WO1999011907A1 - Drehkolbenmaschine - Google Patents

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WO1999011907A1
WO1999011907A1 PCT/AT1998/000204 AT9800204W WO9911907A1 WO 1999011907 A1 WO1999011907 A1 WO 1999011907A1 AT 9800204 W AT9800204 W AT 9800204W WO 9911907 A1 WO9911907 A1 WO 9911907A1
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housing
rotor
axis
slide
wall
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PCT/AT1998/000204
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Inventor
Michael Rechberger
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Michael Rechberger
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/04—Lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • F01C21/106—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with a radial surface, e.g. cam rings

Definitions

  • the invention relates to a rotary piston machine in which a rotor rotates in a housing and radially displaceable slides form variable-volume chambers between the housing and the rotor, an even number of slides being provided and diametrically opposed slides being combined to form a rigid unit are.
  • Such a rotary piston machine is known from GB 430 715 B.
  • the housing has the shape of a Reuleaux triangle and the rotor is arranged centrally in this triangle.
  • the advantage of such an arrangement compared to the use of one-sided, spring-loaded slide is that in the course of the rotation of the rotor, the housing walls only have to overcome the inertial mass of the slide for its reciprocating movement, while the centrifugal acceleration due to the combination of diametrically opposite slides is at least essentially canceled out and spring forces, as must always be provided in the case of individual slides in order to press the sliders against the housing wall, are eliminated at all.
  • a rotary lobe machine of the type mentioned at the outset is therefore subjected to significantly reduced wear compared to other rotary lobe machines with individually movable slides.
  • DD-33 914 A in which the housing has a circular cross section and the rotor arranged eccentrically in the housing also essentially has a circular shape, but with recesses, the in cross section are delimited by a circular arc section from which the rotor is cut out in order to increase the size of the chambers which form.
  • the (four) slides are pressed by springs from the rotor outwards against the casing wall, which together with the centrifugal acceleration leads to high contact pressures and high wear.
  • the invention aims to remedy this situation and to provide a rotary piston machine of the type defined in the introduction, in which each slide is only reciprocated once in the course of one revolution of the rotor.
  • r ( ⁇ ) ⁇ from 2 / [a 2 cos 2 (l ( ⁇ + ⁇ / 2)) + b 2 sin 2 (1 ( ⁇ + ⁇ / 2))] ⁇ l / 2
  • Embodiments of the invention relate to the formation of the slide and their guidance in the rotot or along the housing.
  • FIG. 4 shows a section through a turbine or fan
  • FIG. 5 shows a section through a 2-stage rotary piston internal combustion engine
  • FIG. 6 shows an axial section through a rotary piston internal combustion engine
  • FIG. 7 8 shows a section through a rotary piston internal combustion engine
  • FIG. 8 shows a slide in section, top view and side view
  • FIG. 9 shows a spring clip in front view, in top view and in side view
  • FIGS. 1 to 3 show different designs of housing shapes that can be used according to the invention depending on the ratio of parameters a and b.
  • the coordinate systems used, the south pole S and the distances b and d are entered, where b is fixed at 1, since the shape of the curve depends only on the ratio a / b and thus also according to the above relationship a / d.
  • Useful ratios a / b are between 1.0 and 2.5, preferably between 1.25 and 2.0, where a and b have the meaning given above.
  • Fig. 4 shows a section normal to the axis of rotation of a turbine according to the invention or an inventive
  • FIG. 5 shows a section normal to the axis of rotation of a rotary piston internal combustion engine.
  • An intake opening 17 of a compressor stage is shown schematically in the housing wall 32, furthermore an overflow duct 18 which leads from the pressure side of the compressor stage to the intake side of the engine stage and there an injection nozzle 20 is introduced in the area of the expansion chamber.
  • the slides 1 of the compressor stage are again guided in the oil in the rotor 19; for slides 21 of the rotor 22 in the combustion chamber, this is not possible for thermal reasons.
  • FIG. 6 shows a section through the parallel rotor axes of the two rotors 19, 22 of FIG. 5.
  • the rounded corner design of the housing chamber can be seen from this figure.
  • the bearings 29 for the rotors 19, 22 and the toothed wheels 31 which drive the compressor rotor 19 are entered.
  • Fig. 7 shows a section normal to the rotor axes of a rotary piston internal combustion engine.
  • a pre-compressor outlet opening 26 opens into an expansion chamber 27, which ends in the discharge nozzle 28.
  • the schematically drawn intake opening 17 and the overflow channel 18, which leads from the pre-compressor stage into the expansion stage, can also be seen.
  • the guided in the compressor rotor 19 Sliders 1 are preferably again guided in the oil, while this is not possible in the case of the sliders in the rotor 22 which are thermally highly loaded by the combustion process.
  • FIG. 8 shows a slide 1 which is preferred according to the invention in section, in side view and in plan view, grooves 3 being visible, in which spring clips 4, one of which is shown in FIG. 9, can be used.
  • oil channels 2 are provided, which, due to the centrifugal acceleration, transport oil to the outside in the region of its axis of rotation, which is supplied to the rotor in which the slide 1 is used, and there the slide 1 or the spring clip 4 during its rotation lubricates and cools along the inside wall of the housing.
  • FIG. 9 shows a spring clip 4 which can be inserted into the grooves 3 of a slide 1 and which is provided with lubrication openings 5 from which the lubricating fluid can escape.
  • the arrows indicate the direction of the (slight) elastic deformation due to the centrifugal acceleration, which improves the seal on the inner wall of the housing.
  • the webs 34 between the two ends of the slide 1 are offset in the individual sliders of a rotor by at least the web width, so that the individual sliders are arranged in the rotor so as to be radially movable past one another.
  • Fig. 10 shows a rotor for oil-lubricated slide 1, which is therefore not thermally high load, otherwise the oil will become blocked.
  • Liquids other than 01 can also be used for lubrication, whereby both 01 and the other liquids can be used for cooling.
  • the slide can be cooled by liquids such as water and Lubrication is important, especially since the oil contamination can no longer be removed from the vacuum.
  • Such a rotor preferably consists of rotor segments 7, which are held together by rotor side walls 6. Ellipse rings 13 (FIG. 11) are inserted into grooves 8. The grooves 9 receive segment seals 15 (FIG. 13), the oil supply for the slide 1 or the spring clip 4 takes place through an inlet opening 10 in the rotor shaft.
  • the 11 shows an ellipse ring 13 in a side view and a top view.
  • the direction of pressure is indicated by arrows.
  • the ellipse ring 13 has an opening 16 for pressure and expansion compensation.
  • the ellipse ring 13 serves to seal the slide 1 from the rotor.
  • two such ellipse rings are provided on each side of the rotor for each of the slide 1, thus four ellipse rings per slide.
  • FIG. 12 A rotor segment in front and side view can be seen from FIG. 12, from which the grooves 8 for the elliptical rings 13 and the grooves 9 for the segment seal 15 (FIG. 13) can also be seen.
  • the holes 14 are used to mount the side windows 6.
  • a segment seal 15 is shown in front and side view. This segment seal 15 seals the rotor from the side housing wall and is designed to be self-pressing.
  • FIG. 14 shows a thermally highly resilient rotor in axial section, a combustion chamber trough 26 being provided in each segment.
  • a single rotor segment is shown in front and side view in FIG. 15, FIG. 16 shows an associated slide 21, which differs from the slide 1 due to the lack of oil supply and thus of the lubrication differs.
  • the webs 34 are arranged as in the slide 1 (FIG. 8).
  • the method of operation of the rotary lobe machine according to the invention is the same as that of the conventional rotary lobe machines, except for the dynamic improvements in the slide movements and the special design of the slide, which is possible as a result, since the operation has not changed compared to the prior art.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Rotary Pumps (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine, bei der ein Rotor in einem Gehäuse rotiert und im Rotor radial verschiebliche Schieber zwischen dem Gehäuse und dem Rotor Kammern mit veränderlichem Volumen bilden, wobei eine gerade Anzahl von Schiebern vorgesehen ist und einander diametral gegenüberliegende Schieber zu einer starren Einheit zusammengefaßt sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor exzentrisch im Gehäuse angeordnet ist, und daß, in Polarkoordinaten mit dem Zentrum in der Rotorachse, die Innenwandung des Gehäuses die folgende Gleichung erfüllt: r(γ) = {a?2b2/[a2cos2¿(l(γ+π/2)) + b2sin2(1(γ+π/2))]}1/2, wobei b der kürzeste Abstand zwischen der Rotorachse und dem Gehäuse im Südpol (S) ist, a durch die Formel: a(d,b) = {[3(d/2)?4 - 2b2(d/2)2¿]/[2(d/2)?2 - b2]}1/2¿ gegeben ist, wobei: d die Länge der Schieber ist und 1 durch die Formel 1 = 2/π arccos({[a?2 - (a4+b4-a¿2b?2)1/2]/(a2-b2)}1/2¿) gegeben ist.

Description

Drehkolbenmaschine
Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine, bei der ein Rotor in einem Gehäuse rotiert und im Rotor radial verschiebliche Schieber zwischen dem Gehäuse und dem Rotor Kammern mit veränderlichem Volumen bilden, wobei eine gerade Anzahl von Schiebern vorgesehen ist und einander diametral gegenüberliegende Schieber zu einer starren Einheit zusammengefaßt sind.
Eine solche Drehkolbenmaschine ist aus der GB 430 715 B bekannt. Es hat dabei das Gehäuse die Form eines Reuleaux- Dreiecks und der Rotor ist zentrisch in diesem Dreieck angeordnet. Der Vorteil einer solchen Anordnung gegenüber der Verwendung einseitiger, federbelasteter Schieber ist, daß im Zuge der Umdrehung des Rotors die Gehäusewände nur die träge Masse des Schiebers zu dessen hin- und hergehen- der Bewegung überwinden müssen, während die Zentrifugalbeschleunigung durch die Zusammenfassung diametral gegenüberliegender Schieber sich zumindest im wesentlichen aufhebt und Federkräfte, wie sie bei Einzelschiebern immer vorgesehen werden müssen um die Schieber gegen die Gehäu- sewand zu drücken, überhaupt entfallen.
Es ist somit eine Drehkolbenmaschine der eingangs genannten Art einem wesentlich reduzierten Verschleiß im Vergleich zu anderen Drehkolbenmaschinen mit einzeln bewegli- chen Schiebern unterzogen.
Als weiter abliegenden Stand der Technik, betreffend diese anderen Drehkolbenmaschinen, kann beispielsweise auf die DD-33 914 A verwiesen werden, bei der das Gehäuse kreis- förmigen Querschnitt aufweist und der exzentrisch im Gehäuse angeordnete Rotor im wesentlichen ebenfalls Kreisform besitzt, wobei aber Ausnehmungen, die im Querschnitt durch einen Kreisbogenabschnitt begrenzt sind, aus dem Rotor ausgeschnitten sind, um die Größe der sich ausbildenden Kammern zu erhöhen. Die (vier) Schieber werden durch Federn jeweils vom Rotor nach außen, an die Gehäuse- mantelwand gedrückt, was gemeinsam mit der Zentrifugalbeschleunigung zu großen Anpreßdrücken und hohem Verschleiß führt.
Trotz ihrer Vorteile gegenüber der DD-A ist es bei der aus der GB-B vorbekannten Drehkolbenmaschine nachteilig, daß durch die zwingend vorgegebene Form des Reuleaux-Dreieckes die Ausbildung dreier Gehäusetaschen unvermeidlich ist, wobei jede Tasche beim Durchlaufen durch einen Schieber eine sich zuerst ausdehnende, dann wieder verkleinernde Kammer zwischen den Schiebern ausbildet. Dies führt, beispielsweise bei Verbrennungskraftmaschinen, notwendigerweise zur Ausbildung von 6-Taktsystemen mit zwischengeschalteten Kühlabschnitten. Ein anderer dadurch bedingter Nachteil ist, daß jeder Schieber im Lauf einer Umdrehung dreimal radial hin- und hergeschoben wird, was wiederum zu relativ hohen Beschleunigungsspitzen im Laufe einer Umdrehung führt.
Die Erfindung bezweckt, hier Abhilfe zu schaffen und eine Drehkolbenmaschine der eingangs definierten Art anzugeben, bei der jeder Schieber im Laufe einer Umdrehung des Rotors nur einmal hin- und hergeschoben wird.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Rotor exzentrisch im Gehäuse angeordnet ist, daß das Gehäuse bezüglich der Verbindungsgerade zwischen der Achse des Rotors und der dieser Achse nächstliegenden Stelle des Gehäuses, dem Südpol, symmetrisch ist, und daß bei Zugrundelegung von einem durch die Drehachse des Rotors geleg- ten, normal auf die Symmetrieachse bzw. in Richtung der Symmetrieachse verlaufenden XY-Kooridinatensystems und mit Polarkoordinaten [r,φ] mit dem Zentrum in der Rotorachse und dem Winkel φ = 0 in Richtung der positiven X-Achse liegend, die Innenwandung des Gehäuses die folgende Gleichung erfüllt:
r(φ) = {a b2/[a2cos2(l(φ+τι/2) ) + b2sin2 ( 1( φ+τι/2 ) ) ] }l/2
wobei : b der kürzeste Abstand zwischen der Rotorachse und der
Gehäusewand am Südpol ist, a durch die Formel: a(d,b) = {[3(d/2)4 - 2b2(d/2) ]/[2(d/2)2 - b2]}l/2 gegeben ist, wobei: d die Länge der Sehnen der Gehäuseinnenwand durch die
Drehachse des Rotors, somit die radiale Erstreckung der Schieber, ist und 1 durch die Formel
1 = 2/τx arccos( {[a2-(a4+b4-a2b2 )l/2]/(a2-b2 )}l/2) gegeben ist.
Es ist somit durch Wahl von b und d, somit dem kürzesten Abstand zwischen Rotorachse und Gehäuseinnenwand einerseits und der radialen Erstreckung der Schieber anderseits, die Form der Gehäuseinnenwand vollständig bestimmt, da durch die Forderung nach Symmetrie bezüglich der Y-Achse die Kurve nur mehr in einem Quadranten festgelegt werden muß und auch nur mehr in einem Quadranten festgelegt werden kann, die anderen ergeben sich unmittelbar.
Dazu kommen als Randbedingungen: der horizontale (parallel zur X-Achse) Verlauf am Südpol (der am Nordpol folgt daraus automatisch), die Lage der Gehäuseinnenwand am Schnittpunkt mit der
X-Achse im Abstand d, die Forderung nach zweimaliger, stetiger Differentiation, um die Dreh-Schiebebewegung der Schieber ruckfrei zu gestalten, das monotone Wachsen von r(φ ) im vierten Quadranten und die stets nichtnegative Krümmung, wodurch die Kurve festgelegt ist.
Ausgestaltungen der Erfindung betreffen die Ausbildung der Schieber und deren Führung im Rotot bzw. entlang des Gehäuses .
In der Zeichnung sind einige erfindungsgemäße Schnitte durch Gehäuse bzw. Rotoren schematisch dargestellt. Dabei zeigt: die Fig. 1 eine Gehäuseform, mit a = 1,5 und b = 1, die Fig. 2 eine Gehäuseform, mit a = 2,0 und b = 1, die Fig. 3 eine Gehäuseform, mit a = 5,0 und b = 1, die Fig. 4 einen Schnitt durch eine Turbine oder Lüfter, die Fig. 5 einen Schnitt durch einen 2-stufigen Drehkol- benbrennkraftmotor, die Fig. 6 einen Axialschnitt durch einen Drehkolbenbrenn- kraftmotor, die Fig. 7 einen Schnitt durch ein Drehkolbenbrennkraft- strahltriebwerk, die Fig. 8 einen Schieber im Schnitt, Draufsicht und Seitenansicht, die Fig. 9 einen Federbügel in Vorderansicht, in Draufsicht und in Seitenansicht, die Fig. 10 einen Rotor im Schnitt und in Seitenansicht, die Fig. 11 einen Elipsenring in Draufsicht und in Seitenansicht, die Fig. 12 ein Rotorsegment in Vorderansicht und in Seitenansicht, die Fig. 13 eine Segmentdichtung in Vorderansicht und in Seitenansicht, die Fig. 14 einen Rotor im Schnitt und in Seitenansicht, die Fig. 15 ein Rotorsegment in Vorderansicht und in Seitenansicht und die Fig. 16 einen Schieber in Vorderansicht, in Seitenan- sieht und in Draufsicht. Die Figura 1 bis 3 zeigen verschiedene Ausbildungen erfindungsgemäß verwendbarer Gehäuseformen in Abhängigkeit des Verhältnisses der Parameter a und b. Dabei sind die verwendeten Koordinatensysteme, der Südpol S und die Abstände b und d eingetragen, wobei b jeweils mit 1 festgesetzt ist, da die Form der Kurve nur vom Verhältnis a/b und damit auch gemäß obiger Beziehung a/d abhängt.
Wie den Figura 1 bis 3 unmittelbar entnehmbar ist, sind erfindungsgemäße Gehäuseformen im Bereich von a/b = 2 durchaus technisch einsetzbar, während bei Werten von a/b, die wesentlich darüber liegen, starke Beschleunigungen der Schieber auftreten, wenn diese in äquatorialer Stellung (parallel zur X-Achse) liegen, wobei darüberhinaus in die- ser Stellung noch stark pressende und aus der Schieberebene gerichtete Berührkräfte von der Gehäusewand einwirken und daher solche Formen für eine technische Nutzung nicht zulassen.
Brauchbare Verhältnisse a/b liegen zwischen 1,0 und 2,5, bevorzugt zwischen 1,25 und 2,0, wobei a und b die oben angegebene Bedeutung haben.
Es ist aber bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Verhältnissen, selbverständlich auch bei solchen, bei denen a < 1,5 ist oder nur etwas über 2 liegt, eine Drehkolbenmaschine geschaffen, die die Nachteile der vorbekannten Maschinen nicht aufweist und insbesondere über günstige dynamische Bedinungen für die Bewegung der Schieber in radialer Richtung innerhalb des Rotors und auch entlang der Gehäuseinnenwand aufweist.
Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt normal zur Drehachse einer erfindungsgemäßen Turbine bzw. eines erfindungsgemäßen
Lüfters. Schieber 1 bewegen sich im Rotor 19 in Öl geführt, wie dies weiter unten detailliert erläutert wird. In der Gehäusewand 32, diese ist bei allen Darstellungen nur schematisch eingezeichnet, ist die Saugöffnung 17 und die Drucköffnung 23 strichschematisch eingezeichnet.
In analoger umgekehrter Weise kann aber auch die Verwendung als Pumpe zur Erzeugung eines Vakuums und zum Pumpen von Flüssigkeiten sowie als Verdichter erfolgen.
Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt normal zur Drehachse eines erfindungsgemäßen Drehkolbenbrennkraft otors. In der Gehäusewand 32 ist eine Ansaugöffnung 17 einer Verdichterstufe schematisch eingezeichnet, weiters ein Überstromka- nal 18, der von der Druckseite der Verdichterstufe zur Ansaugseite der Motorstufe führt und dort eine Einspritzdüse 20 im Bereich der Expansionskammer eingetragen.
Die Schieber 1 der Verdichterstufe sind wieder im Öl im Rotor 19 geführt, bei den Schiebern 21 des Rotors 22 in der Verbrennungskammer ist dies aus thermischen Gründen nicht möglich.
Die abgearbeiteten Verbrennungsgase verlassen den Drehkolbenbrennkraftmotor bei der AuspuffÖffnung 23. Die Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch die parallelen Rotorachsen der beiden Rotoren 19, 22 der Fig. 5. Insbesondere ist dieser Figur die abgerundete Eckenausgestaltung der Gehäusekammer entnehmbar. Es sind die Lager 29 für die Rotoren 19, 22 eingetragen und die Zahnräder 31, die den Antrieb des Ver- dichterrotos 19 besorgen.
Die Fig. 7 zeigt einen Schnitt normal auf die Rotorachsen eines Drehkolbenbrennkraftstrahltriebwerkes . Eine Vorver- dichterauslaßöffnung 26 mündet in eine Expansionskammer 27, die in der Auströmdüse 28 endet, ersichtlich sind auch die schematisch eingezeichnete Ansaugöffnung 17 und der Überströmkanal 18, der von der Vorverdichterstufe in die Expansionsstufe führt. Die im Verdichterrotor 19 geführten Schieber 1 sind bevorzugt wiederum im Öl geführt, während dies bei den durch den Verbrennungsprozeß thermisch stark belasteten Schiebern im Rotor 22 nicht möglich ist.
Die Fig. 8 zeigt einen erfindungsgemäß bevorzugten Schieber 1 im Schnitt, in der Seitenansicht und der Draufsicht, wobei Nuten 3 ersichtlich sind, in denen Federbügel 4, von denen einer in Fig. 9 dargestellt ist, einsetzbar sind. Im Schieber 1 sind Ölkanäle 2 vorgesehen, die zufolge der Zentrifugalbeschleunigung Öl, das dem Rotor, in dem der Schieber 1 eingesetzt ist, im Bereich seiner Drehachse zugeführt wird, nach außen transport wird und dort den Schieber 1 bzw. den Federbügel 4 während seines Rotierens entlang der Gehäuseinnenwand schmiert und kühlt.
Die Fig. 9 zeigt einen Federbügel 4, der in die Nuten 3 eines Schiebers 1 eingesetzt werden kann und der mit Schmieröffnungen 5 versehen ist, aus denen die Schmier- flussigkeit austreten kann. Die Pfeile geben die Richtung der (geringen) elastischen Deformation zufolge der Zentrifugalbeschleunigung an, durch die die Abdichtung an der Gehauseinnenwand verbessert wird.
Die Stege 34 zwischen den beiden Enden des Schiebers 1 liegt bei den einzelnen Schiebern eines Rotors jeweils um zumindest die Stegbreite versetzt, sodaß die einzelnen Schieber im Rotor aneinander vorbei radial beweglich angeordnet sind.
Die Fig. 10 zeigt einen Rotor für ölgeschmierte Schieber 1, der daher thermisch nicht hochbelastbar ist, da es sonst zu Verkockungen des Öls kommt. Es können aber auch andere Flüssigkeiten, als 01 zur Schmierung eingesetzt werden, wobei sowohl das 01 als auch die anderen Flüssigkeiten zur Kühlung herangezogen werden können. Insbesondere bei Vakuumpumpen kann der Schieber durch Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser zur Kühlung und Schmierung von Bedeutung, zumal man die Ölverunreinigungen aus dem Vakuum nicht mehr entfernen kann.
Ein solcher Rotor besteht bevorzugt aus Rotorsegmenten 7, die durch Rotorseitenwände 6 zusammengehalten werden. In Nuten 8 werden Ellipsenringe 13 (Fig. 11) eingesetzt. Die Nuten 9 nehmen Segmentdichtungen 15 (Fig. 13) auf, die Ölzufuhr für die Schieber 1 bzw. die Federbügel 4 erfolgt durch eine Einlaßöffnung 10 in der Rotorwelle.
In Fig. 11 ist ein Ellipsenring 13 in Seitenansicht und Draufsicht dargestellt. Dabei ist die Druckrichtung durch Pfeile angedeutet. Der Ellipsenring 13 weist eine Öffnung 16 für den Druck- und Ausdehnungsausgleich auf. Der Ellip- senring 13 dient zur Abdichtung der Schieber 1 gegenüber dem Rotor, beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei derartige Ellipsenringe auf jeder Seite des Rotors für jeden der Schieber 1, somit vier Ellipsenringe pro Schieber, vorgesehen.
Aus Fig. 12 ist ein Rotorsegment in Vorder- und Seitenansicht ersichtlich, daraus sind auch die Nuten 8 für die Ellipsenringe 13 bzw. die Nuten 9 für die Segmentdichtung 15 (Fig. 13) ersichtlich. Die Bohrungen 14 dienen zur Mon- tage der Seitenscheiben 6.
In Fig. 13 ist eine Segmentdichtung 15 in Vorder- und Seitenansicht dargestellt. Diese Segmentdichtung 15 dichtet den Rotor gegenüber der seitlichen Gehäusewand ab und ist selbstanpressend ausgebildet.
Fig. 14 zeigt einen thermisch hochbelastbaren Rotor im Axialschnitt, wobei eine Brennraummulde 26 in jedem Segment vorgesehen ist. Ein einzelnes Rotorsegment ist in Fig. 15 in Stirn- und Seitenansicht gezeigt, die Fig. 16 zeigt einen zugehörigen Schieber 21, der sich vom Schieber 1 durch das Fehlen der Ölzufuhr und somit der Schmierung unterscheidet. Auch hier sind die Stege 34 wie beim Schieber 1 (Fig. 8) angeordnet.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine ist die gleiche wie bei den üblichen Drehkolbenmaschinen, außer der dynamischen Verbesserungen der Schieberbewegungen und der speziellen Ausgestaltung der Schieber, die dadurch möglich wird, ist ja bezüglich des Betriebes keine Änderung gegenüber dem Stand der Technik erfolgt.

Claims

Patentansprüche :
1. Drehkolbenmaschine, bei der zumindest ein Rotor (19, 22) in einem Gehäuse (32) rotiert und im Rotor radial ver- schiebliche Schieber (1, 21) zwischen dem Gehäuse und dem Rotor Kammern mit veränderlichem Volumen bilden, wobei eine gerade Anzahl von Schiebern vorgesehen ist und einander diametral gegenüberliegende Schieber zu einer starren Einheit zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor exzentrisch im Gehäuse angeordnet ist, daß das Gehäuse bezüglich der Verbindungsgerade zwischen der Achse des Rotors und der dieser Achse nächstliegenden Stelle des Gehäuses, des Südpols (S), symmetrisch ist, und daß bei Zugrundelegung von einem durch die Drehachse des Rotors gelegten, normal auf die Symmetrieachse bzw. in Richtung der Symmetrieachse verlaufenden XY-Kooridinatensystems und von Polarkoordinaten [r,φ] mit dem Zentrum in der Rotorachse und dem Winkel φ = 0 in Richtung der positiven X-Achse liegend, die Innenwandung des Gehäuses (32) die folgende Gleichung erfüllt:
r(φ) = (a2b2/[a2cos2(l(φ+τι/2) ) + b2sin2 ( 1( φ+τx/2 ) ) ] }l/2
wobei : b der kürzeste Abstand zwischen der Rotorachse und der
Gehäusewand am Südpol (S) ist, a durch die Formel : a(d,b) = {[3(d/2)4 - 2b (d/2)2]/[2(d/2)2 - b2]}l/2 gegeben ist, wobei: d die Länge der Sehnen der Gehäuseinnenwand durch die
Drehachse des Rotors, somit die radiale Erstreckung der
Schieber (1, 21), ist und 1 durch die Formel
1 = 2/τx arccos( {[a2-(a4+b4-a2b2 )l/2]/(a2-b2 )}l/2) gegeben ist.
2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis a/b zwischen 1,0 und 2,5, bevorzugt zwischen 1,25 und 2,0 liegt, wobei a und b die oben angegebene Bedeutung haben.
3. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Schieber (1) im wesentlichen radial verlaufende Ölkanäle (2) aufweisen, die mit Ölkanälen (5) in Federbügeln (4), die in Nuten der Schieber ( 1 ) sitzen und diese gegenüber der Gehäuseinnenwand abdichten, zusammenwirken, um so eine Verringerung der Reibung zwischen Gehäuseinnenwand und Schieber zu erreichen.
PCT/AT1998/000204 1997-08-28 1998-08-27 Drehkolbenmaschine WO1999011907A1 (de)

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EP98941136A EP1009914B1 (de) 1997-08-28 1998-08-27 Drehkolbenmaschine
AU89638/98A AU8963898A (en) 1997-08-28 1998-08-27 Rotating piston machine
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AT0144697A AT413423B (de) 1997-08-28 1997-08-28 Drehkolbenmaschine
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AT (1) AT413423B (de)
AU (1) AU8963898A (de)
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