstigeVolumengrößen und Verdichtungsverhältni;sseermöglicht. Während bei derartigen Maschinen - besonders bei hochverdichtenden Maschinen - eine feste Lage der Anlagepunkte auf einem der Läufer angestrebt wird. verzichtet die Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung auf diese Eigenschaft zugunsten einer stark vereinfachten Fertigungsmöglichkeit für die Konturen der Läuferflanken.Rotary piston machines with internal axes are also known, in which the space-changing walls are formed exclusively by the surfaces of the runners. It is also known that a speed ratio of 2: 3 between the inner and outer rotor enables favorable volume sizes and compression ratios. While with machines of this type - especially with high-compression machines - a fixed position of the contact points on one of the runners is sought. the rotary piston machine according to the invention dispenses with this property in favor of a greatly simplified production option for the contours of the rotor flanks.

Die Rotationskolbenmaschine mit festen. Anlagepunkten erfordert für den schneller drehenden Läufer eine Kurvenform, die in der Mathematik als Epitrochoide bekannt ist Für das Drehzahlverhältnis :2:3 besitzt diese Trochoide zwei Bogen und ist in zwei Achsenrichtungen symmetrisch.The rotary piston machine with fixed. Requires attachment points for the faster rotating runner a curve shape, which in mathematics as an epitrochoid is known for the speed ratio: 2: 3, this trochoid has two arcs and is symmetrical in two axis directions.

Die Rotationskolbenmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet für den schneller drehenden Außenläufer (Drehzahl = 3) eine ovalförmige Figur, die aus zwei Halbkreisen mit dem Halbmesser R und dem Mittelpunktsabstand R/:2 und zwischengeschalteten Geladen zusammengesetzt ist, wobei die Geraden als gemeinsame Tangenten an die Kreisbogen anschließen. Der zugehörige Innenläufer (Drehzahl=<) besitzt drei Zähne bzw. achsenferne Zonen und ist mit einer Exzentrizität von R/8 exzentrisch zum Außenläufer gelagert. Innen- und Außenläufer sind in ihrer Form so aufeinander abgestimmt, daß ständig eine Berührung an drei Punkten stattfindet. Hierzu sind folgende Voraussetzungen zu erfüllen, die sich- mathematisch beweisen lassen: i. Form des Außenläufers Die Form des Außenläufers ist aus zwei gleich großen Halbkreisen und gemeinsamen Tangenten zusammengesetzt. Die beiden Halbkreise besitzen den Radius R. Der Abstand der Mittelpunkte beträgt R/2. Dieser Sonderfall der ovalförmigen Kurve wird in weiterem zur Vereinfachung als »Arena« bezeichnet.The rotary piston machine according to the present invention is used for the faster rotating external rotor (speed = 3) an oval-shaped figure that from two semicircles with the radius R and the center-to-center distance R /: 2 and intermediate Composed loaded is, where the straight lines are common tangents connect to the arcs. The associated internal rotor (speed = <) has three teeth or off-axis zones and is eccentric with an eccentricity of R / 8 stored to the external rotor. Inner and outer runners are so closely related in their shape coordinated that there is constant contact at three points. These are to meet the following requirements, which can be proven mathematically: i. Shape of the external rotor The shape of the external rotor is made up of two semicircles of equal size and common tangents composed. The two semicircles have the radius R. The distance between the center points is R / 2. This special case of the oval-shaped For the sake of simplicity, the curve is referred to as an »arena« in the following.

2. Form des Innenläufers Der Innenläufer ist durch eine Kurve begrenzt, die mathematisch eine Parallelkurve zur Steinerschen Hypocloide ist.2. Shape of the inner runner The inner runner is limited by a curve, which is mathematically a parallel curve to Steiner's hypocloid.

3. Exzentrizität Der Innenläufer ist um die Größe R/8 exzentrisch zum Außenläufer gelagert.3. Eccentricity The internal rotor is eccentric by the size R / 8 stored to the external rotor.

4. Phase Für das Zusammenarbeiten der beiden -Läufer ist eine bestimmte Phase Voraussetzung, die z. B. durch folgenden Anfangszustand gekennzeichnet ist: Achsenferner Punkt des Innenläufers "liegt mit achsennächs:tem. Punkt des. Außenläufers in Dzkkung, Mittelpunkt des Innenläufers in Richtung der Verbindungslinie vom gemeinsamen Punkt zum Mittelpunkt des Außenläufers um die Exzentrizität R/8 über den Mittelpunkt des Außenläufers hinaus.4th phase There is a specific phase for the two runners to work together Phase requirement that z. B. is characterized by the following initial state: Point of the inner runner remote from the axis "lies with the axis closest: tem. Point of the. Outer runner in Dzkkung, center of the inner rotor in the direction of the line connecting the common Point to the center of the external rotor around the eccentricity R / 8 above the center of the external rotor.

Gegenüber den bekannten Formen von innenachsigen Rotationskolbenmaschin.en hat diese Anordnung folgende Vorteile: i. Die Form des Außenläufers (Arena) ist technisch genau und einfach zu erzeugen.Compared to the known forms of internal-axis rotary piston machines this arrangement has the following advantages: i. The shape of the outer runner (arena) is technically accurate and easy to produce.

2. Die Form des Innenläufers ist auf einer 2 : 3 untersetzten Bearbeitungsvorrichtung durch Planschleifen genau herstellbar.2. The shape of the inner rotor is on a 2: 3 stepped down machining device Can be produced precisely by surface grinding.

3. Die Undichtigkeit an den Berührungsstellen kann sehr gering gehalten werden, da eine verhältnismäßig große Spaltlänge vorliegt.3. The leakage at the contact points can be kept very low because there is a relatively large gap length.

4. Das Verhältnis zwischen Arbeitsvolumen und Außenabmessungen ist günstig.4. The ratio between working volume and external dimensions is cheap.

Die Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung wird beispielsweise durch die Fig. i und 2 veranschaulicht. Es zeigt Fig. i die Arenakurve und die Form des Innenläufers, Fig.2 eine schematische Darstellung der Rotationskolbenmasch:ne als Verdichter.The rotary piston machine according to the invention is for example illustrated by Figs. FIG. 1 shows the arena curve and the shape of the inner rotor, Figure 2 is a schematic representation of the rotary piston machine: ne as a compressor.

Zu Fig. i. Die Form der Arenakurve ist bei i dargestellt. Die beiden Halbkreise mit dem Radius R haben den Mittelpunktsabstand R/2. Der Mittelpunkt der Arena liegt bei A. Der zugehörige Innenläufer ist als Kurve 2 eingetragen. Der Mittelpunkt bzw. der Symmetriepunkt des Innenläufers liegt bei B, wobei der Abstand A - B = R/8 sein muß. Für dns Zusammenarbeiten der beiden Läufer ist das Drehzahlverhältnis 3:2 vom Arena- zum Innenläufer Voraussetzung. .Die Bezugspfeile bei 'a = 3 und va = 2 deuten die gleichsinnige Drehrichtung an.To Fig. I. The shape of the arena curve is shown at i. The two semicircles with the radius R have the center-to-center distance R / 2. The center of the arena is at A. The corresponding indoor runner is entered as curve 2. The center point or the point of symmetry of the inner rotor is at B, the distance A - B = R / 8. For the two runners to work together, a speed ratio of 3: 2 between the arena and the inner runners is a prerequisite. The reference arrows at 'a = 3 and va = 2 indicate the direction of rotation in the same direction.

Zu Fig.2. In denn schematischen Querschnitt durch einen Drehkolbenverdichter ist bei 6 der Außenläufer zu erkennen, der innen die arenaförmige Bohrung aufweist. Der Mittelpunkt der Arena liegt bei A. Der Innenläufer 7 rotiert um den Punkt B und berührt die Arena ständig an drei Stellen. Die achsennächsten Zonen des Innenläufers bei 3 enthalten beispielsweise die Steueröffnungen für den Füllungs- und Entleerungsvorgang. Im Innern des Innenläufers ist bei 4 eine ruhende Steuerwalze dargestellt, die einen Hochdruckkanal bei i und einen Niederdruckkanal bei 2 besitzt. Beide Kanäle können: irre Innern der ruhenden Steuerwalze aus der Maschine herausgeführt werden.To Fig. 2. In then a schematic cross section through a rotary piston compressor the outer rotor can be seen at 6, which has the arena-shaped bore on the inside. The center of the arena is at A. The inner runner 7 rotates around point B. and constantly touches the arena in three places. The zones closest to the axis of the inner rotor at 3 contain, for example, the control openings for the filling and emptying process. Inside the inner rotor, a stationary control roller is shown at 4, the one Has a high pressure channel at i and a low pressure channel at 2. Both channels can: insane inside of the stationary control drum are led out of the machine.

Beide Läufer sind in dem feststehenden Gehäuse 5 gelagert. In der dargestellten Phase wird bei rechtsdrehend angenommenen Läufern der Kanal i von der nacheilenden Steuerkante der Öffnung 3 geschlossen. In diesem Augenblick hat die untere A'zbeitskammer ihr kleinstes Volumen erreicht. Die Kammer links, die sich bei fortschreitender Drehung vergrößert, ist mit dem Niederdruckkanal2 in Verbindung, während die rechte Kammer abgeschlossen ist und eine Verdichtung des Arbeitsmittels durchführt.Both rotors are mounted in the stationary housing 5. In the If the runners are assumed to be rotating clockwise, the phase shown becomes channel i of the trailing control edge of the opening 3 is closed. At this moment it has the lower working chamber reaches its smallest volume. The chamber on the left, the increases as the rotation progresses, is in connection with the low-pressure channel2, while the right chamber is closed and a compression of the working medium performs.

Je nach Lage und Größe der Steuerkanäle in der feststehenden Achse 4 kann die Maschine als Verdichter, Pumpe oder Expansionsmotor betrieben werden.Depending on the position and size of the control channels in the fixed axis 4 the machine can be operated as a compressor, pump or expansion motor.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Inner-axis rotary piston machine with an outer rotor and an inner rotor rotating in the same direction, characterized in that the speed ratio between the outer and inner rotor is 3: 2 and the shape of the outer rotor consists of two semicircles with radius R and center distance R / 2, which is defined by the common tangents are connected (arena), while the inner runner with an eccentricity of R / 8 is determined by the envelope curve delimited by the common tangents.

2. Rotary piston machine according to claim i, characterized characterized in that the arena forming the shape of the outer rotor consists of several parts is composed.

3. Rotary piston machine according to claim i, characterized in that that the inner rotor has axially parallel grooves or grooves at its apex distant from the axis to achieve a labyrinth sealing effect.

4. Rotary piston machine according to claim r, characterized in that in the vertices of the inner rotor axially parallel, elastic sealing elements are resiliently arranged.

5. Rotary piston machine according to claim z, characterized in that the channel or channels for inlet and Outlet of the working medium in the inner body, outer body, housing or additional standing or rotating. Control spools are housed and at the times overridden, in which the respective purpose of the machine requires it. Considered publications: German patent specification 1Vr. 682 644.