WO2013120526A1 - Screw assembly and internal combustion engine having a screw assembly - Google Patents

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WO2013120526A1
WO2013120526A1 PCT/EP2012/052683 EP2012052683W WO2013120526A1 WO 2013120526 A1 WO2013120526 A1 WO 2013120526A1 EP 2012052683 W EP2012052683 W EP 2012052683W WO 2013120526 A1 WO2013120526 A1 WO 2013120526A1
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screw
screws
longitudinal
section
arrangement
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PCT/EP2012/052683
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Oliver Heid
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/24Rotary-piston machines or engines of counter-engagement type, i.e. the movement of co-operating members at the points of engagement being in opposite directions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/10Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F01C1/107Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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    • F01C1/12Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F01C1/14Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F01C1/16Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F01C1/165Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type having more than two rotary pistons with parallel axes

Definitions

  • Rotary and rotary piston engines represent known variants of piston engines. Such rotary and
  • a disadvantage of known rotary piston machines lies in the unfavorable ratio between the surface and the volume of the combustion chamber. This unfavorable ratio results in high heat losses.
  • a coil assembly according to the invention comprises three Schrau ⁇ ben, each bolt having its longitudinal axis perpendicular to a convex cross section.
  • Each screw is twisted longitudinally about its longitudinal axis.
  • the longitudinal axes of the screws are arranged parallel to each other.
  • each screw is rotatable about its longitudinal axis. ⁇ advantageous way is enough, in this screw assembly including a volume between the screw, which is transported upon rotation of the screw in the longitudinal direction.
  • each screw perpendicular to its longitudinal axis on a cross ⁇ section in the form of a Reuleaux triangle.
  • the cross section of the screws is then formed as a uniform thickness. This advantageously ensures that the three screws touch each other under each angular position and along its entire longitudinal direction. This advantageously leads to a reliable concluded Volu ⁇ men, which is sandwiched between the screws.
  • the longitudinal axes of the screws are arranged on the corners of an equilateral triangle. ⁇ advantageous way legally is also ensured that the Schrau ⁇ ben can touch under any angular position and over its entire length to each other or have a constant distance from each other.
  • the screws touch each other. This advantageously provides a reliable seal ⁇ From one enclosed by the screw channel is achieved against an environment of screw arrangement.
  • the screws are formed substantially identical.
  • each screw in the longitudinal direction also has a third section with a third rotation per length.
  • the second section is arranged longitudinally between the first section and the third section.
  • the second portion is shorter in the longitudinal direction than the first portion and formed as the third portion.
  • a fuel can be fed to a cavity arranged between the screws at one longitudinal end of the screws.
  • the fuel can then be transported along the longitudinal direction of the screws through the screw arrangement during rotation of the screws of the screw arrangement and thereby subjected to a compression and / or relaxation.
  • this screw arrangement has a fourth screw.
  • enables the addition of the fourth screw an inclusion of a further transport channel serving as the cavity, which presents all the advantageous properties and applications referred to above.
  • each additional screw allows the formation of a wei ⁇ direct transport channel.
  • An internal combustion engine according to the invention has a Schrau ⁇ benanssen of the type described above.
  • the screw arrangement of this internal combustion engine can be used for transport, compression and expansion of a fuel.
  • Another advantage of this internal combustion engine is that no external housing is required. This advantageously results in a favorable ratio between the power of the internal combustion engine and the mass of the internal combustion engine. Advantage ⁇ way legally can be this ratio even further improved by adding more screws to screw arrangement.
  • a further advantage of the internal combustion engine is that the screw arrangement consists exclusively of components rotating about their center of gravity axes, whereby a complete torque compensation is made possible.
  • the screws of the screw assembly of the Internal combustion engine enclosed combustion chamber of the internal combustion ⁇ machine a favorable ratio between surface and Vo ⁇ lumen, whereby the internal combustion engine advantageously suffers only low heat loss.
  • FIG. 2 shows a section through a screw arrangement perpendicular to a longitudinal axis of the screw arrangement
  • FIG. 3 shows an angle-dependent cross-sectional surface course of a channel enclosed by the screw arrangement
  • Figure 4 is a schematic view of a screw of the screw ⁇ benanssen in the longitudinal direction
  • Figure 5 is a perspective view of the ringenanord ⁇ tion.
  • the Reuleaux triangle 11 are constructed by a circular arc 13 is pulled around each corner 12 of the gleichseiti ⁇ gen triangle 11, which runs between the other two other corners 12 of the equilateral triangle 11.
  • the three circular arc 13 form together quantitative ⁇ sets the Reuleaux triangle 10.
  • the radius of the Reuleaux- Triangle 10 corresponds to the edge length of the equilateral triangle 11.
  • the Reuleaux triangle 10 has a center 14 corresponding to the center of the equilateral triangle 11.
  • Each screw 110 has a cross-sectional area 120 in the form of a Reuleaux triangle.
  • Each screw 110 has a
  • Each screw 110 of the screw assembly 100 is rotatable in a rotational direction 160 about its respective longitudinal axis 130.
  • the direction of rotation 160 is the same for all screws 110 of the screw assembly 100. In the example of Figure 2, the direction of rotation 160 is selected counterclockwise.
  • the screws 110 of the screw assembly 100 touch each other.
  • there is between the first Schrau ⁇ be 111 and the second screw 112 in the section of Figure 2 shows a contact point 140 between the first screw 111 and the third screw 113 a contact point 140 and between the second screw 112 and the third screw 113 also has a contact point 140th
  • ⁇ ( ⁇ ) R 2 - 3 (l - cos ⁇ ) - ⁇ ⁇ - sin ⁇
  • ⁇ e is the rotation angle 165
  • R is the radius of the
  • the rotation angle-dependent cross-sectional surface profile 200 of the channel cross-sectional area 155 is graphically Darge ⁇ represents.
  • the angle of rotation 165 of the screws 110 is applied around the respective longitudinal axis 130 of each screw 110 in the range between 0 ° and 360 °.
  • the vertical axis of the channel cross-sectional area 155 is shown of the LAT ⁇ rule screws 110 enclosed channel 150th
  • the channel cross-sectional area 155 is normalized to a radius of the cross-sectional area 120 of the screws 110 of the value 1.
  • the channel cross-sectional area 155 oscillates approximately sin 2 -shaped with a period of 120 °.
  • the three screws 110 of the screw assembly 100 extend along their longitudinal axes 130 perpendicular to the paper plane of Figure 2.
  • the screws 110 each have over their entire length a cross section in the form of Quer4.000sflä ⁇ surface 120, ie in the form of a Reuleaux triangle.
  • the screws 110 are not merely cylindrical, but are twisted or twisted about their longitudinal axes 130 along their longitudinal axes 130.
  • Each screw 110 is rotated over its entire length by a total of 360 °.
  • the size of the partial volumes of the channel 150 enclosed in the screw arrangement 100 depends on the pitch of the rotation of the screws 110 along their longitudinal axes 130, that is to say on the rotation of the screws 110 per unit length. If the rotation per unit length is large, the result is a smaller volume of the channel 150 enclosed between two zeros of the cross-sectional area profile 200. If the rotation per unit length is small, a large volume of the channel 150 enclosed between two zeros of the cross-sectional area profile 200 results.
  • Screw 110 has a first portion 310, a second portion 320, and a third portion 330.
  • the first section 310 is arranged on ⁇ side of the first longitudinal end of three hundred and first
  • the third section 330 is disposed on the side of the second longitudinal end 302.
  • the second section 320 is between see the first section 310 and the third section 330.
  • the screw is rotated by a total of 120 ° about its longitudinal axis 130.
  • the second portion 320 is formed shorter off in the longitudinal direction 131 than the first portion 310 and as the third From ⁇ section 330.
  • the screw 110 in the second Ab ⁇ section 320 has a higher rotation per unit length than in the first portion 310 and in the third section 330.
  • Section 330 is an increase in volume. If a gas is included in the partial volume of the channel 150, it is compressed at the transition between the first section 310 and the second section 320 and expanded at the transition between the second section 320 and the third section 330.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the screw assembly 100. It can be seen that all the screws 110 of the screw assembly 100 are identical. each
  • Screw 110 has a first portion 310, a second portion 320, and a third portion 330.
  • the bolt assembly 100 may find use in an internal combustion engine 400. Then, the channel 150 between the screws 110 of the screw assembly 100 at the first longitudinal end 301, a gaseous fuel can be supplied. By rotating the screws 110 about their longitudinal axes 130, the fuel supplied at the first longitudinal end 301 is transported in the longitudinal direction 131 through the screw arrangement 100. At the transition between the first section 310 and the second section 320, the fuel is compressed. In the second section from ⁇ 320 can cause an ignition of the compressed fuel. Subsequently, the fuel or the Combustion products at the transition between the second section 320 and the third section 330 relaxes. The relaxing gas drives the rotation of the screws 110.
  • the sealing gaps between the screws 110 of the screw assembly 100 of the internal combustion engine 400 can be adjusted to a first approximation by varying the distances between the longitudinal axes 130 of the screws 110 to each other.
  • the internal combustion engine 400 does not require an outer housing. Thereby a favorable ratio between the power of the internal combustion engine 400 and the mass of the internal combustion engine 400 arises in of the internal combustion machine ⁇ 400th
  • the maximum channel cross- sectional area 155 of the channel 150 is approximately 48 cm 2 .
  • the ratio of rotations per unit length in the first section 310 and in the second section 320 must also have a ratio of 1: 8.
  • the second portion 320 must be one eighth the length of the first portion 310 and the third portion 330.
  • An average working pressure of 0.8 MPa results in a Mo ⁇ tor alloy of 115 kW at a speed of 10,000 min -1.

Abstract

The invention relates to a screw assembly (100) comprising three screws (110), each screw (110) having a convex cross-section (120) perpendicular to the longitudinal axis (130) thereof. Each screw (110) is twisted in the longitudinal direction about the longitudinal axis (130) thereof. The longitudinal axes (130) of the screws (110) are arranged parallel to one another. Each screw (110) can be rotated about the longitudinal axis (130) thereof.

Description

Beschreibung description
Schraubenanordnung und Brennkraftmaschine mit Schraubenanord¬ nung Screw arrangement and internal combustion engine with Schraubenanord ¬ tion
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubenanordnung gemäß Patentanspruch 1, sowie eine Brennkraftmaschine mit ei¬ ner derartigen Schraubenanordnung gemäß Patentanspruch 15. The present invention relates to a screw assembly according to claim 1, and an internal combustion engine with egg ¬ ner such a screw assembly according to claim 15.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Konstruktio¬ nen von Brennkraftmaschinen bekannt. Bekannte Brennkraftma¬ schinen lassen sich in kontinuierlich durchströmte Gasturbinen und intermittierend wirkende Kolbenkraftmaschinen unterteilen. Bei Gasturbinen erfolgt eine Verbrennung eines Treibstoffs bei konstantem Druck, wodurch der Wirkungsgrad solcher Gasturbinen beschränkt ist. Kolbenkraftmaschinen hingegen erlauben eine Drucksteigerung, benötigen hierfür jedoch abgesperrte Brennräume mit variablem Volumen. From the prior art, various new constructions ¬ nen of internal combustion engines are known. Known Brennkraftma ¬ machines can be divided into continuously flowed gas turbines and intermittent piston engines. In gas turbines, a fuel is combusted at a constant pressure, which limits the efficiency of such gas turbines. Piston engines, however, allow a pressure increase, but this requires closed combustion chambers with variable volume.
Rotations- und Kreiskolbenmaschinen stellen bekannte Varianten von Kolbenkraftmaschinen dar. Solche Rotations- und Rotary and rotary piston engines represent known variants of piston engines. Such rotary and
Kreiskolbenmaschinen verwenden herkömmlicherweise planare Mechanismen, um eine für thermodynamische Maschinen erforderliche Kompression und Expansion von Gasvolumina zu erreichen. Der Wankelmotor ist ein bekanntes Beispiel eines Rotations¬ kolbenmotors . Rotary piston engines traditionally use planar mechanisms to achieve compression and expansion of gas volumes required for thermodynamic engines. The Wankel engine is a well-known example of a rotation ¬ piston engine.
Ein Nachteil bekannter Rotationskolbenmaschinen liegt im ungünstigen Verhältnis zwischen der Oberfläche und dem Volumen des Brennraums. Dieses ungünstige Verhältnis hat große Wärme¬ verluste zur Folge. A disadvantage of known rotary piston machines lies in the unfavorable ratio between the surface and the volume of the combustion chamber. This unfavorable ratio results in high heat losses.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Anordnung bereitzustellen, die ein günstigeres Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen eines Brennraums auf¬ weist. Diese Aufgabe wird durch eine Schraubenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Brennkraftma- schine bereitzustellen, deren Brennraum ein günstiges Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen aufweist. Diese Auf¬ gabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Therefore, an object of the present invention is to provide an arrangement which has a more favorable ratio between surface area and volume of a combustion chamber on ¬. This object is achieved by a screw arrangement with the features of claim 1. Another object of the present invention is to provide an internal combustion engine To provide machines whose combustion chamber has a favorable ratio between surface and volume. In this ¬ handover is solved by an internal combustion engine having the features of claim 15. Preferred developments are specified in the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße Schraubenanordnung umfasst drei Schrau¬ ben, wobei jede Schraube senkrecht zu ihrer Längsachse einen konvexen Querschnitt aufweist. Jede Schraube ist dabei in Längsrichtung um ihre Längsachse verdreht. Außerdem sind die Längsachsen der Schrauben parallel zueinander angeordnet. Ferner ist jede Schraube um ihre Längsachse drehbar. Vorteil¬ hafterweise ist bei dieser Schraubenanordnung ein Volumen zwischen den Schrauben eingeschlossen, das bei Drehung der Schrauben in Längsrichtung transportiert wird. A coil assembly according to the invention comprises three Schrau ¬ ben, each bolt having its longitudinal axis perpendicular to a convex cross section. Each screw is twisted longitudinally about its longitudinal axis. In addition, the longitudinal axes of the screws are arranged parallel to each other. Furthermore, each screw is rotatable about its longitudinal axis. ¬ advantageous way is enough, in this screw assembly including a volume between the screw, which is transported upon rotation of the screw in the longitudinal direction.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Schraubenanordnung weist jede Schraube senkrecht zu ihrer Längsachse einen Quer¬ schnitt in Form eines Reuleaux-Dreiecks auf. Vorteilhafter¬ weise ist der Querschnitt der Schrauben dann als Gleichdick ausgebildet. Dadurch ist vorteilhafterweise sichergestellt, dass die drei Schrauben einander unter jeder Winkelstellung und entlang ihrer gesamten Längsrichtung berühren. Dies führt vorteilhafterweise zu einem zuverlässig abgeschlossenen Volu¬ men, das zwischen den Schrauben eingeschlossen ist. In a preferred embodiment of the screw arrangement, each screw perpendicular to its longitudinal axis on a cross ¬ section in the form of a Reuleaux triangle. Advantageously ¬ example, the cross section of the screws is then formed as a uniform thickness. This advantageously ensures that the three screws touch each other under each angular position and along its entire longitudinal direction. This advantageously leads to a reliable concluded Volu ¬ men, which is sandwiched between the screws.
Es ist zweckmäßig, dass die Längsachsen der Schrauben auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind. Vorteil¬ hafterweise wird auch dadurch gewährleistet, dass die Schrau¬ ben einander unter jeder Winkelstellung und über ihre gesamte Länge berühren können oder einen konstanten Abstand voneinander aufweisen. It is expedient that the longitudinal axes of the screws are arranged on the corners of an equilateral triangle. ¬ advantageous way legally is also ensured that the Schrau ¬ ben can touch under any angular position and over its entire length to each other or have a constant distance from each other.
Besonders zweckmäßig ist, wenn die Schrauben einander berühren. Dadurch wird vorteilhafterweise eine zuverlässige Ab¬ dichtung eines von den Schrauben umschlossenen Kanals gegen eine Umgebung der Schraubenanordnung erreicht. Bevorzugt sind die Schrauben im Wesentlichen identisch ausgebildet. Vorteilhafterweise reduzieren sich dadurch die Her¬ stellungskosten der Schraubenanordnung, da lediglich eine Art von Schrauben benötigt wird. It is particularly useful when the screws touch each other. This advantageously provides a reliable seal ¬ From one enclosed by the screw channel is achieved against an environment of screw arrangement. Preferably, the screws are formed substantially identical. Advantageously, thereby reduce the Her ¬ cost of the screw assembly, since only one type of screws is needed.
In einer bevorzugten Aus führungs form der Schraubenanordnung ist jede Schraube in Längsrichtung um insgesamt 360° verdreht. Vorteilhafterweise fördert eine Drehung der Schrauben der Schraubenanordnung um 360° dann drei voneinander abgeschlossene Teilvolumina in Längsrichtung der Schrauben der Schraubenanordnung . In a preferred embodiment of the screw arrangement, each screw is rotated in the longitudinal direction by a total of 360 °. Advantageously, a rotation of the screws of the screw assembly by 360 ° then promotes three mutually completed partial volumes in the longitudinal direction of the screws of the screw assembly.
In einer besonders bevorzugten Aus führungs form der Schraubenanordnung ist die Verdrehung der Schrauben pro Länge in In a particularly preferred embodiment of the screw arrangement, the rotation of the screws per length is in
Längsrichtung nicht konstant. In anderen Worten bedeutet dies, dass die Schrauben in unterschiedlichen Bereichen entlang ihrer Längsachse unterschiedlich steile Verdrehungen, also Verdrehungen mit unterschiedlichen Werten von Verdrehwinkel pro Länge, aufweisen. Daraus ergibt sich vorteilhaft¬ erweise, dass die Größe der durch die Schrauben der Schrau¬ benanordnung eingeschlossenen Teilvolumina sich während eines durch die Drehung der Schrauben der Schraubenanordnung bewirkten Transports der Teilvolumina in Längsrichtung der Schrauben ändern. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Kompression und/oder Expansion eines in den Teilvolumina eingeschlossenen Gases erreicht werden. Longitudinal direction not constant. In other words, this means that the screws have differently steep twists, ie twists with different values of twist angle per length, in different regions along their longitudinal axis. As a result legally advantageous ¬ that the size of the area enclosed by the screws use screw ¬ benanordnung partial volumes change during a caused by the rotation of the screws of the screw arrangement transport of the partial volumes in the longitudinal direction of the screw. As a result, it is advantageously possible to achieve compression and / or expansion of a gas enclosed in the partial volumes.
In einer einfachen Aus führungs form der Schraubenanordnung weist jede Schraube in Längsrichtung einen ersten Abschnitt mit einer ersten Verdrehung pro Länge und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Verdrehung pro Länge auf. Vorteil¬ hafterweise ergibt sich dann während einer Drehung der In a simple embodiment of the screw arrangement, each screw has in the longitudinal direction a first section with a first twist per length and a second section with a second twist per length. ¬ advantageous way legally then obtained during rotation of the
Schrauben der Schraubenanordnung am Übergang zwischen den ersten Abschnitten der Schrauben und den zweiten Abschnitten der Schrauben eine Volumensänderung eines Teilvolumens des durch die Schrauben der Schraubenanordnung eingeschlossenen Kanals. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine Verdichtung oder Entspannung eines in dem Teilvolumen eingeschlossenen Gases erreicht werden. Screwing the screw assembly at the transition between the first portions of the screws and the second portions of the screws, a volume change of a partial volume of the enclosed by the screws of the screw assembly channel. This can advantageously a compression or relaxation of a gas enclosed in the sub-volume can be achieved.
In einer Weiterbildung dieser Schraubenanordnung weist jede Schraube in Längsrichtung außerdem einen dritten Abschnitt mit einer dritten Verdrehung pro Länge auf. Vorteilhafterwei¬ se können dann in Längsrichtung der Schraubenanordnung zwei Volumensänderungen eines Teilvolumens des durch die Schrauben der Schraubenanordnung eingeschlossenen Kanals erreicht wer- den. In a further development of this screw arrangement, each screw in the longitudinal direction also has a third section with a third rotation per length. Vorteilhafterwei ¬ se can then in the longitudinal direction of the coil arrangement, two volume changes of a partial volume of the area enclosed by the screws of the screw arrangement the channel reaches the advertising.
In einer bevorzugten Aus führungs form dieser Schraubenanordnung ist der zweite Abschnitt in Längsrichtung zwischen dem ersten Abschnitt und dem dritten Abschnitt angeordnet. Dabei ist der zweite Abschnitt in Längsrichtung kürzer als der erste Abschnitt und als der dritte Abschnitt ausgebildet. Vor¬ teilhafterweise ergibt sich dann bei einer Drehung der In a preferred embodiment of this screw arrangement, the second section is arranged longitudinally between the first section and the third section. In this case, the second portion is shorter in the longitudinal direction than the first portion and formed as the third portion. Before ¬ geous enough, then results in a rotation of the
Schrauben dieser Schraubenanordnung am Übergang zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt eine Verkleinerung eines Teilvolumens eines durch die Schrauben der Schraubenanordnung eingeschlossenen Kanals und am Übergang zwischen dem zweiten Abschnitt und dem dritten Abschnitt eine Vergrößerung des Teilvolumens des durch die Schrauben der Schraubenanord¬ nung eingeschlossenen Kanals. Vorteilhafterweise kann ein in dem eingeschlossenen Teilvolumen eingeschlossenes Gas dann in Längsrichtung durch die Schraubenanordnung transportiert und dabei zunächst verdichtet und anschließend entspannt werden. Screwing this screw assembly at the transition between the first section and the second section, a reduction of a partial volume of a trapped by the screws of the screw assembly channel and at the transition between the second section and the third section, an enlargement of the partial volume of the enclosed by the screws of Schraubenanord ¬ tion channel , Advantageously, a trapped in the enclosed sub-volume gas then transported in the longitudinal direction through the screw assembly and thereby first compressed and then relaxed.
Es ist zweckmäßig, dass die Verdrehung bei dieser Schrauben- anordnung in jedem Abschnitt jeweils 120° beträgt. Vorteil¬ hafterweise kann sich dann in jedem Abschnitt der Schraubenanordnung ein abgeschlossenes Teilvolumen herausbilden. It is expedient that the rotation in this screw arrangement is 120 ° in each section. Advantage ¬ way legally can then emerge a completed partial volume in each section of the screw assembly.
In einer bevorzugten Aus führungs form der Schraubenanordnung sind alle Schrauben gleichzeitig in gleichsinnige Drehrich¬ tung mit gleicher Drehgeschwindigkeit drehbar. Vorteilhafterweise ist dann sichergestellt, dass die Schrauben zu jedem Zeitpunkt unter jeweils identischen Winkeln angeordnet sind. Hierdurch wird vorteilhafterweise gewährleistet, dass die Schrauben unter jeder Winkelstellung und entlang ihrer gesamten Länge einen konstanten Abstand voneinander aufweisen. In a preferred disclosed embodiment, the coil arrangement, all the screws are simultaneously rotatable in the same direction of rotation Rich ¬ tung same rotation speed. Advantageously, it is then ensured that the screws are arranged at each time under identical angles. This advantageously ensures that the screws have a constant distance from each other under each angular position and along their entire length.
In einer Weiterbildung der Schraubenanordnung ist einem zwischen den Schrauben angeordneten Hohlraum an einem Längsende der Schrauben ein Brennstoff zuführbar. Vorteilhafterweise kann der Brennstoff bei Drehung der Schrauben der Schraubenanordnung dann entlang der Längsrichtung der Schrauben durch die Schraubenanordnung transportiert und dabei einer Verdichtung und/oder Entspannung unterworfen werden. In a further development of the screw arrangement, a fuel can be fed to a cavity arranged between the screws at one longitudinal end of the screws. Advantageously, the fuel can then be transported along the longitudinal direction of the screws through the screw arrangement during rotation of the screws of the screw arrangement and thereby subjected to a compression and / or relaxation.
In einer zusätzlichen Weiterbildung der Schraubenanordnung weist diese eine vierte Schraube auf. Vorteilhafterweise er¬ möglicht die Hinzunahme der vierten Schraube einen Einschluss eines weiteren als Transportkanal dienenden Hohlraums, der alle vorstehend genannten vorteilhaften Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten aufweist. In zusätzlichen Weiterbildungen der Schraubenanordnung können weitere Schrauben ergänzt werden, wobei jede weitere Schraube die Ausbildung eines wei¬ teren Transportkanals ermöglicht. In an additional development of the screw arrangement, this has a fourth screw. Advantageously, it ¬ enables the addition of the fourth screw an inclusion of a further transport channel serving as the cavity, which presents all the advantageous properties and applications referred to above. In additional developments of the screw arrangement further screws can be added, each additional screw allows the formation of a wei ¬ direct transport channel.
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist eine Schrau¬ benanordnung der vorstehend beschriebenen Art auf. Vorteilhafterweise kann die Schraubenanordnung dieser Brennkraftmaschine zum Transport, zur Verdichtung und zur Entspannung eines Brennstoffs genutzt werden. Ein weiterer Vorteil dieser Brennkraftmaschine besteht darin, dass kein äußeres Gehäuse erforderlich ist. Hierdurch ergibt sich vorteilhafterweise ein günstiges Verhältnis zwischen der Leistung der Brennkraftmaschine und der Masse der Brennkraftmaschine. Vorteil¬ hafterweise kann dieses Verhältnis durch Hinzunahme weiterer Schrauben zur Schraubenanordnung noch zusätzlich verbessert werden. Ein weiterer Vorteil der Brennkraftmaschine besteht darin, dass die Schraubenanordnung ausschließlich aus sich um ihre Schwerpunktachsen drehenden Bauteilen besteht, wodurch ein vollständiger Momentenausgleich ermöglicht wird. Außerdem weist der durch die Schrauben der Schraubenanordnung der Brennkraftmaschine eingeschlossene Brennraum der Brennkraft¬ maschine ein günstiges Verhältnis zwischen Oberfläche und Vo¬ lumen auf, wodurch die Brennkraftmaschine vorteilhafterweise nur geringe Wärmeverluste erleidet. An internal combustion engine according to the invention has a Schrau ¬ benanordnung of the type described above. Advantageously, the screw arrangement of this internal combustion engine can be used for transport, compression and expansion of a fuel. Another advantage of this internal combustion engine is that no external housing is required. This advantageously results in a favorable ratio between the power of the internal combustion engine and the mass of the internal combustion engine. Advantage ¬ way legally can be this ratio even further improved by adding more screws to screw arrangement. A further advantage of the internal combustion engine is that the screw arrangement consists exclusively of components rotating about their center of gravity axes, whereby a complete torque compensation is made possible. In addition, by the screws of the screw assembly of the Internal combustion engine enclosed combustion chamber of the internal combustion ¬ machine a favorable ratio between surface and Vo ¬ lumen, whereby the internal combustion engine advantageously suffers only low heat loss.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen: The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of embodiments, which will be described in connection with the drawings. Hereby show:
Figur 1 ein Reuleaux-Dreieck; Figure 1 is a Reuleaux triangle;
Figur 2 einen Schnitt durch eine Schraubenanordnung senkrecht zu einer Längsachse der Schraubenanordnung; FIG. 2 shows a section through a screw arrangement perpendicular to a longitudinal axis of the screw arrangement;
Figur 3 einen winkelabhängigen Querschnittsflächenverlauf ei¬ nes durch die Schraubenanordnung eingeschlossenen Kanals; FIG. 3 shows an angle-dependent cross-sectional surface course of a channel enclosed by the screw arrangement;
Figur 4 eine schematische Ansicht einer Schraube der Schrau¬ benanordnung in Längsrichtung; und Figure 4 is a schematic view of a screw of the screw ¬ benanordnung in the longitudinal direction; and
Figur 5 eine perspektivische Darstellung der Schraubenanord¬ nung . Figure 5 is a perspective view of the Schraubenanord ¬ tion.
Figur 1 zeigt ein Reuleaux-Dreieck 10. Das Reuleaux-DreieckFigure 1 shows a Reuleaux Triangle 10. The Reuleaux Triangle
10 ist ein Gleichdick, was bedeutet, dass der Abstand zwi¬ schen einer Ecke des Reuleaux-Dreiecks 10 und jedem Punkt der jeweils gegenüberliegenden Seite des Reuleaux-Dreiecks 10 gleich groß ist. 10 is a constant diameter, which means that the distance rule Zvi ¬ a corner of the Reuleaux triangle 10 and each point on the respective opposite side of the Reuleaux triangle 10 is the same.
Das Reuleaux-Dreieck 10 kann aus einem gleichseitigen DreieckThe Reuleaux Triangle 10 can be made from an equilateral triangle
11 konstruiert werden, indem um jede Ecke 12 des gleichseiti¬ gen Dreiecks 11 ein Kreisbogen 13 gezogen wird, der zwischen den jeweils beiden anderen Ecken 12 des gleichseitigen Dreiecks 11 verläuft. Die drei Kreisbogen 13 bilden zusammenge¬ setzt das Reuleaux-Dreieck 10. Der Radius des Reuleaux- Dreiecks 10 entspricht der Kantenlänge des gleichseitigen Dreiecks 11. Das Reuleaux-Dreieck 10 weist einen Mittelpunkt 14 auf, der dem Mittelpunkt des gleichseitigen Dreiecks 11 entspricht . 11 are constructed by a circular arc 13 is pulled around each corner 12 of the gleichseiti ¬ gen triangle 11, which runs between the other two other corners 12 of the equilateral triangle 11. The three circular arc 13 form together quantitative ¬ sets the Reuleaux triangle 10. The radius of the Reuleaux- Triangle 10 corresponds to the edge length of the equilateral triangle 11. The Reuleaux triangle 10 has a center 14 corresponding to the center of the equilateral triangle 11.
Figur 2 zeigt in leicht schematisierter Darstellung einen Schnitt durch eine Schraubenanordnung 100. Die Schraubenanordnung 100 umfasst drei Schrauben 110, im Einzelnen eine erste Schraube 111, eine zweite Schraube 112 und eine dritte Schraube 113. Die drei Schrauben 110 sind identisch zueinander ausgebildet. FIG. 2 shows, in a slightly schematized representation, a section through a screw arrangement 100. The screw arrangement 100 comprises three screws 110, in detail a first screw 111, a second screw 112 and a third screw 113. The three screws 110 are identical to one another.
Die drei Schrauben 110 erstrecken sich in eine Längsrichtung, die senkrecht zur Papierebene der Figur 2 orientiert ist. Der Schnitt der Figur 2 verläuft also senkrecht zur Längsrichtung der Schrauben 110 und somit auch senkrecht zur Längsrichtung der gesamten Schraubenanordnung 100. The three screws 110 extend in a longitudinal direction, which is oriented perpendicular to the paper plane of Figure 2. The section of FIG. 2 therefore runs perpendicular to the longitudinal direction of the screws 110 and thus also perpendicular to the longitudinal direction of the entire screw arrangement 100.
Jede Schraube 110 weist eine Querschnittsfläche 120 in Form eines Reuleaux-Dreiecks auf. Jede Schraube 110 weist eineEach screw 110 has a cross-sectional area 120 in the form of a Reuleaux triangle. Each screw 110 has a
Längsachse 130 auf, die in der Schnittdarstellung der Figur 2 durch den Mittelpunkt der als Reuleaux-Dreieck ausgebildeten Querschnittsfläche 120 der jeweiligen Schraube 110 verläuft. Die Längsachsen 130 der Schrauben 110 sind, in der Schnittdarstellung der Figur 2, auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet. Alle Schrauben 110 sind unter dem glei¬ chen Drehwinkel 165 um ihre jeweilige Längsachse 130 angeord¬ net . Longitudinal axis 130 which extends in the sectional view of Figure 2 through the center of the formed as a Reuleaux triangle cross-sectional area 120 of the respective screw 110. The longitudinal axes 130 of the screws 110 are, in the sectional view of Figure 2, arranged on the corners of an equilateral triangle. All the screws 110 are under the moving ¬ chen angle of rotation 165 about their respective longitudinal axis 130 angeord ¬ net.
Jede Schraube 110 der Schraubenanordnung 100 ist in eine Drehrichtung 160 um ihre jeweilige Längsachse 130 drehbar. Die Drehrichtung 160 ist für alle Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 gleich. Im Beispiel der Figur 2 ist die Drehrichtung 160 entgegen des Uhrzeigersinns gewählt. DieEach screw 110 of the screw assembly 100 is rotatable in a rotational direction 160 about its respective longitudinal axis 130. The direction of rotation 160 is the same for all screws 110 of the screw assembly 100. In the example of Figure 2, the direction of rotation 160 is selected counterclockwise. The
Drehrichtung 160 könnte jedoch auch entsprechend des Uhrzei¬ gersinns orientiert sein. Die Schrauben 110 werden mit je¬ weils gleicher Drehgeschwindigkeit in Drehrichtung 160 um ih- re Längsachsen 130 gedreht. Dadurch sind die Schrauben 110 stets alle unter einem gemeinsamen Drehwinkel 165 orientiert. However, the direction of rotation 160 could also be oriented according to the Time ¬ gersinns. The bolts 110 are each ¬ weils same rotational speed in the rotational direction 160 to IH- re longitudinal axes 130 rotated. As a result, the screws 110 are always oriented at a common angle of rotation 165.
Die Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 berühren einan- der. In der Schnittdarstellung der Figur 2 gibt es zwischen jeweils zwei Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 genau einen Berührpunkt 140. So gibt es zwischen der ersten Schrau¬ be 111 und der zweiten Schraube 112 im Schnitt der Figur 2 einen Berührpunkt 140, zwischen der ersten Schraube 111 und der dritten Schraube 113 einen Berührpunkt 140 und zwischen der zweiten Schraube 112 und der dritten Schraube 113 ebenfalls einen Berührpunkt 140. The screws 110 of the screw assembly 100 touch each other. In the sectional view of Figure 2, there are between two respective screws 110 of the screw assembly 100 exactly one contact point 140. Thus, there is between the first Schrau ¬ be 111 and the second screw 112 in the section of Figure 2 shows a contact point 140 between the first screw 111 and the third screw 113 a contact point 140 and between the second screw 112 and the third screw 113 also has a contact point 140th
Wegen der als Reuleaux-Dreiecke ausgebildeten Querschnitts- flächen 120 der Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 stellt sich jeweils genau ein Berührpunkt 140 zwischen zwei Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 für jeden beliebigen Drehwinkel 165 der Schrauben 110 um ihre Längsachsen 130 ein, falls nur alle Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 unter dem gleichen Drehwinkel 165 orientiert sind, was wegen der einheitlichen Drehgeschwindigkeit gewährleistet ist. Dies be¬ deutet, dass sich die Schrauben 110, im Schnitt der Figur 2, zu jedem Zeitpunkt in jeweils genau einem Berührpunkt 140 be¬ rühren . Because of the formed as Reuleaux triangles cross-sectional areas 120 of the screws 110 of the screw assembly 100 is exactly one touch point 140 between two screws 110 of the screw assembly 100 for any rotation angle 165 of the screws 110 about their longitudinal axes 130, if only all screws 110th the screw assembly 100 are oriented at the same rotational angle 165, which is ensured because of the uniform rotational speed. This ¬ be indicated that the screws 110 in the section of Figure 2, be ¬ stir at each time point in each case exactly one point of contact 140th
Zwischen den drei Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 ist ein Hohlraum bzw. ein Kanal 150 eingeschlossen, der in der Schnittdarstellung der Figur 2 eine Kanalquerschnittsfläche 155 aufweist. Die Kanalquerschnittsfläche 155 weist die Form eines konkaven Bogendreiecks auf. Die Größe der Kanal¬ querschnittsfläche 155 ist abhängig vom Drehwinkel 165 der Schrauben 110 der Schraubenanordnung und lässt sich berechnen zu : Between the three screws 110 of the screw assembly 100, a cavity or a channel 150 is included, which has a channel cross-sectional area 155 in the sectional view of FIG. The channel cross-sectional area 155 has the shape of a concave arch triangle. The size of the channel ¬ cross-sectional area 155 is dependent on the angle of rotation 165 of the screws 110 of the screw assembly and can be calculated to:
Α(φ) = R2 - 3(l - cos ^) -—\φ - sin ^| Hierbei ist φe der Drehwinkel 165, R der Radius der
Figure imgf000011_0001
Α (φ) = R 2 - 3 (l - cos ^) - \ φ - sin ^ | Here, φe is the rotation angle 165, R is the radius of the
Figure imgf000011_0001
Querschnittsfläche 120 und A die Größe der Kanalquerschnitts¬ fläche 155. Cross-sectional area A 120 and the size of the channel cross-section area ¬ 155th
In Figur 3 ist der drehwinkelabhängige Querschnittsflächenverlauf 200 der Kanalquerschnittsfläche 155 grafisch darge¬ stellt. Auf der horizontalen Achse ist der Drehwinkel 165 der Schrauben 110 um die jeweilige Längsachse 130 jeder Schraube 110 im Bereich zwischen 0° und 360° aufgetragen. Auf der vertikalen Achse ist die Kanalquerschnittsfläche 155 des zwi¬ schen den Schrauben 110 eingeschlossenen Kanals 150 dargestellt. Die Kanalquerschnittsfläche 155 ist dabei auf einen Radius der Querschnittsfläche 120 der Schrauben 110 vom Wert 1 normiert. Erkennbar oszilliert die Kanalquerschnittsfläche 155 etwa sin2-förmig mit einer Periode von 120°. In Figure 3, the rotation angle-dependent cross-sectional surface profile 200 of the channel cross-sectional area 155 is graphically Darge ¬ represents. On the horizontal axis, the angle of rotation 165 of the screws 110 is applied around the respective longitudinal axis 130 of each screw 110 in the range between 0 ° and 360 °. On the vertical axis of the channel cross-sectional area 155 is shown of the LAT ¬ rule screws 110 enclosed channel 150th The channel cross-sectional area 155 is normalized to a radius of the cross-sectional area 120 of the screws 110 of the value 1. As can be seen, the channel cross-sectional area 155 oscillates approximately sin 2 -shaped with a period of 120 °.
Die drei Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 erstrecken sich entlang ihrer Längsachsen 130 senkrecht zur Papierebene der Figur 2. Dabei weisen die Schrauben 110 über ihre gesamte Länge jeweils einen Querschnitt in Form der Querschnittsflä¬ che 120, also in Form eines Reuleaux-Dreiecks auf. Allerdings sind die Schrauben 110 nicht lediglich zylindrisch ausgebildet, sondern entlang ihrer Längsachsen 130 jeweils um ihre Längsachsen 130 verdreht bzw. tordiert. Jede Schraube 110 ist über ihre gesamte Länge um insgesamt 360° verdreht. The three screws 110 of the screw assembly 100 extend along their longitudinal axes 130 perpendicular to the paper plane of Figure 2. In this case, the screws 110 each have over their entire length a cross section in the form of Querschnittsflä ¬ surface 120, ie in the form of a Reuleaux triangle. However, the screws 110 are not merely cylindrical, but are twisted or twisted about their longitudinal axes 130 along their longitudinal axes 130. Each screw 110 is rotated over its entire length by a total of 360 °.
Werden die Schrauben 110 mit jeweils gleicher Drehgeschwindigkeit in die jeweils gleiche Drehrichtung 160 um ihre Are the screws 110, each with the same rotational speed in the same direction of rotation 160 to their
Längsachsen 130 gedreht, so ändert sich die Kanalquer- schnittsfläche 155 an jedem Punkt in Längsrichtung der Rotated longitudinal axes 130, the channel cross-sectional area 155 changes at each point in the longitudinal direction of
Schraubenanordnung 100 periodisch gemäß dem Querschnittsflächenverlauf 200 der Figur 3. Die Verdrehung der Schrauben 110 führt zu einer Phasenverschiebung der Variation der Kanalquerschnittsfläche 155 entlang der Längsachse 130, so dass sich zwischen zwei benachbarten Nullstellen des Querschnittsflächenverlaufs 200 der Figur 3 jeweils ein abgeschlossenes Teilvolumen des Kanals 150 herausbildet, das bei Drehung der Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 in Längsrichtung durch die Schraubenanordnung 100 wandert. The rotation of the screws 110 leads to a phase shift of the variation of the channel cross-sectional area 155 along the longitudinal axis 130, so that between two adjacent zeros of the cross-sectional area profile 200 of Figure 3 in each case a closed partial volume of the channel 150th which forms upon rotation of the Screws 110 of the screw assembly 100 in the longitudinal direction by the screw assembly 100 moves.
Da jede Schraube 110 entlang ihrer Längsachse 130 um insge- samt 360° verdreht ist, weist der Kanal 150 zwischen denSince each screw 110 is rotated along its longitudinal axis 130 by a total of 360 °, the channel 150 between the
Schrauben 110 über die gesamte Länge der Schraubenanordnung 100 drei voneinander abgeschlossene Teilvolumina auf. Jedes dieser Teilvolumina erstreckt sich zwischen zwei benachbarten Nullstellen des Querschnittsflächenverlaufs 200 der Figur 3. Jedes dieser Teilvolumina ist spindelförmig ausgebildet, läuft in Richtung seiner Längsenden also spitz zu. Werden die Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 in Drehrichtung 160 um insgesamt 360° gedreht, so wandern drei Teilvolumina des Kanals 150 einmal vollständig durch die gesamte Länge der Schraubenanordnung 100. Screw 110 over the entire length of the screw assembly 100 three mutually closed partial volumes. Each of these partial volumes extends between two adjacent zeros of the cross-sectional surface profile 200 of FIG. 3. Each of these partial volumes is spindle-shaped, thus tapering in the direction of its longitudinal ends. If the screws 110 of the screw arrangement 100 are rotated in the direction of rotation 160 by a total of 360 °, then three partial volumes of the channel 150 once travel completely through the entire length of the screw arrangement 100.
Die Größe der Teilvolumina des in der Schraubenanordnung 100 eingeschlossenen Kanals 150 ist abhängig von der Steigung der Verdrehung der Schrauben 110 entlang ihrer Längsachsen 130, also abhängig von der Verdrehung der Schauben 110 pro Längeneinheit. Ist die Verdrehung pro Längeneinheit groß, so ergibt sich ein kleineres Volumen des zwischen zwei Nullstellen des Querschnittsflächenverlaufs 200 eingeschlossenen Kanals 150. Ist die Verdrehung pro Längeneinheit klein, so ergibt sich ein großes Volumen des zwischen zwei Nullstellen des Querschnittsflächenverlaufs 200 eingeschlossenen Kanals 150. The size of the partial volumes of the channel 150 enclosed in the screw arrangement 100 depends on the pitch of the rotation of the screws 110 along their longitudinal axes 130, that is to say on the rotation of the screws 110 per unit length. If the rotation per unit length is large, the result is a smaller volume of the channel 150 enclosed between two zeros of the cross-sectional area profile 200. If the rotation per unit length is small, a large volume of the channel 150 enclosed between two zeros of the cross-sectional area profile 200 results.
Die Verdrehung pro Längeneinheit, also die Steigung der Ver¬ drehung der Schrauben 110 entlang ihrer Längsachsen 130, ist bei den Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 über dieThe rotation per unit length, ie the slope of the Ver ¬ rotation of the screws 110 along their longitudinal axes 130, in the screw 110 of the screw assembly 100 on the
Länge der Schrauben 110 entlang ihrer Längsachsen 130 nicht konstant. Dies hat zur Folge, dass sich die Größen der Teil¬ volumina des Kanals 150 während der Bewegung der Teilvolumina in Längsrichtung der Schraubenanordnung 100 verändern. Eine Rotation der Schrauben 110 um ihre Längsachsen 130 bewirkt also sowohl einen axialen Transport der Teilvolumina des Ka¬ nals 150 entlang der Längsachse 130, als auch eine Volumens¬ veränderung der Teilvolumina des Kanals 150. Figur 4 zeigt eine schematisierte Seitenansicht einer Schrau¬ be 110 einer Schraubenanordnung 100. Die Längsachse 130 der Schraube 110 definiert eine Längsrichtung 131. Die Schraube 110 weist ein erstes Längsende 301 und ein zweites Längsende 302 auf. Length of the screws 110 along their longitudinal axes 130 is not constant. This has the sizes of the partial volumes ¬ of the channel 150 to change during the movement of the partial volumes in the longitudinal direction of the screw assembly 100 result. A rotation of the screws 110 about their longitudinal axes 130 thus causes both an axial transport of the partial volumes of the Ka ¬ nals 150 along the longitudinal axis 130, as well as a volume ¬ change of the sub-volumes of the channel 150th Figure 4 shows a schematic side view of a Schrau be ¬ 110 of a screw assembly 100. The longitudinal axis 130 of the screw 110 defines a longitudinal direction 131. The screw 110 has a first longitudinal end 301 and a second longitudinal end 302.
Werden die Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 um die Längsachsen 130 gedreht, so wandern die Teilvolumina des Ka- nals 150 in Längsrichtung 131 durch die SchraubenanordnungWhen the screws 110 of the screw arrangement 100 are rotated about the longitudinal axes 130, the partial volumes of the channel 150 in the longitudinal direction 131 travel through the screw arrangement
100. Erhöht sich die Verdrehung pro Längeneinheit der Schrau¬ be 110 vom ersten Längsende 301 zur Mitte der Schraube 110 hin, so reduziert sich das Volumen jedes Teilvolumens des Ka¬ nals 150, während es in Längsrichtung 131 vom ersten Längsen- de 301 hin zur Mitte der Schraubenanordnung 100 wandert. Reduziert sich die Verdrehung pro Längeneinheit der Schraube 110 zwischen der Mitte der Schraube 110 und dem zweiten Längsende 302 der Schraube 110 wieder, so erhöht sich das Volumen des Teilvolumens des Kanals 150 auf dem Weg zwischen der Mit- te der Schraubenanordnung 100 und dem zweiten Längsende 302 der Schraube 110 wieder. Auf diese Weise kann ein durch die Schraubenanordnung 100 wanderndes Teilvolumen des Kanals 150 zunächst komprimiert und anschließend wieder expandiert wer¬ den . 100. the twist per unit length Increases use screw ¬ be 110 from the first longitudinal end 301 to the center of the screw 110 back, then the volume is reduced each partial volume of the Ka ¬ Nals 150, while in the longitudinal direction 131 from the first longitudinal end 301 toward the Center of the screw assembly 100 moves. If the twist per unit length of the screw 110 between the center of the screw 110 and the second longitudinal end 302 of the screw 110 decreases again, the volume of the partial volume of the channel 150 increases on the way between the center of the screw arrangement 100 and the second longitudinal end 302 of the screw 110 again. In this way, a moving through the screw assembly 100 sub-volume of the channel 150 is first compressed and then re-expanded ¬ who.
Die Änderung der Verdrehung pro Längeneinheit der Schraube 110 kann in Längsrichtung 131 der Schraube 110 kontinuierlich erfolgen . In einer einfachen Aus führungs form kann die Schraube 110 jedoch in Längsrichtung 131 auch in verschiedene Abschnitte von jeweils konstanter Verdrehung pro Längeneinheit unterteilt sein. Dies ist schematisch in Figur 4 dargestellt. Die The change in the twist per unit length of the screw 110 can be carried out continuously in the longitudinal direction 131 of the screw 110. In a simple embodiment, however, the screw 110 can also be subdivided in the longitudinal direction 131 into different sections of a respective constant rotation per unit length. This is shown schematically in FIG. The
Schraube 110 weist einen ersten Abschnitt 310, einen zweiten Abschnitt 320 und einen dritten Abschnitt 330 auf. Der erste Abschnitt 310 ist auf Seite des ersten Längsendes 301 ange¬ ordnet. Der dritte Abschnitt 330 ist auf Seite des zweiten Längsendes 302 angeordnet. Der zweite Abschnitt 320 ist zwi- sehen dem ersten Abschnitt 310 und dem dritten Abschnitt 330 angeordnet. In jedem Abschnitt 310, 320, 330 ist die Schraube um insgesamt 120° um ihre Längsachse 130 verdreht. Allerdings ist der zweite Abschnitt 320 in Längsrichtung 131 kürzer aus- gebildet als der erste Abschnitt 310 und als der dritte Ab¬ schnitt 330. Dadurch weist die Schraube 110 im zweiten Ab¬ schnitt 320 eine höhere Verdrehung pro Längeneinheit auf als im ersten Abschnitt 310 und im dritten Abschnitt 330. Ein durch eine Rotation der Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 um ihre Längsachsen 130 in Längsrichtung 131 durch die Schraubenanordnung 100 wanderndes Teilvolumen des Kanals 150 erfährt am Übergang zwischen dem ersten Abschnitt 310 und dem zweiten Abschnitt 320 eine Volumensreduzierung und am Übergang zwischen dem zweiten Abschnitt 320 und dem drittenScrew 110 has a first portion 310, a second portion 320, and a third portion 330. The first section 310 is arranged on ¬ side of the first longitudinal end of three hundred and first The third section 330 is disposed on the side of the second longitudinal end 302. The second section 320 is between see the first section 310 and the third section 330. In each section 310, 320, 330, the screw is rotated by a total of 120 ° about its longitudinal axis 130. However, the second portion 320 is formed shorter off in the longitudinal direction 131 than the first portion 310 and as the third From ¬ section 330. Thereby, the screw 110 in the second Ab ¬ section 320 has a higher rotation per unit length than in the first portion 310 and in the third section 330. A partial volume of the passage 150 traveling through the screw arrangement 100 by rotation of the screws 110 of the screw arrangement 100 about their longitudinal axes 130 in the longitudinal direction 131 undergoes a volume reduction at the transition between the first section 310 and the second section 320 the second section 320 and the third
Abschnitt 330 eine Volumensvergrößerung. Ist in dem Teilvolumen des Kanals 150 ein Gas eingeschlossen, so wird dieses am Übergang zwischen dem ersten Abschnitt 310 und dem zweiten Abschnitt 320 komprimiert und am Übergang zwischen dem zwei- ten Abschnitt 320 und dem dritten Abschnitt 330 expandiert. Section 330 is an increase in volume. If a gas is included in the partial volume of the channel 150, it is compressed at the transition between the first section 310 and the second section 320 and expanded at the transition between the second section 320 and the third section 330.
Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung der Schraubenanordnung 100. Erkennbar ist, dass alle Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 identisch ausgebildet sind. Jede Figure 5 shows a perspective view of the screw assembly 100. It can be seen that all the screws 110 of the screw assembly 100 are identical. each
Schraube 110 weist einen ersten Abschnitt 310, einen zweiten Abschnitt 320 und einen dritten Abschnitt 330 auf. Screw 110 has a first portion 310, a second portion 320, and a third portion 330.
Die Schraubenanordnung 100 kann in einer Brennkraftmaschine 400 Verwendung finden. Dann kann dem Kanal 150 zwischen den Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 am ersten Längsende 301 ein gasförmiger Brennstoff zugeführt werden. Durch eine Drehung der Schrauben 110 um ihre Längsachsen 130 wird der am ersten Längsende 301 zugeführte Brennstoff in Längsrichtung 131 durch die Schraubenanordnung 100 transportiert. Am Über- gang zwischen dem ersten Abschnitt 310 und dem zweiten Abschnitt 320 wird der Brennstoff verdichtet. Im zweiten Ab¬ schnitt 320 kann eine Zündung des verdichteten Brennstoffs erfolgen. Anschließend werden der Brennstoff oder die Verbrennungsprodukte am Übergang zwischen dem zweiten Abschnitt 320 und dem dritten Abschnitt 330 entspannt. Dabei treibt das sich entspannende Gas die Drehung der Schrauben 110 an. The bolt assembly 100 may find use in an internal combustion engine 400. Then, the channel 150 between the screws 110 of the screw assembly 100 at the first longitudinal end 301, a gaseous fuel can be supplied. By rotating the screws 110 about their longitudinal axes 130, the fuel supplied at the first longitudinal end 301 is transported in the longitudinal direction 131 through the screw arrangement 100. At the transition between the first section 310 and the second section 320, the fuel is compressed. In the second section from ¬ 320 can cause an ignition of the compressed fuel. Subsequently, the fuel or the Combustion products at the transition between the second section 320 and the third section 330 relaxes. The relaxing gas drives the rotation of the screws 110.
Die Dichtspalten zwischen den Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 der Brennkraftmaschine 400 können in erster Näherung durch eine Variation der Abstände der Längsachsen 130 der Schrauben 110 zueinander eingestellt werden. The sealing gaps between the screws 110 of the screw assembly 100 of the internal combustion engine 400 can be adjusted to a first approximation by varying the distances between the longitudinal axes 130 of the screws 110 to each other.
Vorteilhafterweise erfordert die Brennkraftmaschine 400 kein äußeres Gehäuse. Dadurch ergibt sich bei der Brennkraftma¬ schine 400 ein günstiges Verhältnis zwischen der Leistung der Brennkraftmaschine 400 und der Masse der Brennkraftmaschine 400. Advantageously, the internal combustion engine 400 does not require an outer housing. Thereby a favorable ratio between the power of the internal combustion engine 400 and the mass of the internal combustion engine 400 arises in of the internal combustion machine ¬ 400th
Die Schraubenanordnung 100 kann auch mehr als drei Schrauben 110 aufweisen. Durch Hinzunahme einer vierten Schraube 110 kann ein zweiter Kanal geschaffen werden, der parallel zum ersten Kanal 150 orientiert ist. Die Hinzunahme einer fünften Schraube 110 ermöglicht das Vorsehen eines dritten Kanals. Jede weitere Schraube 110 ermöglicht das Vorsehen eines wei¬ teren Kanals. Durch das Vorsehen weiterer Kanäle kann die Leistung der die Schraubenanordnung 100 aufweisenden Brenn- kraftmaschine 400 erhöht werden. Dabei ändert sich das Ver¬ hältnis von Leistung zu Masse mit steigender Zahl der Kanäle 150 hin zu noch günstigeren Werten. The screw assembly 100 may also include more than three screws 110. By adding a fourth screw 110, a second channel can be created which is oriented parallel to the first channel 150. The addition of a fifth screw 110 allows the provision of a third channel. Each additional screw 110 allows the provision of a white ¬ ter channel. By providing further channels, the power of the internal combustion engine 400 having the screw arrangement 100 can be increased. In this case, the Ver ¬ ratio of power to mass with increasing number of the channels 150 towards even lower values will change.
Weisen die Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 einen Ra- dius von 10 cm auf, so beträgt die maximale Kanalquer¬ schnittsfläche 155 des Kanals 150 etwa 48 cm2. Weisen die Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100 in Längsrichtung 131 eine Länge von 30 cm auf, so stehen etwa 12 cm zur Kompressi¬ on zur Verfügung. Dies entspricht einer Größe eines Teilvolu- men des Kanals von 288 cm3. Da der Kanal 150 pro vollständi¬ ger Rotation der Schrauben 110 drei Teilvolumina durch die Schraubenanordnung 100 fördert, ergibt sich ein Hubraum von 864 cm3 pro vollständiger Rotation der Schrauben 110 der Schraubenanordnung 100. Um ein Kompressionsverhältnis von 1:8 zu erreichen, muss das Verhältnis der Verdrehungen pro Längeneinheit im ersten Abschnitt 310 und im zweiten Abschnitt 320 ebenfalls ein Verhältnis von 1:8 aufweisen. Daraus ergibt sich, dass der zweite Abschnitt 320 ein Achtel der Länge des ersten Abschnitts 310 und des dritten Abschnitts 330 betragen muss. Ein mittlerer Arbeitsdruck von 0,8 MPa ergibt eine Mo¬ torleistung von 115 kW bei einer Drehzahl von 10.000 min-1. If the screws 110 of the screw arrangement 100 have a radius of 10 cm, the maximum channel cross- sectional area 155 of the channel 150 is approximately 48 cm 2 . Have the coil 110 of the coil assembly 100 in the longitudinal direction 131 has a length of 30 cm, so are about 12 cm to Kompressi ¬ on disposal. This corresponds to a size of a partial volume of the channel of 288 cm 3 . Since the channel promotes 150 per vollständi ¬ ger rotation of the screw 110 has three part volumes by the coil arrangement 100, results in a displacement of 864 cm 3 per one complete rotation of the screw 110 of the Screw Assembly 100. In order to achieve a compression ratio of 1: 8, the ratio of rotations per unit length in the first section 310 and in the second section 320 must also have a ratio of 1: 8. As a result, the second portion 320 must be one eighth the length of the first portion 310 and the third portion 330. An average working pressure of 0.8 MPa results in a Mo ¬ torleistung of 115 kW at a speed of 10,000 min -1.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples ¬ limits. Other variations can be deduced therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Schraubenanordnung (100) Screw arrangement (100)
mit drei Schrauben (110), with three screws (110),
wobei jede Schraube (110) senkrecht zu ihrer Längs¬ achse (130) einen konvexen Querschnitt (120) aufweist, wherein each screw (110) perpendicular to its longitudinal ¬ axis (130) has a convex cross-section (120),
wobei jede Schraube (110) in Längsrichtung (131) um ihre Längsachse (130) verdreht ist, wherein each screw (110) is twisted in the longitudinal direction (131) about its longitudinal axis (130),
wobei die Längsachsen (130) der Schrauben (110) parallel zueinander angeordnet sind, wherein the longitudinal axes (130) of the screws (110) are arranged parallel to one another,
wobei jede Schraube (110) um ihre Längsachse (130) drehbar ist. wherein each screw (110) is rotatable about its longitudinal axis (130).
Schraubenanordnung (100) gemäß Anspruch 1, Screw arrangement (100) according to claim 1,
wobei jede Schraube (110) senkrecht zu ihrer Längs¬ achse (130) einen Querschnitt (120) in Form eines Reuleaux-Dreiecks (10) aufweist. wherein each screw (110) perpendicular to its longitudinal ¬ axis (130) has a cross section (120) in the form of a Reuleaux triangle (10).
Schraubenanordnung (100) gemäß einem der vorhergehen den Ansprüche, A screw arrangement (100) according to one of the preceding claims.
wobei die Längsachsen (130) der Schrauben (110) auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind . wherein the longitudinal axes (130) of the screws (110) are arranged on the corners of an equilateral triangle.
Schraubenanordnung (100) gemäß einem der vorhergehen den Ansprüche, A screw arrangement (100) according to one of the preceding claims.
wobei die Schrauben (110) einander berühren. the screws (110) touching each other.
Schraubenanordnung (100) gemäß einem der vorhergehen den Ansprüche, A screw arrangement (100) according to one of the preceding claims.
wobei die Schrauben (110) im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. wherein the screws (110) are formed substantially identical.
Schraubenanordnung (100) gemäß einem der vorhergehen den Ansprüche, A screw arrangement (100) according to one of the preceding claims.
wobei jede Schraube (110) in Längsrichtung (131) um insgesamt 360° verdreht ist. wherein each screw (110) in the longitudinal direction (131) is rotated by a total of 360 °.
7. Schraubenanordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Screw arrangement (100) according to one of the preceding claims,
wobei die Verdrehung der Schrauben (110) pro Länge in Längsrichtung (131) nicht konstant ist.  wherein the rotation of the screws (110) per length in the longitudinal direction (131) is not constant.
8. Schraubenanordnung (100) gemäß Anspruch 7, 8. screw arrangement (100) according to claim 7,
wobei jede Schraube (110) in Längsrichtung (131) einen ersten Abschnitt (310) mit einer ersten Verdrehung pro Länge und einen zweiten Abschnitt (320) mit einer zweiten Verdrehung pro Länge aufweist.  wherein each screw (110) in the longitudinal direction (131) has a first portion (310) with a first twist per length and a second portion (320) with a second twist per length.
9. Schraubenanordnung (100) gemäß Anspruch 8, 9. screw arrangement (100) according to claim 8,
wobei jede Schraube (110) in Längsrichtung (131) einen dritten Abschnitt (330) mit einer dritten Verdrehung pro Länge aufweist.  wherein each screw (110) in the longitudinal direction (131) has a third portion (330) with a third twist per length.
10. Schraubenanordnung (100) gemäß Anspruch 9, 10. screw arrangement (100) according to claim 9,
wobei der zweite Abschnitt (320) in Längsrichtung (131) zwischen dem ersten Abschnitt (310) und dem dritten Abschnitt (330) angeordnet ist,  wherein the second portion (320) is disposed longitudinally (131) between the first portion (310) and the third portion (330),
wobei der zweite Abschnitt (320) in Längsrichtung (131) kürzer als der erste Abschnitt (310) und als der dritte Abschnitt (330) ist.  wherein the second portion (320) is shorter in the longitudinal direction (131) than the first portion (310) and as the third portion (330).
11. Schraubenanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, 11. Screw arrangement (100) according to one of claims 8 to 10,
wobei die Verdrehung in jedem Abschnitt (310, 320, 330) 120° beträgt.  wherein the twist in each section (310, 320, 330) is 120 °.
12. Schraubenanordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 12. Screw arrangement (100) according to one of the preceding claims,
wobei die Schrauben (110) in gleichsinnige Drehrichtung (160) mit gleicher Drehgeschwindigkeit drehbar sind .  wherein the screws (110) are rotatable in the same direction of rotation (160) at the same rotational speed.
13. Schraubenanordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei einem zwischen den Schrauben (110) angeordneten Hohlraum (150) an einem Längsende (301) der Schrauben (110) ein Brennstoff zuführbar ist. 13. Screw arrangement (100) according to one of the preceding claims, wherein a fuel is provided to a cavity (150) disposed between the screws (110) at a longitudinal end (301) of the screws (110).
Schraubenanordnung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, Screw arrangement (100) according to one of the preceding claims,
wobei die Schraubenanordnung (100) eine vierte wherein the screw assembly (100) is a fourth
Schraube (110) aufweist. Screw (110).
Brennkraftmaschine (400) mit einer Schraubenanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14. Internal combustion engine (400) with a screw arrangement (100) according to one of claims 1 to 14.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105782020A (en) * 2016-03-02 2016-07-20 常州大学 Same-direction-engaged Lelo triangular rotor pump
CN107091214A (en) * 2017-06-26 2017-08-25 重庆理工大学 A kind of multiple casing gas compressor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4782802A (en) * 1987-01-20 1988-11-08 General Motors Corporation Positive displacement rotary mechanism

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4782802A (en) * 1987-01-20 1988-11-08 General Motors Corporation Positive displacement rotary mechanism

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105782020A (en) * 2016-03-02 2016-07-20 常州大学 Same-direction-engaged Lelo triangular rotor pump
CN107091214A (en) * 2017-06-26 2017-08-25 重庆理工大学 A kind of multiple casing gas compressor

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