Europäisches Patentamt J
European Patent Office
©Veröffentlichungsnummer:
A2
Office europeen des brevets
©
EUROPÄISCHE
0
PATENTANMELDUNG
©Anmeldenummer: 84111533.0
© Int.CI.4: F 01 C 1 / 2 0
© Anmeldetag: 27.09.84
© Priorität: 10.10.83 CH 5516/83 © Veröffentlichungstag der Anmeldung: 17.04.85 Patentblatt 85/16 © Benannte Vertragsstaaten: AT BE CH DE FR GB IT U NL 8E
© Anmelder: Wankel, Felix, Dr. h.c. Eichwaldstrasse 54 D-8990 Lindau(DE) © Anmelder: Aisin Seiki Co., Ltd. 1, Asahi-Machi, 2-chome Karlya City Aich! Pref.(JP) © Erfinder: Wankel, Felix, Dr. h. c. Eichwaldstrasse 54 D-8990 UndaulDE) © Vertreter: Quehl, Horst Max, Dipl.-Ing. Patentanwalt Promenadengasse 18 CH-8001 Zürich(CH)
© Aussenachsige Rotationskolbenmaschine. Die Kolben (4, 5) des Kolbenläufers (2) gelangen in einer bestimmten Drehposition in Eingriff in einer Aufnahmeöffnung (24) eines kreiszylindrischen Absperrläufers (3). Der Abeperrläufer (3) umschliesst einen Hohlraum (22), der zur Vermeidung von Strömungsverlusten durch Quetschstromungen und Kompressionen wesentlich grösser ist als es für die Hindurchführung der Kolben (4, 6) erforderlich ist. Um ein Ueberströmen von der Hochdruck- zur Niederdruckseite durch den Absperrläufer hindurch zu vermeiden, obgleich die Kolben sich im Absperrläufer durch einen freien Raum (22) bewegen, erfolgt eine Abdichtung, indem die vorlaufende Begrenzungskante (26) und der nachlaufende Begrenzungsbereich (23) der Aufnahmeöffnung (24) des Absperrläufers sich dichtend entlang einer vorlaufenden und nachlaufenden Seitenfläche (28, 29) der Kolben entlangbewegen. Kinematisch wurde dies verwirklicht, indem die nachlaufende Begrenzungskante (26) radial nach innen versetzt ist und ein Randbereich (23) von dieser Kante aus konvex zur Umfangsfläche des Absperrläufers hin verläuft. CO
137
421
Die
betrifft
Erfindung
kolbenmaschine
mit
Rotationskolbenmaschine
Eine
63240
EP-OS
des
für
als
den
forderlich beim
ist.
verlusten
Der
dazu
Hohlraum
Maschine bis
fläche ab,
20e des
bilden.
zu
einem
dass
Gas
während
hindurch
der
Beim EP-US
zur
Kolbenläufers
er-
mit
Mittelteil
Vorsehen
verhältnismässig die
zu
Kompressionen
Bewegung
Teil
geringer des
Kolbens
der
deshalb des
von durch
der
Figuren die
eine
Umfangs-
Abdichtung führt
konstruktiven des
kann
Absperrläufers
Mittelteils
grossen
Energie-
im A b s p e r r l ä u f e r
sich
Ueberströmen dieses
dass
sich,
Niederdruckseite
einem
im ist
bzw.
Bewegung
wälzt
solches
führt
der
hat
Sie
keine
auch
63240
ein
ausserdem
des
die
grösser
Ausführungsbeispiel
an
Das
wenn
durch
wesentlich
Hohlraum
ein
ist
bekannt.
Hohlraum
zurück
Kolbens
um g e g e n
im
Art
Vorteil
den
bringt
vergrösserte
gelangt.
zu
und
des
Oberbegriffs
Quetschströmungen
führen,
komprimiertem
der
Kolbens
Kolbens
führenden
auftreten.
eines
Dies des
dieser
Hohlraum,
Eingriff
Eintritt
jedoch
des
Anmelders
gleichen
einen
Absperrläufer
20a
Merkmalen
den
Rotations-
aussenachsige
1.
Anspruchs
den
eine
Kolbens
jedoch Aufwand,
gegen
dieses
Mittelteil
örtlich
strömungen
oder
einer
und
zu
Der
Erfindung
auch
zu,wenn
die
Kompressionen,
Geräuschentwicklung die
liegt
Verlustströmungen
vermeidenden
Durchlauf
Ueberströmen Maschine
von
der
dass
Die
Lösung
des
kennzeichnenden
Die
Erfindung
somit
durch
mit
den
über kann,
Gas
nahezu
folgenden
mit
bleiben
Hohlraumes
des
Im
Kontakt
von
der
werden
Maschine
bei
aufweist.
der
aufgrund
Merkmale l.
Patentanspruchs für
1 bis
7
der
geringer
aussenachsige
Kolbenläufer seines in
und
einem
Durchlaufes ständigem
Randbereichen
der
Aufnahmeöffnung
dass
ein
schädlicher
Druck-
so auf
die
vermieden
näheren
anhand
Saugseite wird.
der
Erläuterung
der
Zeichnung
näher
im Q u e r s c h n i t t
senkrecht
zu
Läuferachsen, folgende
gemässen
mehrere
Drehpositionen
Kompressor
Raum
gelangen
Erfindung beschrieben.
zeigt:
Fig.
Hohl-
unerwünschtes
Wirkungsgrad
während
kann,
zur
dieser
ein
Absperrläufers
vollständig
Ausführungsbeispiele Es
des
Hohlraum
Niederdruckseite
einem
Kolben
ein
Hohlraum
einen
dichtendem
wie
des
dass
d.h.
erstmalig
Rotationskolbenmaschinen Absperrläufer,
die
einen
ohne
erfolgt
Teiles
zeigt
durch
zur
hohen
Aufgabe
einen
Geräuschentwicklungen
bildet,
Hochdruck-
einen
Geräuschentwicklung dieser
Raum
so
ermöglicht,
und
ermöglichen,
schädlichen
einen
raum
Energieverlusten
zugrunde,
Kolbens
des
zu
Absperrläufers
zu
Quetsch-
beitragen.
Aufgabe
weitgehendst
des
geringen,
ausgeführten
den
aufeinandereiner
als
erfindungs-
Rotationskolbenmaschine,
Fig.
8
bereich
zwischen
bereich
des bei
Kolben
eine
9
nachlaufendem
Rand-
und
einem
weiteren
Ausführungs-
und
Darstellung dritten
einer
Eingriffs-
Absperrläufers einem
beispiel,
Fig.
den
dargestellt
vergrössert
8
Fig.
entsprechend
Ausführungs-
dargestellten
form.
Das
Gehäuse
1 umschliesst
den nicht
Absperrläufer
3,
die
auf
übliche
an
den
beiden
Weise
gelagert zwei
sind
und
Zahnräder
Die
Läufer
wie
durch
Gas
wird
axialen
miteinander
Pfeile durch
in
sich
die
6 des
Enden
der
Das
zu
Kolben
durch
Gehäuses
Gehäuses
1:2
über stehen. Richtung,
entgegengesetzter
ist.
Bewegung
jedoch
des
von
den
Antriebsverbindung
in
angedeutet
2 und
dargestellte,
Drehzahlverhältnis
3 drehen
2,
Innenwand
im
Kolbenläufer
den
komprimierende 5 entlang
der
Gehäusestutzen 7
an-
4,
gesaugt. Der
Gehäusestutzen
den
Absperrläufer
teil
in
den
durchlaufenen innen
begrenzt,
und
eine
deren
ren
hohlzylindrischen
können
angenähert
10
des 4,
dargestellt,
fest
11
tangentialer
den
Kolben
Arbeitsraum
Kolben
Läuferteil 12
von
Dieser
die
wie
auch,
Hohlwelle
9.
Hohlwelle
Umfang
Kolben
innere
in
den
an
Gehäuse-
umschliessenden
mündet
Arbeitsraum
Die
eine
angrenzend
kreiszylindrischen,
durch an
unmittelbar
3 dichtend
8 angeordnet
Richtung
nach
7 ist
ist
Kolbenläufers 5 befestigt an
befestigt
umschliesst.
5
4,
einem sein,
2 sind.
äussedas
Die
Hohlwelle
10
hohlzylindrische 14
Oeffnung erstreckt. den
Kolben
handen. durch
4,
5 ebenfalls
des
von
der
beiden
verhältnis
13
14
zur
die
Oeffnung
14
nachdem
3,kurz
Gehäuses
des
Kolbens
Hohlwelle
Kontakt
ginnen
die
Randbereich
Kolbenläufers
5 nach
der
Kolben
der
des
21
4,5
zu
Gas
19
Oeffnung
in
Gehäusekante
6 verloren
24
16
die der
5.
der
den
14
Oeffnungen
hinterschneidet
komprimieren,
Aufnahmeöffnung
6
Innenwand
die
Kolben
in
in
ringförmigen
der
Verlassen
etwas
schliesst
Umfangsfläche
Gehäuseinnenwand
3 hinein 23
den
Maschine
der
können,
zu
der
Darstellung
Um d a b e i
Begrenzungsfläche
mit
sperrläufers
hat.
20
jedem
Abström-
Leistung
bewegende
schliessen
Kolben
der
an
9 verlassen
des
der
optimale
äussere,
18
Kompressions-
der
Leistung
Kante
7 möglichst
Drehbewegung
die
4 die
nachlaufende
eine
der
in
um b e i
hohes
nach
Ab-
Dichtbereich
der
5 oder
spät
möglichst
den
entsprechend
entlang
hinwegGas
14
Ansaugkanal
möglichst
der
14
umschlossenen
3 angeordnet,
eine
sich
Arbeitsraumes
13
vor-
Hohlwelle
der
Oeffnung
Winkelposition
Steuerung
16
15,
9 komprimierte
der
Durch
die
Für
des
den
kann
16
15, die
vor
Drehrichtung
Oeffnungen
3 oder
5 ein
4,
werden.
verändert
in
eine
Wand
Bogenwinkel ∝
Abströmöffnung
wie
2,
erzielen.
zu
Steuerhülse öffnung
Läufern
Kolben
der
sind
Steuerhülse
ebenso
mitdrehende
ihrer
einen
Ringraum Die
in
über
2 über
17.abströmen. ist
die
Oeffnungen dem
nicht
sich
jeweils
Läufers
den
zwischen
Nachdem
diese
13
12
dem A b s p e r r l ä u f e r
zu
Figur
sich
Hohlwelle
in
Steuerhülse
sich
die
der
das
strömkanal
Umlauf
13,
kann in
nahe
Steuerhülse
In
Drehung
innen
eine
aufweist,
Während
laufen,
umschliesst
Hohlraum bis des
der
hat, 22
des
20 beAb-
nachlaufende
Absperrläufers
in
dichtende Das
langt.
Gas
komprimierte und
schine
winkel
auf
der
Darstellung 25
Begrenzungskante
die
Von
24
25
reich
der
radial des
über.
erste
nachlaufende,
äusseren
25
Teil
bewegen
soll,
Durch
der
entlang
zungskante
30
oder
der 29
Somit
der
der
24
der
innen
gestaltet.
Die
25
Absperrläufers
an 5,
der
nach
aussen
24
dass
sich
des
28
radial
dem
entlang
5, bzw.
23
inneren soll,
4 geometrisch
an
radial
Randbereich
abwälzen
Kolben
und
Begren-
Kolbenfläche
einem
die
Absperr-
einem
an
Ab-
des
versetzte
nachlaufende, streift
Randbe-
Kolbenfläche
Kolbenfläche Kolben
der
am U m f a n g
bogenförmige
sich
Querschnitt
förmig des
26
nachlaufenden der
nachlaufenden
Bedingung,
nach
befindet.
Umfangsfläche
Aufnahmeöffnung
nachlaufenden ist
die
die
Aufnahme-
der
verläuft
vorlaufenden
während
Querschnittsform
26
Ab-
während
ist,
bogenförmig
Kante
radial
Aufnahmeöffnung der
in
Die
des
Absperrläufers
aus
nach
nachlaufende
24
versetzten
24
Aufnahmeöffnung
vorlaufende
der
innen
Absperrläufers
sperrläufers
die
nach
in
als
ist.
die
versetzt
des
Dreh-
früher
möglich dass
Maschine.
der
5 gelangt
Begrenzungskante
kontinuierlich
geht
läufers
Kolben
Ma-
nachlaufende
der
wesentlich
innen
der
dieser
Aufnahmeöffnung
am A u s s e n u m f a n g
dieser
ist da
zeigt,
nach
vorlaufende
Kante
und
der
radial
sperrläufers
öffnung
24
den
an
hinein
Ansaugseite
Erfindung
reduziert,
Kolben-
des
Wirkungsgrad
Konstruktionsprinzipien
zeichnerische
sich
den
Oeffnung
Annäherung
zur
5 ge-
Kolben
Absperrläufers
zurück
somit
Minimum
23
Randbereich
bekannten
des
vorliegenden
ein
dichtende
22
dem
Drehwinkels
kurzen
gelangt
verringert
der
Aufgrund
Hohlraum
den
mit
Kontakt
dieses
während
in
läufers
oder
Annäherung
Teil
ist
bestimmt.
4 angenähert zweite
konvexen
die S-
Kante
Flächen-
29
teil
die
wie
entlang,
schliessend
wälzt
sich
der
Figuren
6 und
7 der
dem
konkaven
ab.
Auf
des
Absperrläufers
für
ein
minimales
verringert,
Hochdruck-
de
Breite
hat
Innenfläche
verbesserte
Aufgrund
der
Hohlraum
22 des
der
Absperrläufers
Absperrläufer
kann.
Für
ohne
aus
einen
einer
Drehzahl
drehenden
Absperrläufers 26
im
und
Verhältnis der
ist
den
Teil
des
angrenzende
ausgebildet
und
beispielsweise
Leiste
32)
an
Diese 24
(31,
separate
begrenzenden
der sich
an
Figuren mit
die
1 bis einem
Die
25
gross
des
der
Kolbenläufer
angrenzenden
8 gezeigt,
26
relativ
abgerundeten
bogenförmigen massiv
hergestellte
separat
somit
25
die
befestigt.
Aufnahmeöffnung
die
präzise
und
26
kovex können,
sowie
Fertigung des
gekrümmten wie
scharfkantig,
Querschnitt
und
vorlaufende
Absperrläufers
Kanten
25,
hoher
mit
Absperrläufers
von
Kanten
bestehen
Hülse
zum
als
dass
auszubilden,
sich die
den
möglich,
des
erleichtert
Leisten
Kante
23.
Wand
Herstellung
Oberflächenkontur
Bereiches
auch
der
entsprechend
Nachteile
an
eine
Prinzip.
nachlaufenden
Randbereich
Für
und
Kolben
der
dünnwandigen
Massenausgleich
doppelter
Oeffnungskante
so
die
Kolben
der
erhalten.
am U m f a n g
es
Umfangs-
ausreichen-
um e i n e
bekannten
ist
Erfindung
in
5 bestimmt
vorzugsweise
3005694
DE-OS
1 zu
können
der
von Die
Umfangsfläche
sein,
Maschine
Absperrläufer.
Mass,
Gehäuses
befestigt
die
durch
6 des
Abdichtung
Dichtleisten dem
der
zwischen
4,
den
bestimmtes
ein
die
Förderung
in
24
auf
Kolbendicke
Kolben
an
Kolbenfläche
aufweist.
24
Aufnahmeöffnung
Abdichtung
der
einer
23
Aufnahmeöffnung
dass
so
der
Breite
der
bestimmte
eine
Niderdruckseite
zur
der
Breite
an-
Darstellungen
nachlaufenden
die
aufgrund
bemessene
richtung
Diese
ist
Mass
Verluste
minimale
Grösse
Weise
und
Randbereich
bogenförmige der
5 zeigen,
den
entsprechend
Flächenteil
diese
4 und
Figuren
in
den jedoch
ausgebildet
sein.
Eine
geringe
eine
scharfkantige
die
durch
der
im
Vergleich
einfacher
wesentlich
8 und
Die
Figuren
mit
Massnahmen
Leisten
zwei
Vermeidung
der
entsprechend
fläche
33
Welle
der
die
an
nach
wesentlich und 36
der
Aussparung
Das 37
Es
ist.
36
auch
kleinere
in
des
dem
Umfangs-
abwälzt.
5 abwälzt,
Kolben diesem
einer
Absperrläufers
hintereinander
Aussparungen
Aussparung
statt
des
34
Bereich
eine
dass
Umfangsrichtung
Zweck
konvex
Absperrläufers sich,
Beim
diesem
zu
zwischen
versteht
wenn
Ausführungs-
die
an
dem
an
gering-
können,
angrezende
sich
35
Umfangsfläche
mehrere
25
indem
verkleinert,
vorgesehen
sein
der
34,
8 ist
Fig.
Begrenzungskante Bereich
gekrümmte
bis
Kolbenläufers
des
auch
auftreten
7 sich
1 bis
Figuren
Ausführungsbeispiel der
23
Randbereich
der
Konstruktionen
wenn
von,
die
beispiel
der
Ausführungsbeispiele
fügigen,Quetschströmungen, konvexe
ist
herstellbar.
9 zeigen
zur
zusätzlich
Oeffnungs-
bekannten
zu
des
Ausführung
die
bildenden
Dicht-
zu
und
Hülse,
genannten,
Oeffnungsränder
Absperrläufer
der
Aufgrund
da
sich,
empfiehlt
Verschleiss
dünnwandige
Verwendung
oder
kanten
durch
Kante
als
Absperrläufers
Kanten
könnte.
führen
verlusten
der
Abrundung
vorgesehen
können.
nach
Ausführungsbeispiel in
dem
sich
Flächenteil
29
Umfangsfläche Kolbenbereich,
radial des 33
der
ersetzt
werden
ebenfalls
37
kann.
Ausführungsbeispielen grosser
Anzahl
Welle
verhindert.
Aussparung
in
innen
Kolbens
die
Quetschströmung diese
nach
durch
Fig.
axialer
eine
den
äusseren
an
Aussparung konvexen
5 anschliessenden
und
des
übergehenden
Kolbenläufers
eine Es
zu V e r l u s t e n
versteht
mehrere
Weiterhin die
9 zeigt
sich,
kleinere
führende
Aussparungen
bei
beiden
Aussparungen
36,
37
der
auch
dass
können
Richtung
die
in
Läufer
auch
in
neben-
einander Weise
angeordnet
durch
Stegteile
sein,
Stegteile
wirken
im W u r z e l b e r e i c h
einer der
so
dass
voneinander Schwächung Kolben
sie
auf
getrennt des
nichtdargestellte sind.
Querschnittes
5 entgegen.
Diese z.B.
1.
Rotationskolbenmaschine
Aussenachsige läufer
der
kreiszylindrischen und
sperrläufers Kolben
tragenden
stelle
gebildet
Welle
der
ist, für
aufweisenden
Hohlraum
(24)
als
für
die
des
Absperrläufers
und
der
Kolben
Fläche
(26)
fläche
des
versetzt
des
(28)
dass
Absperrläufers
ist,
Flächenteil
vorlaufende
(26,
25)
der Aufnahme-
und
sich (29)
diese
an
grösser
durch
den
die
radial
einem
eines
(3)
radial
Kolbens
weg
von
4)
Be-
einer
der
innen
äusseren
ist
konbewegt,
Begrenzungs-
radial
nach
(5,
eine
entlang
andere (24)
Hohlraum
an
dichtend
und
ist
notwendig
sich
ist, dass
Kolbens
um e i n e n
die
kinematisch
der Aufnahmeöffnung
(25)
der
der Aufnahmeöffnung
gekennzeichnet, (25)
bewegt.
geformt
Auf-
an
Kolbens
hindurch
so
grenzungskante
Kante
des
eine
Kolbenläufers
angrenzenden Ausweichraum Bewegung
Ab-
Dicht-
einen
des
zwi-
einen eine
umschliesst,
Begrenzungskante
öffnung
kante
Kolben
vermeidenden,
Quetschströmungen
dadurch
(22)
des
mindestens
Absperrläufer
einem
wobei
sind,
Kolbenläufers
einen
(24)
nachlaufende
des
der
Kolben-
von
Umfangsfläche
dem U m f a n g
nahmeöffnung
kaven
umschlossen
(1)
die
(3),
Absperrläufer
Gehäuse
gemeinsamen schen
einem
und
(2)
einem
mit
Umfangs-
nach
innen
versetzte konvexen
dichtend
entlang
2.
dass
gekennzeichnet, des
konvex
der
des
(23)
mit
lich
in
geht
und
des
die
Kolbenläufers
an
einem
Randbereich
(34)
fläche
des
(35) (36)
sparung vorhanden
und
kontinuier-
der
abwälzt.
Anspruch dem
Welle
dadurch
2,
konvex
gekrümmten
kreiszylindrischen
Vermeidung
über-
mindestens
von
Umfangseine
Aus-
Quetschströmungen
ist.
gekennzeichnet,
dass
kontinuierlich
Absperrläufers den
innen
an
eines
Kolbens
mindestens
Randbereich
gekrümmte
Kolben
zwischen
Rotationskolbenmaschine
(23)
dadurch
2,
Umfangsfläche
nach
der
eines
Absperrläufers
Absperrläufers
zur
(23,34)
Anspruch
des
die
Rotationskolbenmaschine
Dreh-
die
Krümmungsradien
an
dass
auf
Flächenteil
konvex
bis
gekennzeichnet,
5.
der
Umfangsfläche
sich
Umfangsfläche
abwälzt.
nach
ändernden
sich
zur
bezogen
einem
an
Rotationskolbenmaschine dass
andere
Randbereich
Kolbenläufers
gekennzeichnet,
4.
ein,
sich
diese
an
dadurch
l,
Anspruch
Richtung
gekrümmter
anschliesst, Kolbens
in
hin
Absperrläufers
achse,
sich
(25)
Begrenzungskante
3.
nach
Rotationskolbenmaschine
der in
übergeht äusseren
eine
(5,4)
nach
Anspruch
konvex
die und
gekrümmte
in
dem
des
radial
Flächenteil
anschliessenden (37)
sich
Randbereich (35)
Umfangsfläche
konvexen
Aussparung
dadurch
2,
nach
(29)
Kolbenbereich
vorgesehen
ist.
6.
Rotationskolbenmaschine
nach
Anspruch
dadurch
dass
mehrere
gekennzeichnet,
Richtung
7.
der
Aussparungen
vorhanden
ein
voneinander
Stegteil
dass
der
axialer
sie
durch
jeweils
sind.
getrennt
mach
5,
angeordnete
indem
sind,
Rotationskolbenmaschine gekennzeichnet,
in
nebeneinander
Maschine
4 oder
dadurch
1,
Anspruch
Absperrläufer
hülsenförmig
ist.
8.
dass
gekennzeichnet,
die
laufendenRandbereiche (3)
Absperrläufers Leisten 9.
nach
Rotationskolbenmaschine
(31,
32)
parallel
der
durch
dass
welle
die
(10)
hat,
nach
eine
in
eines in
der
zenden
Kolben
umschliesst, vorgesehene
(5)
mit
wobei
gelangt,
der Oeffnung
befestigte
der
dadurch
1,
Anspruch
eine
(2)
Steuerhülse
Drehwinkels
begrenzten
des
(24)
Hülsenwand
Kolbenläufer
eine
Hohlwelle
Ueberdeckung
(21)
der
(14)
Durchströmöffnung
der
ver-
sind.
gebildet
gekennzeichnet,
Drehachse
zur
Aufnahmeöffnung an
Rotationskolbenmaschine
dadurch
7,
Anspruch
mit
(13) so
dass
Oeffnung der
eine
Hohleiner
mindestens (16)
während
Hülsenöffnung
(14)
Begrenzungsfläche
Hohlwelle
(16)
in
eine
Hinterschneidung
zu
dem angren-
bildet.
