DE9412902U1 - Rotary lobe work machine - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolben-Arbeitsmaschine mit einer geraden Anzahl, also wenigstens zwei in einem ringförmigen, mit im Abstand voneinander angeordneten Ein-und Auslaßöffnungen versehenen Zylinderraum beweglichen, eine dem Zylinderraum angepaßte Raumform aufweisenden Kolben, die an je einen von wenigstens zwei um eine gemeinsame Achse dreh- und relativ zueinander beweglichen, insbesondere scheibenförmigen Kolbenträgern angeordnet sind, wobei den beiden Kolbenträgern mittels einer mechanischen Zwangssteuerung jeweils Umlaufbewegungen mit periodischer Geschwindigkeitsänderung aufgezwungen werden, derart, daß zwecks Bildung eines Verdichtungsraumes einer einem oder mehreren definierten Punkten des ringförmigen Zylinderraumes zugeordneten Abbremsung bzw. einem Stillstand des einen Kolbenträgers eine Nachlaufbewegung des anderen Kolbenträgers und einer zwecks Bildung eines Expansionsraumes anschließenden Weiterbewegung des einen Kolbenträgers eine erneute Nachlaufbewegung des anderen Kolbenträgers zugeordnet ist und wobei ferner der von der Zwangssteuerung freigebene Kolbenträger jeweils mit einer Abtriebseinrichtung der Maschine gekoppelt ist.The invention relates to a rotary piston working machine with an even number, i.e. at least two pistons, which are movable in an annular cylinder chamber provided with inlet and outlet openings arranged at a distance from one another and have a spatial shape adapted to the cylinder chamber, which are each arranged on one of at least two piston carriers, in particular disk-shaped, which can rotate about a common axis and are movable relative to one another, wherein the two piston carriers are forced to perform orbital movements with periodic speed changes by means of a mechanical forced control, such that, in order to form a compression chamber, a braking or standstill of one piston carrier assigned to one or more defined points in the annular cylinder chamber is assigned a follow-up movement of the other piston carrier and a subsequent further movement of one piston carrier in order to form an expansion chamber is assigned a renewed follow-up movement of the other piston carrier, and wherein the piston carrier released by the forced control is also coupled to an output device of the machine.
Eine Drehkolben Arbeitsmaschine der vorgenannten Bauart ist aus der EP-OS 0 530 771 bekannt.A rotary piston working machine of the above-mentioned type is known from EP-OS 0 530 771.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für eine derartige Drehkolben-Arbeitsmaschine eine Kolbenanordnung zu schaffen, welche bei einfacher Herstellbarkeit die Bildung hinreichend definierter Arbeitsräume (Kompressions-und Expansionsraum) gestattet.The invention is based on the object of creating a piston arrangement for such a rotary piston working machine, which allows the formation of sufficiently defined working spaces (compression and expansion space) while being easy to manufacture.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolben zumindest in der mit der Kolbenlängsachse zusammenfallenden Hauptbewegungsrichtung starr an den jeweiligenThis object is achieved according to the invention in that the pistons are rigidly attached to the respective
Kolbenträger gefesselt sind.Piston carriers are tied up.
Im Einzelnen kann dabei vorgesehen sein, daß die starre Fesselung der Kolben an die Kolbenträger durch einen formschlüssigen Eingriff von radialen Armen der Kolbenträger in eine komplementär gestaltete Ausnehmung den Kolbenkörper gebildet ist, wobei die Ausnehmung im Kolbenkörper zumindest in der Haupt-Bewegungsrichtung des Kolbens zwei zueinander parallele Flankenflächen aufweist, derart, daß der Kolben durch den formschlüssigen Eingriff der Arme der Kolbenträger zugleich auch gegen relativ zum Zylinderraum gerichtete Kippbewegungen sicher abgestützt ist.In detail, it can be provided that the rigid connection of the pistons to the piston supports is formed by a positive engagement of radial arms of the piston supports in a complementarily designed recess in the piston body, whereby the recess in the piston body has two flank surfaces parallel to one another at least in the main direction of movement of the piston, such that the piston is also securely supported against tilting movements directed relative to the cylinder space by the positive engagement of the arms of the piston supports.
Dies gestattet aber trotzdem eine Ausgestaltung, die sich dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben in radialer Richtung zumindest begrenzt verschieblich auf den radialen Armen der Kolbenträger angeordnet sind, in der Weise, daß die den radialen Armen der Kolbenträger zugeordneten Ausnehmungen in den Kolbenkörpern den radialen Armen der Kolbenträger gegenüber eine überlänge aufweisen.However, this still allows a design which is characterized in that the pistons are arranged on the radial arms of the piston carriers so as to be displaceable at least to a limited extent in the radial direction, in such a way that the recesses in the piston bodies assigned to the radial arms of the piston carriers have an excess length compared to the radial arms of the piston carriers.
Unter Anwendung einer entsprechenden Langlochanordnung kann dabei dann weiter vorgesehen sein, daß die radialen Arme der Kolbenträger mit den Kolben bzw. den Kolbenkörpern mittels einer starren Verschraubung verbunden sind, wodurch eine gewisse Abstützung der beim Umlauf der Kolben im Zylinderraum auftretenden Fliehkräfte gegen die Kolbenträger abgestützt werden kann.By using a corresponding slot arrangement, it can then be further provided that the radial arms of the piston supports are connected to the pistons or the piston bodies by means of a rigid screw connection, whereby a certain amount of support can be provided against the piston supports for the centrifugal forces that occur when the pistons rotate in the cylinder chamber.
Eine andere Ausgestaltungsform sieht anstelle einer starren Verschraubung zwischen Kolben und Kolbenträger vor, daß die radialen Arme der Kolbenträger mit den Kolben bzw. den Kolbenkörpern mittels eines durch ein senkrecht zur Hauptbewegungsrichtung angeordnetes Blatfederpaket gebildeten Kolbenbolzens in radialer Richtung begrenzt verstellbar verbunden sind. Vorteil einer solchen Bauart der Fesselung der Kolben am Kolbenträger ist die federnde Abstützung der in radialer Richtung auf den Kolben wirkenden Fliehkräfte an denAnother design provides, instead of a rigid screw connection between the piston and the piston carrier, that the radial arms of the piston carrier are connected to the pistons or the piston bodies by means of a piston pin formed by a leaf spring package arranged perpendicular to the main direction of movement, which can be adjusted to a limited extent in the radial direction. The advantage of this type of construction of the pistons on the piston carrier is the spring support of the centrifugal forces acting on the piston in the radial direction on the
Kolbenträgern und zugleicht die federnde Abstützung der Kolben gegen Kippräfte.Piston supports and at the same time the spring support of the pistons against tilting forces.
In Verbindung mit einer erfindungsgemäß gestalteten Fesselung der Kolben an den Kolbenträgern kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Kolben eine der Querschnittsform des Zylinderraumes gegenüber ein erhebliches Untermaß aufweisende Querschnittsform besitzen und mit in radialer Richtung breiten, in axialer Richtung dünnen Kolbenringen ausgestattet sind. Da die in radialer Richtung auf den Kolben wirkenden und hauptsächlich aus der Fliehkraft resultierenden Kräfte mehr oder minder gefedert gegen die Kolbenträger abgestützt sind ergeben, eine hinreichende Beweglichkeit in tiefen Kolbenringnuten im Kolben vorausgesetzt, solcherart gestaltete Kolbenringe eine ausreichende Abdichtung der von den Kolben zu bildenden Arbeitsräume.In conjunction with a restraining of the pistons to the piston supports designed according to the invention, a further embodiment of the invention can provide that the pistons have a cross-sectional shape that is considerably smaller than the cross-sectional shape of the cylinder chamber and are equipped with piston rings that are wide in the radial direction and thin in the axial direction. Since the forces acting on the piston in the radial direction and resulting mainly from centrifugal force are supported more or less sprung against the piston supports, provided there is sufficient mobility in deep piston ring grooves in the piston, piston rings designed in this way provide sufficient sealing of the working spaces to be formed by the pistons.
Nach einer anderen Einzelausgestaltung der Erfindung kann in Verbindung mit einer erfindungsgemäß gestalteten Fesselung
der Kolben an den Kolbenträgern aber auch vorgesehen, sein, daß die Kolben eine der Querschnittsform des Zylinderraumes
gegenüber nahezu spielfreie Querschnittsform besitzen und kolbenringlos im ZyIinderraum angeordnet sind. Hierbei kann
die Abstützung der in radialer Richtung auf den Kolben wirkenden Kräfte, soweit sie nicht durch dessen Fesselung am
Kolbenträger ohnehin abgestützt sind, durch die Schaffung eines hinreichend tragfähigen Schmierfilmes zwischen Kolbenumfang
und Zylinderraumwandung erfolgen.According to another individual embodiment of the invention, in conjunction with a restraining of the pistons to the piston carriers designed according to the invention, it can also be provided that the pistons have a cross-sectional shape that is almost free of play compared to the cross-sectional shape of the cylinder chamber and are arranged in the cylinder chamber without piston rings. In this case, the support of the forces acting on the piston in the radial direction, insofar as they are not caused by its restraining on the
Piston carriers are already supported by creating a sufficiently strong lubricating film between the piston circumference and the cylinder chamber wall.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben.The invention is described in detail in the following example description based on two embodiments shown in the drawing.
In der Zeichnung zeigt dieIn the drawing, the
Figur 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Drehkolbenarbeitsmaschine;Figure 1 shows a section through a first embodiment of a rotary piston working machine;
• *• *
Figur 2 einen Querschnitt zur Ausführungsform nach Figur 1;Figure 2 shows a cross section of the embodiment according to Figure 1;
Figur 3 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Drehkolbenarbeitsmaschine;Figure 3 shows a section through another embodiment of a rotary piston working machine;
Figur 4 einen Querschnitt durch eine Gestaltung zur Ausführungsform nach Figur 3;Figure 4 shows a cross section through a design for the embodiment according to Figure 3;
Figur 5 einen Querschnitt durch eine andere Gestaltung zur Ausführungsform nach Figur 3;Figure 5 shows a cross-section through another design to the embodiment according to Figure 3;
Figur 6 einen Querschnitt durch eine weitere Gestaltung zur Ausführungsform nach Figur 3;Figure 6 shows a cross section through a further design of the embodiment according to Figure 3;
Eine in der Zeichnung mehr schematisch dargestellte Drehkolben-Arbeitsmaschine besteht aus einer geraden Anzahl in einem ringförmigen, mit im Abstand voneinander angeordneten Ein-und Auslaßöffnungen 1, 2 versehenen Zylinderraum 3 beweglichen, eine dem Arbeitsraum angepaßte Raumform aufweisenden Kolben 4 und 5, die an je einen von wenigstens zwei um eine gemeinsame Achse 6 dreh- und relativ zueinander beweglichen, insbesondere scheibenförmigen Kolbenträgern 7 und 8 gefesselt sind, wobei den beiden Kolbenträgern 7 und 8 eine in der Zeichnung nicht gezeigte mechanische Zwangssteuerung zugeordnet ist, welche jedem der Kolbenträger 7 und 8 jeweils periodische Geschwindigkeitsänderungen in ihrer Umlaufbewegung aufzwingt. Bei allen in der Zeichnung dargestellten Ausführunsformen sind die Kolben 4 und 5 in ihrer Hauptbewegungsrichtung starr an die Kolbenträger 7 und 8 gefesselt, wobei die Fesselung durch einen foritischlüssigen Eingriff von radialen Armen 9 bzw. 10 der Kolbenträger 7 und 8 in jeweils eine komplementär gestaltete Ausnehmung 11 im Kolbenkörper gebildet ist. Die Ausnehmung 11 in den Kolbenkörpern weist zumindest in der Haupt-Bewegungsrichtung der Kolben 4 und 5 jeweils zwei zueinander parallele Flankenflächen 11a und 11b auf, derart, daß der Kolben 4 bzw. 5 durch den formschlüs-A rotary piston working machine, shown more schematically in the drawing, consists of an even number of pistons 4 and 5, which are movable in an annular cylinder chamber 3 provided with inlet and outlet openings 1, 2 arranged at a distance from one another and have a spatial shape adapted to the working chamber, which are each tied to one of at least two piston carriers 7 and 8, in particular disk-shaped, which can rotate about a common axis 6 and are movable relative to one another, the two piston carriers 7 and 8 being assigned a mechanical forced control (not shown in the drawing), which forces each of the piston carriers 7 and 8 to undergo periodic speed changes in their orbital movement. In all embodiments shown in the drawing, the pistons 4 and 5 are rigidly bound to the piston supports 7 and 8 in their main direction of movement, whereby the binding is formed by a positive engagement of radial arms 9 and 10 of the piston supports 7 and 8 in a complementary recess 11 in the piston body. The recess 11 in the piston bodies has, at least in the main direction of movement of the pistons 4 and 5, two flank surfaces 11a and 11b that are parallel to one another, such that the piston 4 or 5 is held by the positive engagement.
sigen Eingriff des Armes 9 bzw. 10 der Kolbenträger 7 bzw.engagement of the arm 9 or 10 of the piston carrier 7 or.
8 zugleich auch gegen relativ zum Zylinderraum gerichtete Kippbewegungen sicher abgestützt ist.8 is also securely supported against tilting movements relative to the cylinder chamber.
In der Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 ist den radialen Armen 9 und 10 der Kolbenträger 7 und 8 lediglich eine Ausnehmung 11 im Kolbenkörper zugeordnet, wobei die Ausnehmung 11 jeweils eine Tiefe aufweist, die den Kolben 4 bzw. 5 eine begrenzte radiale Beweglichkeit gestattet, derart, daß die Kolben 4 und 5 in radialer Richtung zumindest eine gewisse Bewegungsfreiheit gegenüber den radialen ArmenIn the embodiment according to Figures 3 and 4, the radial arms 9 and 10 of the piston supports 7 and 8 are assigned only one recess 11 in the piston body, whereby the recess 11 has a depth which allows the pistons 4 and 5 a limited radial mobility, such that the pistons 4 and 5 have at least a certain freedom of movement in the radial direction relative to the radial arms
9 und 10 der Kolbenträger 7 bzw. 8 besitzen.9 and 10 of the piston carrier 7 and 8 respectively.
Eine Abwandlung dieser Ausgestaltungsform ist in der FigurA variation of this design is shown in the figure
2 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Kolben 4 bzw. 5 jeweils vermittels eines durch ein Blattfederpaket 12 gebildeten Kolbenbolzens in radialer Richtung begrenzt an die radialen Arme 9 bzw. 10 der Kolbenträger 7 bzw. 8 angeschlossen. 2. In this embodiment, the piston 4 or 5 is connected in a limited radial direction to the radial arms 9 or 10 of the piston carriers 7 or 8 by means of a piston pin formed by a leaf spring package 12.
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 3 bis 5 zeichnen sich die Kolben 4 und 5 jeweils durch eine der Querschnittsform des Zylinderraumes 3 gegenüber ein erhebliches Untermaß aufweisende Querschnittsform aus und sind mit in radialer Richtung breiten, in axialer Richtung dünnen Kolbenringen 13 ausgestattet, die ihrerseits vermittels Wellfedern 14 in tiefen Ringnuten 15 der Kolben 4 bzw. 5 abgestützt sind.In the embodiments according to Figures 3 to 5, the pistons 4 and 5 are each characterized by a cross-sectional shape that is considerably smaller than the cross-sectional shape of the cylinder chamber 3 and are equipped with piston rings 13 that are wide in the radial direction and thin in the axial direction, which in turn are supported by means of wave springs 14 in deep ring grooves 15 of the pistons 4 and 5, respectively.
Bei den Ausführungsformen nach Figur 1 und 2 weisen die Kolben 4 und 5 eine der Querschnittsform des ZylinderraumesIn the embodiments according to Figures 1 and 2, the pistons 4 and 5 have a cross-sectional shape of the cylinder chamber
3 gegenüber nahezu spielfreie Querschnittsform auf und sind kolbenringlos im Zylinderraum 3 angeordnet. Die Abstützung der der auf die Kolben 4 und 5 in radialer Richtung wirkenden Kräfte wird durch einen hinreichend tragfähigen, in der Zeichnung nicht besonders dargestellten Schmierfilm zwischen Kolbenumfangsflache 16 und Zylinderraumwandung 17 gewährleistet .3 have a cross-sectional shape that is almost free of play and are arranged in the cylinder chamber 3 without piston rings. The support of the forces acting on the pistons 4 and 5 in the radial direction is ensured by a sufficiently load-bearing lubricating film (not specifically shown in the drawing) between the piston circumferential surface 16 and the cylinder chamber wall 17.
• ··
Aus der Figur 5 ist darüberhinaus eine besondere Ausgestaltung der Fesselung der Kolben 4 und 5 an die radialen Arme 9 und 10 der Kolbenträger 7 und 8 dargestellt, dahingehend, daß die radialen Arme 9 und 10 der Kolbenträger 7 und 8 mittels einer starren Verschraubung 18 mit den Kolben 4 bzw. 5 bzw. den Kolbenkörpern verbunden sind. Aus der Darstellung der Figur 2 ist dabei auch noch ersichtlich, daß die der Verschraubung 18 zugeordnete Durchgangsbohrung 19 im radialen Arm 9 bzw. 10 des Kolbenträgers 7 bzw. 8 dem Schraubenschaft gegenüber ein Übermaß aufweist, insbesondere als Langlochbohrung ausgebildet ist.Figure 5 also shows a special design of the connection of the pistons 4 and 5 to the radial arms 9 and 10 of the piston supports 7 and 8, in that the radial arms 9 and 10 of the piston supports 7 and 8 are connected to the pistons 4 and 5 or the piston bodies by means of a rigid screw connection 18. From the representation in Figure 2 it is also clear that the through hole 19 associated with the screw connection 18 in the radial arm 9 or 10 of the piston support 7 or 8 has an oversize compared to the screw shaft, in particular it is designed as an elongated hole.
-Q--Q-
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Also Published As
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