DE2552454A1 - Rotary piston pump for liquids - has rotor with relieved tooth tips for reducing excessive contact with chamber - Google Patents
Rotary piston pump for liquids - has rotor with relieved tooth tips for reducing excessive contact with chamberInfo
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Abstract
Description
Drehkolbenmaschine, vorzugsweise für Flüssigkeiten Die erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenmaschine, vorzugsweise für Flüssigkeiten, mit einem innenverzahnten Außenrad und einem, einen Zahn weniger aufweisenden außenverzahnten Innenrad, bei der die Zahnkonturen des Innen- und des Außenrades in mehrfacher Linienberührung miteinander stehen und im Zusammenwirken mit Seitenwänden Kammern bilden, die bei Relativdrehung der Räder periodisch volumenveränderlich und wechselweise mit einem Zu- bzw. Ablauf verbunden sind.Rotary piston machine, preferably for liquids The invention relates on a rotary piston machine, preferably for liquids, with an internally toothed Outer gear and an externally toothed inner gear with one tooth less the tooth contours of the inner and outer gears in multiple line contact stand with each other and in cooperation with side walls form chambers that at Relative rotation of the wheels periodically variable in volume and alternating with a Inflow and outflow are connected.
Bei derartigen Drehkolbenmaschinen, die beispielsweise als Motore, Pumpen oder Volumenmeßeinrichtungen in hydrostatischen Lenkungen usw. arbeiten, ist die Anzahl der Berührungslinien zwischen Innen- und Außenrad in å jeder Relativstellung der Räder zueinander, und die Anzahl der Kammern, gleich der Anzahl der Zähne des Außenrades. Bei bekannten Einrichtungen besitzt das Außenrad z. B. sieben, und das Innenrad sechs Zähne, womit sich sieben volumenveränderliche Kammern ergeben. Diese sieben Kammern bedingen, daß das Innenrad in jeder beliebigen Relativstellung zum Außenrad gleichzeitig und ständig an sieben Konturenpunkten exakte Linienberührung mit dem Außenrad haben muß. Um einerseits einen einwandfreien Lauf der Räder ohne Verklemmungen und ohne Spiel, und andererseits einen guten volumetrischen Wirkungsgrad derartiger geometrisch überbestimmter Drehkolbenmaschinen zu erzielen, ist eine außerordentliche Präzision bei der Herstellung der Zahnkonturen beider Räder erforderlich. Die engen Toleranzen dieser Konturen erhöhen die Ausschußquote, hemmen den Fertigungsfluß, erschweren die Erzielung hoher volumetrischer irkungsgrade, machen aufwendige Fertigungs- und Meßeinrichtungen erforderlich und verteuern damit das Erzeugnis. In der Praxis ist trotz erheblichen Aufwandes die gleichzeitige Berührung an allen Zähnen nicht erreichbar und damit auch nicht der angestrebte hohe volumetrische Wirkungsgrad.In such rotary piston machines, which are used, for example, as motors, Pumps or volume measuring devices work in hydrostatic steering systems, etc. is the number of lines of contact between the inner and outer wheels in å each relative position of the wheels to each other, and the number of chambers, equal to the number of teeth of the Outer wheel. In known devices, the outer wheel has z. B. seven, and that Inner wheel has six teeth, resulting in seven chambers of variable volume. These seven chambers require that the inner wheel in any position relative to the Outer wheel at the same time and continuously exact line contact at seven contour points must have with the outer wheel. On the one hand, to ensure that the bikes without jamming and without play, and on the other hand good volumetric efficiency Achieving such geometrically overdetermined rotary piston machines is one thing extraordinary precision is required in the manufacture of the tooth contours of both wheels. The tight tolerances of these contours increase the reject rate, inhibit the production flow, make it difficult to achieve high volumetric efficiency, make complex manufacturing and measuring devices are required and thus make the product more expensive. In practice In spite of considerable effort, it is not possible to touch all teeth at the same time achievable and thus also not the desired high volumetric efficiency.
Zur Vermeidung volumetrischer Verluste infolge unvollständiger Kammerabdichtung, brw. fertigungsbedingter Konturenabweichungen sind Drehkolbenmaschinen bekannt, bei denen in den Zahnelementen radialbewegliche, dauernd oder nur zeitweise am anderen Zahnelement anliegende Dichtlamellen vorgesehen sind. Bei einer derartigen Einrichtung trägt ein Zahnrad in der Mitte beiden Zahnes Dichtlamellen, die sich um ein begrenztes Stück unter dem Einfluß einer Feder radial bewegen können. Bei einer anderen bekannten Drehkolbenmaschine, die eine hohe Dichtheit zwischen den Kammern anstrebt, ist ein Außenrad vorgesehen, dessen Zähne durch Rollen gebildet werden, die mit Spiel in Aussparungen eines Außenringes angeordnet sind, wobei gegen den Umfang jeder Rolle ein im Außenring geführt er feder- oder druckbeaufschlagter Dichtschieber gedrückt wird, der die Rollen an die Kontur des Innenrades anlegt.To avoid volumetric losses due to incomplete chamber sealing, brw. manufacturing-related contour deviations are known to rotary piston machines, those in the tooth elements that are radially movable, permanently or only temporarily on the other Tooth element abutting sealing lamellae are provided. With such a facility carries a toothed wheel in the middle of both tooth sealing lamellae, which are arranged around a limited one Piece can move radially under the influence of a spring. With another well-known Rotary piston machine, which strives for a high level of tightness between the chambers, is a External wheel provided, the teeth of which are formed by rollers with play in Recesses of an outer ring are arranged, against the circumference of each roller a spring-loaded or pressure-loaded sealing slide guided in the outer ring is pressed who applies the rollers to the contour of the inner wheel.
Diese Einrichtungen erfordern einen erhöhten Aufwand durch Anordnung zusätzlicher beweglicher Teile, wie Rollen, Dichtschieber, Lamellen, Federn, Druckleitungen usw., jeweils für jeden einzelnen Zahn, womit eine Komplizierung und Verteuerung auftritt. AuBerdem vergrößtert sich die Gefahr von Funktionsstörungen, z. B. durch Klemmmen oder Fressen der Dichtschieber bzw. Lamellen, durch Federbrüche, erhöhte Reibung usw..These facilities require an increased outlay due to their arrangement additional moving parts such as rollers, sealing slides, slats, springs, pressure lines etc., for each individual tooth, which is a complication and rise in price occurs. In addition, the risk of malfunctions increases, z. B. by jamming or fretting of the sealing slide or lamellas, by spring breaks, increased friction, etc.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehkolbenmaschine zu schaffen, die einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad durch Verbesserung der Eammerabdichtung und eine Verringerung der Genauigkeitsforderungen an die Zahnkonturen der die Kammern bildenden Zahnräder erreicht, ohne daß zusätzliche und bewegliche Bauteile wie Dichtlamellen, Dichtschieber, Federn usw. erforderlich werden.The invention is based on the object of a rotary piston machine to create the high volumetric efficiency by improving the Chamber sealing and a reduction in the accuracy requirements for the tooth contours of the gears forming the chambers reached without additional and movable Components such as sealing lamellas, sealing slides, springs, etc. are required.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zahnkontur des Innenrades in seitlich der Zahnkopfmitten liegenden Konturenbereichen über die gesamte Dicke des Innenrades von der verzahnungsgeometrisch bedingten Kontur zurückgesetzt bzw. unterbrochen ist und in diesen Konturenbereichen eine Berührung des Innenrades mit dem Außenraü ausgeschlossen und die Anzahl der gleichzeitigen Berührungen zwischen Innen- und Außenrad kleiner ist, als die Anzahl der Zähne des Außenrades. Die zurückgesetzten bzw. unterbrochenen Konturenbereiche sind jeweils zahnkopfseitig maximal begrenzt durch die Lage der Berührungslinie auf der Innenradkontur, die sich im Zusammenwirken mit dem Außenrad ergibt, wenn diese Berührungslinie eine Kammer maximalen Kammervolumens abschließt. Zahnfußseitig ist der Bereich der Konturenzurücksetzung bzw. -unterbrechung maximal begrenzt durch die Lage der Berührungslinie auf der Innenradkontur, die sich im Zusammenwirken mit dem Außenrad ergibt, wenn diese Berührungslinie eine Kammer minimalen Kammervolumens abschließt. Dabei können sich die Konturenzurücksetzungen bzw. -unterbrechungen nur über einen Teil des Bereiches zwischen den als max.According to the invention the object is achieved in that the tooth contour of the inner gear in the contour areas lying to the side of the tooth tip centers over the The entire thickness of the internal gear is set back from the contour caused by the tooth geometry or is interrupted and a contact with the inner wheel in these contour areas excluded with the outside and the number of simultaneous contacts between The inner and outer gears are smaller than the number of teeth on the outer gears. The reset or interrupted contour areas are each limited to a maximum on the tooth tip side due to the position of the line of contact on the inner wheel contour, which interacts with the outer wheel results when this line of contact a chamber of maximum chamber volume concludes. On the tooth root side is the area of the contour setback or interruption limited to a maximum by the position of the contact line on the inner wheel contour, the results in interaction with the outer wheel when this line of contact is a Chamber closes with minimal chamber volume. Here you can the Contour resets or interruptions only over part of the area between the max.
Begrenzungen angegebenen Beruhrungslinien einer Maximu-und einer linimumkammer erstrecken. Gleichermaßen kann die Konturenzurücksetzung bzw. -unterbrechung in allen derartigen Bereichen oder nur in einigen erfolgen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die verbeibenden Konturenteile des Innenrades abweichend von der komplizierten verzahnungsgeometrisch bedingten Erochoidenzylinderform bekannter Drehkolbenmaschinen in der einfacheren Kreiszylinderform, erforderlichen falls mit tangierenden ebenen Flächen oder das Innenrad aus einem Innenring und je Zahn aus einem starr mit dem Innenring verbundenen Zahnkopfteil aus besonders verschleißfestem Werkstoff ausgeführt.Limitations indicated lines of contact of a maximum and a minimum chamber extend. Similarly, the contour resetting or interruption in all or some of these areas. In further development of the invention, the remaining contour parts of the inner wheel are different from the complicated geometry of the erochoid cylinder shape is better known Rotary piston machines in the simpler circular cylinder shape, if necessary with tangent flat surfaces or the inner wheel from an inner ring and per tooth a tooth head part rigidly connected to the inner ring made of particularly wear-resistant Material executed.
Der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Drehkolbenmaschinen der eingangs beschriebenen Art von der Gesamtzahl der vorhandenen Kammern jeweils diejenigen Kammern durch bekannte Steuermittel, wie Steuerschlitze, Kanäle, Kommutatorsysteme usw. miteinander verbunden sind, die momentan die gleiche Volumenänderungstendenz aufweisen. So sind alle sich vergrößenden Kammern miteinander und mit einem Zulauf, alle sich verkleinernden Kammern ebenfalls miteinander, aber mit einem Ablauf, verbunden. Erreicht eine Kammer ihr Volumenmaximum oder -minimum, so wechselt deren Verbindung von Zulauf zum Ablauf, bzw. umgekehrt. Kammern gleicher Volumenänderungstendenz liegen nebeneinander.The device according to the invention is based on the knowledge that in rotary piston machines of the type described at the beginning of the total number of existing ones Chambers in each case those chambers by known control means, such as control slots, Channels, commutator systems, etc. are connected to each other, which are currently the same Have a tendency to change in volume. So are all the expanding chambers with one another and with an inlet, all shrinking chambers also with one another, but connected to a drain. If a chamber reaches its maximum or minimum volume, so their connection changes from inlet to outlet or vice versa. Chambers the same Volume change tendencies are side by side.
Sie schließen ringförmig an die Gruppe der Kammern mit der entgegengesetaen Volumenänderungstendenz an, die wiederum an die erste Kammergruppe anschließt. Da Kammern gleicher Volumenänderungstendenz nebeneinander liegen und außerdem über Steuermittel miteinander verbunden sind, braucht zwischen ihnen keine Kammertrennung zu bestehen. Die Linienberührungen von Außen- und Innenrad zwischen derartigen Eammern innen daher entfallen. Sind sich Jedoch Kammern entgegengesetzter Volumenänderungstendenz benachbart, dann ist einwandfreie Linienberührung und Kamuiertrennung zwischen ihnen zur Vermeidung von Leckverlusten von größter Bedeutung.They close in a ring to the group of chambers with the opposite one Volume change tendency, which in turn connects to the first chamber group. There Chambers of the same volume change tendency lie next to each other and also above Control means interconnected are needs between them no chamber separation to exist. The line contacts of the outer and inner wheel between such chambers are therefore omitted on the inside. However, chambers are more opposed Volume change tendency is adjacent, then there is perfect line contact and camouflage separation between them to avoid leakage is of the utmost importance.
Bei einer Drehkolbenmaschine mit z. B. sieben Kammern und zugehörigen sieben Berührungslinien zwischen Innen-und Außenrad, trennen in der Regel fünf Berührungslinien Kammern mit gleicher Volumenänderungstendenz. Nur zwei der sieben Berührungslinien trennen in der Regel Kammern entgegengesetzter Volumenänderungstendenz, , zwischen denen somit ein Druckgefälle besteht.In a rotary piston machine with z. B. seven chambers and associated seven lines of contact between the inner and outer wheels, usually separate five lines of contact Chambers with the same tendency to change volume. Only two of the seven lines of contact usually separate chambers of opposite volume change tendencies,, between which there is thus a pressure gradient.
Auf Grund unvermeidlicher Fertigungsabweichungen der Zahnkonturen tragen in der Praxis nur einige der theoretisch bedingten Berührungslinien. Dabei ist nicht gewährleistet, daß sich die Berührungslinien zwischen Kammern unterschiedlicher Volumenänd erung st ende nz ausbilden, wie es zur Vermeidung von Leckverlusten erforderlich ist. Auf Grund der größeren theoretischen Anzahl von Linienberührungen zwischen Kammern gleicher Volumenänderungstendenz im Verhältnis zu Linienberührungen zwischen Kammern entgegengesetzter Volumenänderungstendenz, werden sich überwiegend Linienberührungen zwischen Kammern gleicher Volumenänderungstendenz ausbilden. Diese Linienberührungen sind fur.ktionsunsichtig und nachteilig, indem sie das Innenrad im Außenrad so fixieren bzw.Due to unavoidable manufacturing deviations of the tooth contours in practice only carry some of the theoretically determined lines of contact. Included there is no guarantee that the lines of contact between chambers are different Change the volume continuously, as required to avoid leakage losses is. Due to the larger theoretical number of line contacts between Chambers have the same volume change tendency in relation to line contacts between Chambers with the opposite tendency to change volume will be predominantly line contacts develop the same volume change tendency between chambers. These line contacts are ineffective and disadvantageous in that they fix the inner wheel in the outer wheel in this way respectively.
führen, daß an den wichtigen Dichtstellen zwischen Kammern entgegengesetzter Volumenänderungstendenz häufig die Linienberührungen und damit die Dichtheit verhindert werden, was zu Leckverlusten und schlechten volumetrischen Wirkungsgraden führt.lead that opposite at the important sealing points between chambers The tendency to change in volume often prevents the line contacts and thus the tightness leading to leakage losses and poor volumetric efficiencies.
Eine geometrische Untersuchung der Lage der Berührungslinien auf der Zahnkontur des Innenrades zeigt, daß Berührungslinien, die Kammern gleicher Volumenänderungstendenz trennen, ausschließlich in begrenzten Bereichen beiderseits jeder Zahnkopfmitte auftreten. Erfindungsgemäß wird in diesen Bereichen oder Teilen davon die Zahnkontur des Innenrades zurückgesetzt bzw. unterbrochen.A geometrical study of the position of the lines of contact on the Tooth contour of the inner wheel shows that lines of contact, the chambers have the same tendency to change volume separate, only in limited areas on both sides of each tooth tip center appear. According to the invention, the tooth contour is in these areas or parts thereof of the inner wheel reset or interrupted.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die bei den bisher bekannten Drehkolbenmaschinen geometrische Überbestimmung des miteinander kämmenden Innen- und Außenrades, die durch eine der Zähnezahl des Außenrades entsprechende Anzahl gleichzeitiger Berührungslinien gekennzeichnet ist, vermieden wird. Durch die erfinaungsgemäßen Maßnahmen entfallen alle oder ein Teil der Berührungslinien der Räder, die funktionell als Ka!erabdichtungen nicht benötigt werden. Durch Wegfall oder Minderung der geometrischen Uberbostimmung der Räderpaarung werden die Linienberührungen an den notwendigen Dicht stellen zwangsläufig unter der Wirkung der Kammerdrücke und des die Räder relativ drehenden Momentes herbeigeführt und damit der maximale volumetrische Wirkungsgrad gewährleistet. Daraus folgt, daß an die Genauigkeit der Zahnkonturen beider Räder trotz besserem volumetrischen Wirkungsgrades weniger hohe Forderungen gestellt werden müssen, als bei den bisherigen Drehkolbenmaschinen mit geometrischer Überbestimmung. Die größeren zulässigen Abweichungen an den Zahnkonturen beider Räder erlauben es, an den verbleibenden Konturenteilen der Zahnköpfe des Innenrades an Stelle der komplizierten trochoidenförmigen Kontur, die wesentlich einfacher und billiger herzustellende Kreiszylinderform anzuwenden. Gleichermaßen gilt dies für die Zahnfußkonturen. Auch hier kann die Trochoidenform der Kontur auf Grund der erfindungsgemäßen Maßnahmen mit ausreichender Näherung durch eine Kreiszylinderform ersetzt werden, an die erforderlichenfalls beiderseitig ebene Flächen tangieren. Daraus resultieren erhebliche Vorteile für die Herstellung dieser Teile.The advantage of the invention is that in the previously known Rotary piston machines geometric overdetermination of the intermeshing inner and external gear, the number corresponding to the number of teeth of the external gear simultaneous lines of contact is avoided. By according to the invention Measures omit all or part of the contact lines of the wheels that are functional are not required as casing seals. By eliminating or reducing the geometric Overdimensioning of the pair of wheels will make the line contacts at the necessary Tightly put inevitably under the action of the chamber pressures and of the wheels relatively rotating torque brought about and thus the maximum volumetric efficiency guaranteed. It follows that the accuracy of the tooth contours of both wheels despite better volumetric efficiency, less high demands are made must than with the previous rotary piston machines with geometric overdetermination. The larger permissible deviations in the tooth contours of both wheels allow on the remaining contour parts of the tooth tips of the inner gear instead of the complicated ones trochoidal contour, which is much easier and cheaper to manufacture To apply circular cylinder shape. This also applies to the tooth root contours. Even here can the trochoid shape of the contour due to the invention Measures with sufficient approximation are replaced by a circular cylinder shape, tangent to the surfaces that are flat on both sides if necessary. Result from it significant advantages for the manufacture of these parts.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß keine zusätzlichen und beweglichen Bauteile, z. B. Dichtlamellen, Dichtschieber, Federn usw. erforderlich sind, wie sie bei Drehkolbenmaschinen bekannter Bauart zur Verbesserung des volumetrischen Wirkungsgrades angewendet werden. Damit ergeben sich neben einer Vereinfachung der Drehkolbenmaschine eine Steigerung der Funktionssicherheit durch Wegfall von Störungsquellen sowie eine Kosteneinsparung für die Bearbeitung dieser zusätzlichen Teile und deren Anordnung in der Drehkolbenmaschine.Another advantage of the solution according to the invention is that no additional and moving parts, e.g. B. Sealing lamellas, sealing slides, Springs, etc. are required, as they are in rotary piston machines of known design can be used to improve the volumetric efficiency. So surrender In addition to a simplification of the rotary piston machine, there is an increase in functional reliability by eliminating sources of interference and saving costs for processing these additional parts and their arrangement in the rotary piston machine.
Die Erfindung weist weiterhin den Vorteil auf, daß das Innenrad mit seinen verbleibenden Konturenteilen aus einem Innenring und starr damit verbundenen Zahnkopfteilen aufgebaut werden kann, wobei die Zahnkopfkontur durch Zahnkopfteile aus verschleißfestem Werkstoff, z. B. Hartmetall o. ä., gebildet werden kann, was zu einer erheblichen Steigerung der Gebrauchsfähigkeit derartiger Einrichtungen führt, da erfahrungsgemäß an den Zahnköpfen ein um vieles größerer Verschleiß auftritt als an den Zahnfüßen.The invention also has the advantage that the internal gear with its remaining contour parts from an inner ring and rigidly connected to it Tooth tip parts can be built up, the tooth tip contour by tooth tip parts made of wear-resistant material, e.g. B. hard metal o. Ä., What can be formed to a considerable increase in the usability of such facilities leads, since experience has shown that there is much greater wear and tear on the tooth tips than at the roots of the teeth.
Als Vorteil ergeben sich ferner geringere Strömungsverluste in den Leitungen zu den Kammern und in den Steuermitteln, die die Kammern periodisch wechselnd mit dem Zu- und Ablauf verbinden, weil ein direkter Strömungsausgleich zwischen den Kammern gleicher Volumenänderungstendenz über die zurückgesetzten Konturenpartien stattfinden kann, wodurch trotz unterschiedlicher Volumenänderungsgeschwindigkeit der einzelnen Kammern, in den Kammerleitungen gleiche Strömungsgeschwindigkeit herrscht.As an advantage, there are also lower flow losses in the Lines to the chambers and in the control means which change the chambers periodically with the Connect the inlet and outlet, because a direct flow equalization Between the chambers the same volume change tendency over the recessed contour areas can take place, whereby despite different rate of change in volume of the individual chambers, the same flow velocity prevails in the chamber lines.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Au sführungsb eispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: eine Drehkolbenmaschine ohne die erfindungsgemäßen merkmale in einer Symmetriestellung der Zahnräder bei minimalen Kammervolumen, Fig. 2: eine Drehkolbenmaschine ohne die erfindungsgemäßen Merkmale in einer Szmmetriestellung der Zahnräder bei maximalem Eam ervolumen, Fig. 3: einen Teil der Innenradkontur, in einer erfindungsgemäßen Ausführung, Fig. 4: eine Drehkolbenmaschine in einer erfindungsgemäßen Ausfahrüng, Fig. 5: ein Innenrad, bestehend aus Innenring und Zahnkopfteilen.The invention is to be described in more detail below using an exemplary embodiment explained. The accompanying drawings show: FIG. 1: a rotary piston machine without the features according to the invention in a symmetrical position of the gears minimal chamber volume, Fig. 2: a rotary piston machine without the inventive Features in a symmetrical position of the gears with maximum Eam ervolume, Fig. 3: a part of the inner wheel contour, in an embodiment according to the invention, FIG. 4: a rotary piston machine in an extension according to the invention, FIG. 5: an inner wheel, consisting of inner ring and tooth tip parts.
In Figur 1 befinden sich in einem Außenrad 1 mit sieben kreisbogenförmigen Zähnen ein Innenrad 2. Die Zahnkonturen des Innen- und Außenrades bilden zwischen beiden Rädern im Zusammenwirken mit beiderseits der Räder angeordneten, nicht dargestellten Seitenwänden sieben Kammern 3 bis 9, die gegenseitig durch sieben Berührungslinien 10 bis 16 abgedichtet sind. Die Räder befinden sich in einer Symmetriestellung, die durch die Symmetrieachse 17 gekennzeichnet ist. Dabei besitzt die Kammer 3, die durch die Berührungslinien 13 und 14 abgeschlossen ist, ein Volumenminimum. Bei Drehung des Innenrades in der durch Pfeil angegebenen Richtung verkleinern die Kammern 4, 5 und 6 ihr Volumen, d. h. sie weisen gleiche Volumenänderungstendenz auf. Die Kammern 7, 8, 9 und 3 vergrößern ihr Volumen, womit sie ebenfalls eine gemeinsame Volumenänderungstendenz aufweisen, allerdings der entgegengesetzten Art in Bezug auf die Kammern 4, 5 und 6.In Figure 1 are located in an outer wheel 1 with seven circular arcs Teeth an internal gear 2. The tooth contours of the internal and external gear form between two wheels in cooperation with arranged on both sides of the wheels, not shown Sidewalls seven chambers 3 to 9, which are mutually through seven lines of contact 10 to 16 are sealed. The wheels are in a symmetrical position, the is characterized by the axis of symmetry 17. The chamber 3 has the is completed by the contact lines 13 and 14, a volume minimum. at Rotation of the inner wheel in the direction indicated by the arrow reduces the size of the chambers 4, 5 and 6 their volume, d. H. they show the same tendency to change in volume. the Chambers 7, 8, 9 and 3 increase their volume, so that they also have a common Show a tendency to change in volume, but of the opposite kind in relation to on chambers 4, 5 and 6.
Durch nicht dargestellte Steuermittel, wie z. B. Kanäle und ein Kommutatorsystem, sind jeweils die Kammern miteinander und mit einem Zu- oder Ablauf verbunden, die gleiche Volumenänderungstendenz haben. Somit sind bei Drehung des Innenrades in Pfeilrichtung die Kammern 4, 5 und 6, wie auch die Kammern 7, 8, 9 und 3 momentan miteinander verbunden. Daraus folgt, daß in den Kammern 4, 5 und 6 und dem Ablauf gleicher Druck herrscht, womit die Berührungslinien 15 und 16 keine Dichtfuktionen auszuüben brauchen. In den Kammern 7, 8, 9 und dem Zulauf herrscht ebenfalls gleicher Druck, womit Dichtfunktionen an den Berührungslinien 11, 12 und 13 nicht erforderlich sind. Zwischen beiden Kammergruppen herrscht jedoch unterschiedlicher Druck. Arbeitet die Drehkolbenmaschine beispielsweise als Motor, so herrscht im Zulauf und den damit in Verbindung stehenden Kammern 7, 8, 9 und 3 ein höherer Druck, als in den Kammern 4, 5, 6 und dem Ablauf.By control means not shown, such as. B. Channels and a commutator system, the chambers are each connected to one another and to an inlet or outlet that have the same tendency to change volume. Thus, when the inner gear rotates in Direction of the arrow the chambers 4, 5 and 6, as well as the chambers 7, 8, 9 and 3 momentarily connected with each other. It follows that in chambers 4, 5 and 6 and the drain The pressure is the same, so that the lines of contact 15 and 16 do not have any sealing functions need to exercise. In chambers 7, 8, 9 and the inlet there is also the same Pressure, which means that sealing functions on the contact lines 11, 12 and 13 are not required are. However, there is different pressure between the two chamber groups. Is working the rotary piston machine, for example, as a motor, then there is the inflow and the with it communicating chambers 7, 8, 9 and 3 a higher pressure than in the chambers 4, 5, 6 and the process.
Damit besteht zwischen den Kammern 3 und 4 sowie 6 und 7 ein Druckgefälle. Zur Vermeidung von Leckverlusten müssen diese Kammern gegenseitig abgedichSt sein, d. h.There is thus a pressure gradient between chambers 3 and 4 and 6 and 7. To avoid leakage losses, these chambers must be mutually sealed, d. H.
die Berührungslinien 10 und 14 müssen anliegen und wirkungsvoll dichten. Besteht nur an einer der vier Berührungslinien 11, 12, 15 und 16 eine Konturenabweichung in Form von Ubermaß, so ist sofort erkennbar, daß die Kammerabdichtung am Punkt 10 nicht mehr gewährleistet ist und erhöhte Leckverluste auftreten.the lines of contact 10 and 14 must fit and seal effectively. Only exists on one of the four lines of contact 11, 12, 15 and 16 a contour deviation in the form of oversize, it is immediately recognizable that the Chamber sealing at point 10 is no longer guaranteed and increased leakage losses appear.
Für die erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine ist es ohne Belang, in welcher Art die Drehung der Räder 1, 2 realisiert ist. Das kann z. B. mit achsfester Anordnung beider Räder erfolgen, wobei beide Räder eine Drehbewegung ausführen oder z. B. bei feststehendem Außenrad durch eine Drehbewegung des Innenrades bei gleichzeitiger exentrischer Bewegung dessen Drehachse, wobei die Dreh-und Bewegungsübertragung auf das Innenrad vorzugsweise über eine pendelnde Welle erfolgt. Die Figuren 1, 2 und 4 zeigen als Ausführungsbeispiel die letztere Anordnung.For the rotary piston machine according to the invention, it is irrelevant in which way the rotation of the wheels 1, 2 is realized. This can be B. with axle fixed Both wheels are arranged, with both wheels rotating or rotating z. B. with a stationary outer wheel by rotating the inner wheel while at the same time eccentric movement whose axis of rotation, the rotation and motion transmission on the inner wheel is preferably carried out via an oscillating shaft. Figures 1, 2 and 4 show the latter arrangement as an exemplary embodiment.
Figur < zeigt die nächste Symmetriestellung, die sich aus der in Figur 1 gezeigten Stellung bei Drehung des Innenrades ergibt. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer 7 ein Volumenmaximum aufweist und durch sie die Symmetrieachse 18 läuft. Zwischen Innen- und Außenrad ergeben sich die Berührungslinien 19 bis 25. Die Kammern 3, 8 und 9 vergrößern sich und sind mit dem Zulauf, die Kammern 4, 5 und 6 verkleinern sich und sind mit dem Ablauf verbunden. Die Kammer 7 befindet sich momentan im Volumenmaximum, in dem ihre Verbindung vom Zulauf zum Ablauf wechselt. Die Berührungslinien 20, 21, 24 und 25 trennen Kammern gleicher Volumenänderungstendenz. Sie sind bezüglich der Dichtfunktion ohne Belang.Figure <shows the next symmetry position resulting from the in Figure 1 results in the position shown when rotating the inner wheel. It is characterized by that the chamber 7 has a maximum volume and through it the axis of symmetry 18 runs. The lines of contact 19 to 25 result between the inner and outer wheels. The chambers 3, 8 and 9 enlarge and are with the inlet, the chambers 4, 5 and 6 decrease in size and are connected to the flow. The chamber 7 is located momentarily in the volume maximum in which their connection changes from the inlet to the outlet. The lines of contact 20, 21, 24 and 25 separate chambers of the same volume change tendency. They are irrelevant to the sealing function.
Die Berührungslinien 19 und 22 oder 23 trennen Kammern unterschiedlichen Druckes. Ihre Dichtfunktionen sind wichtig. Diese können jedoch durch die unwichtigen Linienberührungen 20, 21, 24 und 25 und die dadurch bedingte geometrische Überbestimmung ungünstig beeinträchtigt bzw.The lines of contact 19 and 22 or 23 separate different chambers Pressure. Your sealing functions are important. However, these can be due to the unimportant Line contacts 20, 21, 24 and 25 and the resulting ones geometric Overdetermination unfavorably impaired or
verhindert werden.be prevented.
Figur 3 zeigt die Lagen der Berührungslinien 10 bis 16 und 19 bis 25 auf einem Teil der Kontur des Innenrades 2 bzw., wie sie an einem Zahn bei einer vollen Umdrehung des Innenrades auftreten. Die Berührungslinie 10 liegt auf der Mitte des Zahnkopfes 26. Die Berührungslinie 19 liegt auf der Mitte des Zahnfußes 27. Aus den Figuren 1 bis 3 ist erkennbar, daß Berührungslinien, die Kammern unterschiedlicher Volumenänderungstendenz trennen, ausschließlich in Bereichen zwischen den Berührungslinien 13 und 14 am Zahnfuß und 22 und 23 am Zahnkopf auftreten.FIG. 3 shows the positions of the contact lines 10 to 16 and 19 to 25 on part of the contour of the inner wheel 2 or, as it is on a tooth in a full rotation of the inner gear occur. The contact line 10 lies on the Center of the tooth tip 26. The contact line 19 lies on the center of the tooth root 27. From Figures 1 to 3 it can be seen that lines of contact, the chambers of different Separate the tendency to change volume, only in the areas between the lines of contact 13 and 14 occur at the tooth root and 22 and 23 at the tooth head.
Die für die Kammerabdichtungen unwichtigen Linienberührungen haben ihre Lage in begrenzten Konturenbereichen, die seitlich der Zahnkopfmitten liegen. Diese Konturenbereiche 28, 29 erstrecken sich von der Lage der Berührungslinien 22 bzw. 23 einer Kammer maximalen Kamraervolumens bis zur Lage der Berührungslinien 13 bzw. 14 einer Kammer minimalen Kammervolumens. In diesen Konturenbereichen 28, 29 des Innenrades oder Teilen z. B. 30 davon, erfolgt erfindungsgemäß die Konturenzurücksetzung bzw. -unterbrechung, wie es durch die ebene Fläche 31 oder die konkave Fläche 32 in Figur 3 beispielsweise gezeigt ist. Die Zurücksetzung durch die Fläche 32 erfolgt im dargestellten Falle nicht über den gesamtmöglichen Konturenbereich 29 von Punkt 14 zu Punkt 22, sondern über einen Teil 30 davon, von Punkt 20 zu Punkt 22. Damit kann z. B., entsprechend der verzahnungsgeometrischen Verhältnisse, die Führung des Innenrades im Außenrad günstig beeinflußt werden.The line contacts that are unimportant for the chamber seals have their position in limited contour areas that lie to the side of the tooth tip centers. These contour areas 28, 29 extend from the position of the contact lines 22 or 23 of a chamber with maximum camera volume up to the position of the contact lines 13 or 14 of a chamber with minimal chamber volume. In these contour areas 28, 29 of the inner wheel or parts z. B. 30 of them, the contour reset takes place according to the invention or interruption, as indicated by the flat surface 31 or the concave surface 32 is shown in Figure 3 for example. The reset by the surface 32 takes place in the case shown, not over the entire possible contour area 29 of point 14 to point 22, but over a part 30 of it, from point 20 to point 22. So that can e.g. B., according to the tooth geometry ratios, the leadership of the inner wheel can be favorably influenced in the outer wheel.
Figur 4 zeigt das Innenrad mit erfindungsgemäß zurückgesetzten Konturenteilen in einer beliebigen Stellung zum Außenrad. Die Kammern 3, 4, 5 und 6 vergrößern sich bei der angegebenen Drehrichtung momentan. Sie sind beispielsweise bei Motorbetrieb, wie bereits dargelegt, durch nicht gezeichnete Steuermittel und erfindungsgemäß durch die Konturenzurücksetzungen an den Stellen 33, 34 und 35 miteinander verbunden. Gleichermaßen sind die sich verkleinernden Ksmr;ern 7, 8 und 9 miteinander und über die Konturenzurücksetzungen 36 und 37 verbunden. Zwischen beiden Kammergruppen mit unterschiedlichen Druckniveau bestehen die Berührungslinien 38 und 39 als Dichtlinien, die, da infolge Konturenzurücksetzung keine tiberbestimmung durch Mehrfachberührungen vorliegt, voll tragen und dichten können. Die zwischen den zurückgesetzten Konturenteilen verbleibende Innenradzahnkopfkontur 26, Figur 3, von etwa den Punkten 22 über 10 bis 23 kann, anstatt trochoidenzylinderförmig, mit ausrechender Naherung kreiszylinderförmig ausgebildet sein. Ebenso kann die Zahnfußpartie 27 von etwa den Punkten 13 über 19 bis 14 kreiszylinderförmig, erforderlichen-falls an den Außenteilen mit tangierenden ebenen Flächen, ausgebildet sein.FIG. 4 shows the inner wheel with contour parts set back according to the invention in any position to the outer wheel. Enlarge chambers 3, 4, 5 and 6 join the specified direction of rotation at the moment. You are for example during engine operation, as already explained, by control means and not shown according to the invention by the contour resetting at the points 33, 34 and 35 with one another tied together. Likewise, the decreasing Ksmr; ern 7, 8 and 9 are with each other and connected via the contour resets 36 and 37. Between the two chamber groups with different pressure levels, the lines of contact 38 and 39 exist as sealing lines, which, since no overdetermination due to multiple touches due to the resetting of the contours present, be able to fully carry and seal. The one between the recessed contour parts remaining inner gear tooth tip contour 26, FIG. 3, from approximately points 22 through 10 up to 23 can, instead of being trochoid-cylindrical, with a sufficient approximation, circular-cylindrical be trained. The tooth root section 27 can also extend from approximately the points 13 19 to 14 circular-cylindrical, if necessary with tangent on the outer parts flat surfaces.
Figur 5 zeigt ein Innenrad, das erfindungsgemäß aus einem Innenring 40 und auf- bzw. eingesetzten Zahnkopfteilen 41, 42 besteht. Im oberen Bildteil sind die Zahnkopfteile 42 in entsprechende Nuten des Innenringes eingesetzt, z. B.FIG. 5 shows an inner wheel which, according to the invention, consists of an inner ring 40 and mounted or inserted tooth head parts 41, 42 is made. In the upper part of the picture the tooth head parts 42 are inserted into corresponding grooves of the inner ring, for. B.
eingepreßt oder eingelötet. Im unteren Bildteil sind die Zahnkopfteile 41 aufgesetzt und mittels geeigneter Verfahren starr befestigt. Die Zahnkopfkonturen 26 und die Zahnfußkonturen 27 bilden die wirksame Innenradkontur.pressed in or soldered in. In the lower part of the picture are the tooth tip parts 41 placed and rigidly attached by means of suitable methods. The tooth tip contours 26 and the tooth root contours 27 form the effective inner wheel contour.
twa zwischen den Punkten 13 und 23, bzw. 14 und 22 oder Teilen davon, befinden sich die Bereiche 28, 29 bzw. 30 der erfindungsgemäßen Konturenunterbrechung.between points 13 and 23, or 14 and 22 or parts thereof, are the areas 28, 29 and 30 of the contour interruption according to the invention.
Für die erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine ist es ohne Belang, ob das Außenrad aus einem oder mehreren Teilen, z. B. einem Außenring mit eingesetzten losen oder festen Rollen o. ä., besteht.For the rotary piston machine according to the invention, it is irrelevant whether the outer wheel from one or more parts, e.g. B. an outer ring with inserted loose or fixed roles or the like.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeicnen 1 Außenrad 2 Innenrad 3 Kammer 4 Kammer 5 Kammer 6 Kammer 7 Kammer 8 Kammer 9 Kammer 10 Berührungslinie 11 Berührungslinie 12 Berührungslinie 13 Berührungslinie 14 Berührungslinie 15 Berührungslinie 16 Berührungslinie 17 Symnetrieachse 18 Sgmmetrieacnse 19 Berührungslinie 20 Berührungslinie 21 Berührungslinie 22 Berührungslinie 23 Berührungslinie 24 Berührungslinie 25 Berührungslinie 26 Zahnkopfkontur 27 Zahnfußkontur 28 Konturenbereich 29 Konturenb ereich 30 Konturenbereich 31 ebene Fläche der Kontur enzurücksetzung 32 konkave Fläche der Konturenzurücksetzung 33 Konturenzurücksetzung 34 Konturenzurücksetzung 35 Konturenzurücksetzung 36 Konturenzurücksetzung 37 Konturenzurücksetzung 38 Berührungslinie 39 Berührungslinie 40 Innenring 41 Zahnkopfteil 42 ZahnkopfteilList of the reference symbols used 1 outer wheel 2 inner wheel 3 Chamber 4 Chamber 5 Chamber 6 Chamber 7 Chamber 8 Chamber 9 Chamber 10 Contact line 11 contact line 12 contact line 13 contact line 14 contact line 15 contact line 16 line of contact 17 axis of symmetry 18 symmetry axis 19 line of contact 20 line of contact 21 line of contact 22 line of contact 23 line of contact 24 line of contact 25 line of contact 26 Tooth tip contour 27 Tooth root contour 28 Contour area 29 Contour area 30 Contour area 31 flat surface of the contour reset 32 concave surface of the contour reset 33 Contour reset 34 Contour reset 35 Contour reset 36 Contour reset 37 Contour reset 38 Contact line 39 Contact line 40 Inner ring 41 Tooth tip part 42 tooth head part
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