DE3825372A1

DE3825372A1 - Rotary engine

Info

Publication number: DE3825372A1
Application number: DE19883825372
Authority: DE
Inventors: Armin Mylaeus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1988-07-26
Publication date: 1990-02-01

Abstract

The invention relates to an engine with two annular cylinders arranged in one plane, in which rotary pistons are arranged, which are each fixed on the periphery of a rotor disc seated rotationally fixed on a shaft, which discs peripherally penetrate through a corresponding port in the respective annular cylinder, the two rotary pistons meshing in one another.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine mit Ringzylinder und Kolben mit Kreisquerschnitt.The present invention relates to a rotary piston machine with ring cylinder and piston with circular cross section.

Aufgabe der Erfindung ist, eine nach dem Otto-Prinzip arbei tende Drehkolbenkraftmaschine mit innerer Verbrennung und ruhenden Arbeitsraumwandungen zu schaffen, bei der alle bewegten Elemente nur gleichförmige Drehbewegungen ausführen, bei der infolgedessen außer der Zentrifugalbeschleunigung keine anderen Massenbeschleunigungen auftreten als die der variierenden Beschleunigungen der Gassäulen, so daß kera mische Drehkolben eingesetzt werden können, und die ohne Ölschmierung läuft.The object of the invention is to work according to the Otto principle rotary engine with internal combustion and to create dormant work space walls where everyone moving elements only perform uniform rotary movements, as a result, besides centrifugal acceleration no other mass accelerations occur than that of the varying accelerations of the gas columns, so that kera Mix rotary lobes can be used, and without Oil lubrication is running.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet. This task is characterized by the features of the main claim solved. Advantageous developments of the invention characterized in the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Motor kämmen je zwei Drehkolben als entweder gegenläufige oder gleichsinnig laufende Dreh kolbenpaare ineinander, wobei sie periodisch abwechselnd sowohl die Aufgabe des Kolbens als auch des Absperrteils übernehmen.In the engine according to the invention, two rotary lobes mesh as either counter-rotating or co-rotating piston pairs into each other, alternating periodically both the task of the piston and the shut-off part take over.

Die Länge der Kolben ist ausreichend, um mit Labyrinth dichtungen versehen zu werden. Die Wellenzapfen der Arbeitswellen drehen in aerostatisch (mit äußerem Gasdruck beaufschlagt) oder aerodynamisch (selbstansaugend) gas geschmierten Lagern, und die Arbeitswellen sind ebenfalls durch aerostatisch oder aerodynamisch gasgeschmierte Axial drucklager in ihrer Axiallage stabilisiert. Bei jeder Um drehung ihrer Drehkolbenpaare erfolgt in jedem der zugehö rigen Ringzylinderpaare eine Zündung mit gegenseitiger Phasenverschiebung um 180°, so daß bei jeder Umdrehung in der Maschine zwei Arbeitshübe wirksam werden.The length of the piston is sufficient to deal with labyrinth seals. The shaft journals of the Working waves turn in aerostatic (with external gas pressure pressurized) or aerodynamic (self-priming) gas lubricated bearings, and the working shafts are also through aerostatically or aerodynamically gas-lubricated axial thrust bearing stabilized in its axial position. With every order rotation of their pairs of rotary lobes takes place in each of the associated ring cylinder pairs an ignition with mutual Phase shift by 180 °, so that with every revolution in two machine strokes take effect.

Der erfindungsgemäße Motor arbeitet ohne Ventile oder Schieber, und je zwei benachbarte Ringzylinder arbeiten über einen Überströmkanal in der Weise zusammen, daß der eine Zylinder das Ansaugen und Komprimieren (in der Folge "Anko- Zylinder" genannt) und der andere die Expansion und das Ausstoßen durchführt (in der Folge "Expaus-Zylinder" genannt).The motor according to the invention works without valves or Slider, and two adjacent ring cylinders work over an overflow channel in such a way that the one Cylinder the suction and compression (in the Cylinder ") and the other the expansion and that Ejecting (hereinafter referred to as "expaus cylinder").

Infolge der Aufteilung der vier Takte des Otto-Prinzips auf je zwei benachbarte Zylinder hat die Erscheinung der "Überscheidung" bei gleichzeitig geöffnetem Einlaß und Auslaß nicht den Verlust von Gasanteilen zur Folge wie bei oszillierenden Maschinen, weil die Verlustgase beim nächsten Arbeitsspiel erneut benutzt werden.As a result of the division of the four bars of the Otto principle on every two neighboring cylinders the appearance of "Overlap" with the inlet open and Outlet does not result in the loss of gas components as in oscillating machines because the waste gases at next working cycle.

Die Öffnungen in den Zylindern für den Gaswechsel sind dauernd geöffnet und werden von den Drehkolben überstrichen. The openings in the cylinders for the gas exchange are permanently open and are swept by the rotary lobes.

Auf zwei parallel drehenden Wellen laufen je zwei benach barte Kolbenrotoren.Two parallel shafts run on two parallel shafts bearded piston rotors.

Da die benachbarten Drehkolben in eng nebeneinander liegen den Ringzylindern drehen, kann der Überströmkanal zwischen letzteren kurz gehalten werden, wodurch der Gaswechsel optimiert wird.Since the neighboring rotary lobes are close together the ring cylinders rotate, the overflow channel between the latter are kept short, causing the gas change is optimized.

Die Maschine gemäß vorliegender Erfindung hat also vier Ringzylinder bzw. auf jeder der beiden parallel angeord neten Arbeitswellen je ein benachbartes Zylinderpaar, wobei das Zylinderpaar der einen sich mit dem Zylinderpaar der anderen Welle schneidet bzw. die zugehörigen Drehkolben miteinander kämmen.The machine according to the present invention thus has four Ring cylinder or arranged in parallel on each of the two Neten working waves each an adjacent pair of cylinders, where the pair of cylinders one with the pair of cylinders the other shaft or the associated rotary lobes comb together.

Die Zylinder der einen Welle schneiden sich mit denen der anderen in der Mitte zwischen deren Achsen, so daß jeder Drehkolben periodisch durch den Ringzylinderabschnitt der anderen Welle hindurchfährt und in dem Moment als Absperr teil für den im zweiten Zylinder drehenden Kolben wirkt.The cylinders of one shaft intersect with those of the others midway between their axes so that everyone Rotary piston periodically through the ring cylinder section of the another wave and at that moment as a barrier acts for the piston rotating in the second cylinder.

So erfüllt jeder Kolben beim anderen sowohl seine eigent liche Aufgabe als auch die Funktion eines Absperrteiles.So each piston fulfills both its own task as well as the function of a shut-off part.

Die Überschneidung erfolgt immer bei gleichgearteten Zylindern. Ein Anko schneidet den anderen Anko und ein Expaus den anderen Expaus auf der anderen Arbeitswelle.The overlap is always the same Cylinders. An anko cuts the other anko and cuts Expaus the other expaus on the other work wave.

Wenn ein Ringzylinder, wie beschrieben, einen anderen schneidet und der Abstand der Achsen beider Zylinder gleich ihrem mittleren Durchmesser ist, so entsteht beim Durchfahren des Kolbens durch den "fremden" Ringzylinder abschnitt eine nur schlecht abzudichtende Punktberührung. If one ring cylinder, as described, another intersects and the distance between the axes of both cylinders is equal to their mean diameter, this results in Passing the piston through the "foreign" ring cylinder section a point contact that is difficult to seal.

Deshalb wird gemäß vorliegender Erfindung der Abstand der Zylinderachsen vorzugsweise etwas kleiner als der mittlere Zylinderdurchmesser gemacht, weil dann beim beschriebenen Kolbendurchlauf eine erwünschte Flächenberührung entsteht, die besser abzudichten ist. Die Funktion der Maschine wird dadurch nicht beeinträchtigt.Therefore, according to the present invention, the distance of the Cylinder axes preferably slightly smaller than the middle one Cylinder diameter made because then with the described Piston pass a desired surface contact occurs, which is better to seal. The function of the machine is not affected.

Zwar ist die beschriebene Doppelaufgabe der Kolben bei Mittel- und Hochdruck-Kreiskolbenpumpen für hochviskose Flüssigkeiten in ähnlicher Ausführung bekannt, z.B. bei den deutschen Lederle-Pumpen und den amerikanischen Tuthill- Pumpen. Jedoch bestehen gegenüber der vorliegenden Erfin dung erhebliche konstruktive Unterschiede. Die Kolben haben im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Motor rechteckigen Quer schnitt. Sie drehen nicht auf Kolbenrotoren, sondern um einen feststehenden Gehäusekern, arbeiten in jedem Fall nur gegenläufig und sind auf einer drehenden Scheibe fliegend angeordnet.The described dual task of the pistons is true Medium and high pressure rotary lobe pumps for highly viscous Similar known liquids, e.g. at the German Lederle pumps and the American Tuthill Pump. However, compared to the present invention significant constructive differences. The pistons have in contrast to the motor rectangular cross cut. They don't turn on piston rotors, they turn around a fixed housing core, work in any case only in opposite directions and are on a rotating disc arranged on the fly.

Auch bei Zahnradpumpen und den Roots-Gebläsen arbeiten beide Rotoren wechselweise als Sperrmittel, aber auch sie kann man mit den Drehkolben der vorliegenden Erfindung nicht vergleichen. All diese Maschinen arbeiten als Pumpen, Kompressoren oder Dampfmaschinen mit äußerer Verbrennung. Bisher wurde aber noch nicht der Versuch unternonmen, die Doppelaufgabe der Kolben für Maschinen der erfindungsge mäßen Art anzuwenden.Also work with gear pumps and the Roots blowers both rotors alternately as a blocking means, but also them can with the rotary lobes of the present invention do not compare. All of these machines work as pumps, Compressors or steam engines with external combustion. So far, however, no attempt has been made to Double task of the pistons for machines of the fiction moderate way of application.

Der Vorteil gemäß vorliegender Erfindung besteht darin, daß zusätzliche Sperrelemente mit ihren Abdichtungsproblemen überflüssig sind.The advantage of the present invention is that that additional locking elements with their sealing problems are superfluous.

Die ineinander kämmenden Drehkolben, die sowohl als Kolben als auch als Absperrteil wirken, so daß auf ein zusätz liches Absperrteil mit seiner Antriebsvorrichtung verzichtet werden kann, können erfindungsgemäß mit gleichem oder ent gegengerichtetem Drehsinn betrieben werden.The intermeshing rotary lobes, both as pistons act as a shut-off part, so that on an additional Lich shut-off part with its drive device dispensed with can be according to the invention with the same or ent be operated in the opposite direction.

Bei entgegengerichtetem Drehsinn muß die Kopplung der Dreh kolben über Zahnräder erfolgen, wenn man einen komplizierten Zahnriementrieb vermeiden will, bei dem der Zahnriemen beid seitig verzahnt sein muß und durch das notwendige Umlenken über Hilfsrollen stärker gewalkt und beansprucht wird, so daß Lebensdauer und Betriebssicherheit leiden.If the direction of rotation is opposite, the rotation must be coupled pistons are done over gears when you have a complicated To avoid timing belt drive, in which the timing belt both must be interlocked and by the necessary deflection is more heavily tumbled and stressed via auxiliary rollers, so that durability and operational safety suffer.

Dagegen ist bei gleichem Drehsinn der Zahnriementrieb problemlos und den Zahnrädern überlegen, weil er geräusch loser ist und den Einsatz gasgeschmierter Lager begünstigt, die beim Gebrauch von Zahnrädern stärker beansprucht werden und deshalb mit größerem Durchmesser und größerer Lagerlänge gebaut werden müssen. Erfindungsgemäß werden deshalb vor zugsweise Zahnriementriebe verwendet, am besten auf beiden äußeren Seiten der Maschine, um die Last auf den Luftlagern außerdem noch zu halbieren.In contrast, the toothed belt drive is in the same direction of rotation easily and superior to the gears because it is noisy is looser and favors the use of gas-lubricated bearings, which are more stressed when using gears and therefore with a larger diameter and longer bearing length have to be built. Therefore, according to the invention preferably toothed belt drives are used, best on both outer sides of the machine to the load on the air bearings also cut in half.

Gegenläufig ineinander kämmende Kolben können länger sein. Drehkolben mit gleichem Drehsinn sind kürzer, weil sie sich sonst stoßen. Das hat aber den Vorteil, daß mehr Zylinder volumen für den Gaswechsel verfügbar bleibt als bei gegen läufigen Kolben, obwohl erfindungsgemäß beide Bauarten möglich sind.Pistons meshing in opposite directions can be longer. Rotary pistons with the same direction of rotation are shorter because they are otherwise come across. But this has the advantage that more cylinders volume for the gas exchange remains available as with against common pistons, although according to the invention both types possible are.

Aus vorstehenden Gründen wird aber der erfindungemäße Motor vorzugsweise mit gleichsinnig drehenden Kolben betrieben, die bisher bei Drehkolbenmaschinen noch nicht verwendet wurden.For the above reasons, however, the motor according to the invention preferably operated with pistons rotating in the same direction, which has not yet been used in rotary lobe machines were.

Obwohl erfindungsgemäß die Drehkolben mit handelsüblichen Kolbenringen gegen die Zylinderwand abdichten können, ist vorzugsweise die Labyrinthdichtung vorgesehen. Da ein Labyrinthkolben berührungs- und reibungsfrei und ohne Öl läuft, fällt der Verschleiß an Zylinderwänden und Kolben weg. Es gelangen keine Ölverbrennungsrückstände in das Abgas, und es entsteht keine Ölkohle an den Kolbenböden oder Zündeinrichtungen. Laufruhe und Lebensdauer werden erhöht, die innere Reibung beträchtlich herabgesetzt. Der erheb liche Anstieg der Reibungsverluste mit der Drehzahl, wie er beim Hubkolben bekannt ist, wird erfindungsgemäß mit dem Labyrinthkolben vermieden. Im warmen Hubkolbenmotor können bei einer Verdichtung von 1:10 die Verluste durch Kolben- und Kolbenringreibung allein ca. 50 bis 60% der gesamten inneren Reibung ausmachen, die erfindungsgemäß mit dem Labyrinthkolben völlig wegfallen. Die Gefahr des Kaltstarts mit dem Abspülen des Ölfilms durch Kraftstoff kondensation wird vermieden, weil im Zylinder Öl überflüssig geworden ist. So wird auch erfindungsgemäß mit dem Labyrinth kolben im ölfreien Ringzylinder der Einsatz des Motors in Steppe und Wüste mit staubhaltiger, trockener Verbrennungs luft problemlos, weil der Staub durch die Zylinder hindurch geblasen wird, ohne an der Zylinderwand haften zu bleiben.Although according to the invention the rotary lobes with commercially available Piston rings can seal against the cylinder wall preferably the labyrinth seal provided. There a Labyrinth pistons without contact and friction and without oil running, the wear on the cylinder walls and pistons drops path. No oil combustion residues get into the Exhaust gas, and there is no oil carbon on the piston crowns or Ignition devices. Smooth running and durability are increased, internal friction is considerably reduced. The elev Liche increase in frictional losses with speed, such as he is known in the reciprocating piston, according to the invention avoided the labyrinth piston. In the warm reciprocating engine can with a compression of 1:10 the losses Piston and piston ring friction alone approx. 50 to 60% of the make up total internal friction according to the invention completely disappear with the labyrinth piston. The danger of Cold starts by rinsing the oil film with fuel Condensation is avoided because oil is unnecessary in the cylinder has become. This is also the invention with the labyrinth the use of the engine in the oil-free ring cylinder Steppes and desert with dusty, dry combustion air easily because the dust through the cylinder is blown without sticking to the cylinder wall.

Erfindungsgemäß muß die Ringzylinderwand nicht verschleiß fest gemacht werden. Zudem ist ein gewisser Rauhigkeits grad der Zylinderwand, z.B. durch Bearbeitungsriefen, erwünscht, weil durch die Oberflächenrauhigkeit die Leck verluste im Labyrinthspalt vermindert werden, denn die Rauhigkeit bremst die Gasgeschwindigkeit im engen Spalt. Die Zylinder dürfen bei Verwendung von Labyrinthkolben auf keinen Fall geschliffen werden.According to the ring cylinder wall does not have to wear be made firm. It also has a certain roughness degree of the cylinder wall, e.g. through processing calls, desirable because of the surface roughness the leak losses in the labyrinth gap can be reduced because the Roughness slows down the gas velocity in the narrow gap. The cylinders may open when using labyrinth pistons never be sanded.

Die notwendigen engen Toleranzen zur Erzielung eines engen Labyrinthspaltes sind mit modernen Bearbeitungsmethoden erreichbar. Andererseits ist der Ausdehnungskoeffizient bei Erwärmung von Stahl fast viermal größer als bei kerami schem Material, so daß die Berührungsfreiheit des Keramik kolbens im Ringzylinder auch bei hoher Belastung erhalten bleibt.The necessary tight tolerances to achieve a tight Maze gaps are using modern machining methods reachable. On the other hand is the coefficient of expansion heating steel almost four times larger than kerami cal material, so that the contact of the ceramic piston in the ring cylinder even under high loads remains.

Erfindungsgemäß wird der Drehkolben an beiden Enden mit einem Labyrinth versehen, das lang ausgebildet ist, um eine ausreichende Anzahl von Kammern oder Drosselstellen zu um fassen. Für die Wirksamkeit der Kolbenlabyrinthe ist es von Bedeutung, daß der Druck vor oder hinter den Kolbenböden mit hoher Frequenz wechselt. Deshalb wird der Motor erfin dungsgemäß als hochtourige Maschine konstruiert. Am äußeren Rand des Kolbenbodens ist erfindungsgemäß eine Ringschneide vorgesehen, die bei Eintritt der Gasströmung in den Labyrinth spalt eine Kontraktion der Strömungslinien bewirkt. So wird schon an dieser Stelle eine Verminderung der Leck verluste erreicht.According to the invention, the rotary piston is connected at both ends a labyrinth, which is long, around a sufficient number of chambers or throttling points to grasp. It is for the effectiveness of the piston labyrinths important that the pressure in front of or behind the piston crowns changes at high frequency. That's why the engine is invented designed as a high-speed machine. On the outside According to the invention, the edge of the piston crown is an annular cutting edge provided that when the gas flow enters the labyrinth gap causes a contraction of the flow lines. So at this point there is already a reduction in the leak losses reached.

Erfindungsgemäß wird im Kolbenboden eine dünne zentrale Sackbohrung angebracht, die mit noch dünneren Querbohrungen an ihrem Ende in eine der letzten Drosselstellen führt, um dort durch schwachen Gegendruck den letzten geringen Leckverlusten entgegenzuwirken, um eine ausreichende Dichtung zu erreichen. Bei hoher Änderungsfrequenz der Strömungsrichtung wird mit dieser Konstruktion der bei Labyrinthdichtungen unvermeidliche Leckverlust vernach lässigbar klein.According to the invention, a thin central is in the piston crown Blind bore attached, with even thinner cross holes at the end leads to one of the last throttling points, to there the last slight due to weak counter pressure Counteract leakage losses to ensure adequate To achieve seal. When the frequency of change is high With this construction, the direction of flow becomes Labyrinth seals inevitable leakage loss casually small.

Es gehört zum Stand der Technik, daß bei allen Ausführungs formen für das Abdichten von relativ zueinander bewegten Maschinenelementen immer nur eine "technische Dichtheit", nie aber eine absolute Dichtheit erzielt werden kann.It is part of the prior art that in all execution molds for sealing relatively moving Machine elements always only a "technical tightness", but absolute tightness can never be achieved.

Aber bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Labyrinthspalt kolbens sind die Leckverluste um ein mehrfaches geringer als bei Gasverdichtern mit Hubkolben desselben Duchmessers. Das von Motorenkonstrukteuren gefürchtete "Durchblasen" der heißen Brenngase tritt nicht auf, weil die Drehkolben gemäß der vorliegenden Erfindung vor der Hitzefront fliehen und bei der hohen Drehzahl und dem hochfrequenten Wandern der hitzebeanspruchten Stellen an der Ringzylinderwand in Richtung des Kolbenumlaufes die Gefahr des Durchblasens erst gar nicht entstehen kann.But in the execution of the labyrinth gap according to the invention piston losses are several times smaller than with gas compressors with reciprocating pistons of the same diameter. The "blow through" feared by engine designers The hot fuel gases do not occur because of the rotary lobes flee from the heat front according to the present invention and with the high speed and high-frequency hiking of the heat-stressed points on the ring cylinder wall in Direction of the piston circulation first the risk of blowing through cannot arise at all.

Die Verwendung eines Labyrinthkolbens in einer Drehkolben maschine mit allen erwähnten Vorteilen wird erstmals durch die vorliegende Erfindung ermöglicht.The use of a labyrinth piston in a rotary piston machine with all the advantages mentioned is used for the first time the present invention enables.

Bei Kurbeltriebwerken wurden entsprechende Versuche bald wieder eingestellt.Appropriate tests were soon carried out on crank engines rehired.

Weil der Hubkolben im Umkehrpunkt gegen die Zylinderwand kippt, ist für die Berührungsfreiheit eine geradlinige Kolben führung nötig, die nur mit großem Aufwand mittels Führungs buchsen und Kreuzkopf zu erreichen ist, was eine Vergrößerung der Bauhöhe zur Folge hat. Außerdem ist die Länge des Hub kolbens im Verhältnis zum Durchmesser klein, so daß eine Labyrinthdichtung nicht sehr wirksam werden kann.Because the reciprocating piston hits the cylinder wall at the turning point tilts, is a straightforward piston for non-contact leadership necessary, which requires great effort by means of leadership sockets and cross head is what an enlargement the overall height. Also the length of the stroke piston small in relation to the diameter, so that a Labyrinth seal can not be very effective.

Ein 4-Zylinder-Boxermotor für den Antrieb von Booten hat sich nicht bewährt, weil die Labyrinthkolben viel zu kurz waren.There is a 4-cylinder boxer engine for the propulsion of boats not proven because the labyrinth pistons were much too short.

Dagegen sind Labyrinth-Kolbenkompressoren für ölfreie För derung von Gasen und Dämpfen der schweizerischen Firma Sulzer erfolgreich, weil die Hubkolben lang genug sind und eine aufwendige, lange Geradführung des Kolbens die Berührungs freiheit bei engem Spalt garantiert, weil die entstehende große Bauhöhe dieser Maschine für den Verwendungszweck von untergeordneter Bedeutung ist.In contrast, labyrinth piston compressors are for oil-free pumping gases and vapors from the Swiss company Sulzer successful because the pistons are long enough and one elaborate, long straight guidance of the piston the touch freedom with a narrow gap guaranteed, because the resulting great height of this machine for the purpose of is of minor importance.

Daß Gasturbinen ohne Labyrinthdichtungen nicht denkbar sind, ist bekannt.That gas turbines are inconceivable without labyrinth seals is known.

Obwohl gemäß vorliegender Erfindung der Motor mit Wälzla gern ausgerüstet werden kann, werden in der Maschine vor zugsweise gasgeschmierte Lager verwendet. Die verschieden sten Arten dieser Lager, sowohl aerostatische wie aerodyna mische oder Folien-Gaslager, können erfindungsgemäß einge setzt werden. Vorzugsweise werden jedoch gemäß vorliegender Erfindung aerostatische, d.h. mit äußerem Gasdruck beauf schlagte Lager gewählt, weil diese nicht so groß bauen und die Notlaufeigenschaften von Wellenschaft und Lagerschale beim An- und Auslaufen der Maschine keine große Rolle spie len. Der Druckgasbedarf ist klein und mit einem kleinen Aggregat zu decken. Z.B. benötigt ein Ausführungsbeispiel einen Betriebsdruck in der Größenordnung von 4 bar bei einem Volumenstrom von 20 l/min und einer Leistung von 0,1 kW sowie einen Luftfilter, einen Drucklufttrockner mit Kondensat ableiter und einen Druckregler. Diesem mäßigen Aufwand stehen die Ersparnisse an Motorenöl und von ca. 10% des Kraft stoffbedarfs wegen des geringen Restes an innerer Reibung gegenüber.Although according to the present invention, the motor with Wälzla like to be equipped, will be in the machine before preferably gas-lubricated bearings used. The different Most types of these camps, both aerostatic and aerodyna mix or foil gas storage can be used according to the invention be set. However, according to the present Invention aerostatic, i.e. with external gas pressure suggested camps because they don't build as big and the emergency running properties of the shaft and bearing shell did not play a large role when starting and stopping the machine len. The pressure gas requirement is small and with a small one Cover aggregate. E.g. needs an embodiment an operating pressure in the order of 4 bar at a Volume flow of 20 l / min and an output of 0.1 kW as well as an air filter, a compressed air dryer with condensate arrester and a pressure regulator. This moderate effort are the savings on engine oil and about 10% of the power material requirement because of the small amount of internal friction across from.

Die vier Radiallager der beiden Arbeitswellen erhalten je einen Druckluftanschluß in der Mitte ihrer Lagerschalen, während die Axiallager erfindungsgemäß von der Abluft der Radiallager gespeist werden. Die Reibung in den gasge schmierten Lagern ist um ein Vielfaches geringer als in Wälzlagern. Luftlager sind praktisch geräuschlos.The four radial bearings of the two working shafts each receive a compressed air connection in the middle of their bearing shells, while the axial bearing according to the invention from the exhaust air Radial bearings are fed. The friction in the gasge lubricated bearings is many times smaller than in Bearings. Air bearings are practically noiseless.

Die innere Reibung, die in einem Hubkolbenmotor etwa 15% des Kraftstoffverbrauchs in Anspruch nimmt, wird erfindungs gemäß durch Labyrinthkolben und Luftlager auf eine Größen ordnung von nur noch 5% gesenkt.The internal friction in a reciprocating piston engine is about 15% of fuel consumption takes fiction according to one size by labyrinth pistons and air bearings order reduced by only 5%.

Es ist schwierig, die gebräuchlichen Hubkolbenmotoren mit der Maschine gemäß vorliegender Erfindung in Vergleich zu setzen.It is difficult to use the common reciprocating engines of the machine according to the present invention compared to put.

Beim Hubkolben unterscheidet man zwischen Kurzhubern mit einem Verhältnis von Kolben-Hub zu Durchmesser von 0,63 bis 0,82 und den Langhubern mit einem Verhältnis von etwa 1,3. Dagegen hat der Motor gemäß vorliegender Erfindung ein Hubverhältnis in der Größenordnung von 20. Dieses Hub verhältnis ist ca. 30 mal größer als beim Kurzhuber und ca. 15mal größer als bei einem ausgeprägten Langhuber. Das bedeutet, daß bei der Maschine gemäß vorliegender Erfindung ungewöhnlich lange "Atmungswege" zur Verfügung stehen, die für eine gründliche Durchmischung der Frischgase von Vorteil sind, und daß in einem langen Expansionshub sich eine voll ständige Verbrennung entwickeln kann, so daß trotz hoher Drehzahl mehr Zeit für die Umwandlung der Verbrennungswärme in Arbeit zur Verfügung steht als etwa in einem Kurzhuber. Weil auch die Entspannung sich besser entfalten kann und damit der Enddruck vor dem Ausschieben niedriger wird, resultieren geringere Abgastemperaturen und bessere Abgas werte. Dazu kommt die Geräuschlosigkeit durch das Fehlen klappernder Ventile und der Wegfall des Energieverbrauchs durch Nockenwelle und Ventiltriebe.With the reciprocating piston, a distinction is made between short strokes a ratio of piston stroke to diameter of 0.63 to 0.82 and the Langhubern with a ratio of about 1.3. In contrast, the engine according to the present invention a stroke ratio on the order of 20. This stroke ratio is approx. 30 times larger than that of the short stroke and approx. 15 times larger than with a pronounced long stroke. The means that in the machine according to the present invention unusually long "breathing paths" are available that an advantage for thorough mixing of the fresh gases are, and that in a long expansion stroke a full constant combustion can develop, so that despite high Speed more time for the conversion of the combustion heat is available in work than about in a short stroke. Because relaxation can also develop better and so that the final pressure before lowering is lower, lower exhaust gas temperatures and better exhaust gas result values. Then there is the noiselessness due to the lack clattering valves and the loss of energy consumption by camshaft and valve train.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs beispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:Based on the execution shown in the drawings examples, the invention is explained in more detail below. Show it:

Die Fig. 1 bis 5 in schematischer Darstellung den Gas wechsel mit gegenläufigen Drehkolben. Figs. 1 to 5 in a schematic representation of the gas exchange with counter-rotating rotors.

Fig. 6 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel mit Zahnradgetriebe und Wälzlagern. Fig. 6 shows a section through the embodiment with gear and roller bearings.

Fig. 7 in schematischer Darstellung den Gaswechsel im Zeit zündpunkt mit gegenläufigen Drehkolben bei verkürztem Abstand der Rotorwellen. Fig. 7 shows a schematic representation of the gas change at the time of ignition with counter-rotating rotary pistons with a shortened distance between the rotor shafts.

Fig. 8 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel mit gegenläufigen Drehkolben bei verkürztem Abstand der Rotorwellen. Fig. 8 shows a section through the embodiment with counter-rotating rotors at reduced distance of the rotor shafts.

Fig. 9 einen Teilausschnitt mit dem Überströmkanal und der Ansaug- sowie der Ausstoßleitung. Fig. 9 shows a partial section with the overflow channel and the intake and exhaust line.

Fig. 10 bis 15 in schematischer Darstellung den Gaswechsel mit gleichsinnig drehenden Drehkolben bei verkürztem Abstand der Rotorwellen. Figs. 10 to 15 in a schematic representation of the gas exchange with the co-rotating rotors in a shortened distance between the rotor shafts.

Fig. 16 bis 18 drei verschiedene Möglichkeiten des Zahnriemen triebes für die Rotorwellen. Fig. 16 to 18 three different ways of the toothed belt drive for the rotor shafts.

Fig. 19 und 20 ein Ausführungsbeispiel für den Labyrinth kolben in zwei verschiedenen Maßstäben. FIGS. 19 and 20 an embodiment example of the labyrinth piston in two different scales.

Fig. 21 bis 25 eine der Möglichkeiten zur Massenfabrikation der Drehkolben durch spanende Bearbeitung. Fig. 21 to 25 one of the possibilities for mass production of the rotary pistons by machining.

Fig. 26 bis 28 in drei Ansichten den Raumbedarf für gas geschmierte Radiallager bei Anwendung des aero statischen Prinzips für hohe Radiallasten mit niedrigem Luftdruck bei einem weiteren Ausführungs beispiel mit beidseitigem Zahnriementrieb und verkürztem Abstand der Rotorwellen. Fig. 26 to 28 show three views of the space requirement for gas-lubricated radial bearing for application of the aerostatic principle for high radial loads with low air pressure at another execution example with double-sided toothed belt drive and reduced distance of the rotor shafts.

Fig. 29 bis 31 in drei Ansichten ein durchkonstruiertes Ausführungsbeispiel des Motors mit beidseitigem Zahnriementrieb, verkürztem Achsabstand und verklei nerten Einbaumaßen für die Luftlager bei mäßig erhöhtem Luftdruck. Fig. 29 to 31 in three views a well-designed embodiment of the engine with double-sided toothed belt drive, shortened wheelbase and reduced dimensions for the air bearing with moderately increased air pressure.

Die Fig. 1 bis 5 für die Beschreibung des Gaswechsels zeigen einen Achsabstand der Rotorwellen, der genau dem mittleren Durchmesser der Ringzylinder gleich ist. Die Kolben drehen gegenläufig. Auf der rechten Seite der Fig. 1 verschließt der Kolben 10 den Ringzylinder 4. Es ist erkennbar, daß beim Durchfahren des Kolbens 10 nur eine Punktberührung im Scheitel des Ringzylinderabschnittes des Zylinders 4 stattfindet, die die Abdichtung an dieser Stelle nur unvollkommen ermöglicht. Aber für die Beschreibung des Gaswechsels ist dieser Umstand vorerst bedeutungslos. Ebenfalls auf der rechten Seite beginnt der Anko-Kolben 8 soeben, Frischgas aus der dauernd geöffneten Ansaugöffnung 36 anzusaugen. Mit seinem, in Laufrichtung vorn befind lichen Kolbenboden komprimiert er im Zylinder 4 und in den Überströmkanal 34, der auf der linken Seite noch durch den Expaus-Kolben 7 verschlossen ist. Auf der rechten Seite unten hat der zweite Anko-Kolben 10 soeben die Ansaugöffnung 37 abgedeckt, die deshalb nicht zu sehen ist. Der Zylinder 6 ist mit Frischgas gefüllt, das bis zur nächsten Verwendung transportiert, geschleppt, wird. Dabei findet eine gründ liche Durchmischung statt. Auf der linken Seite hat sich das Abgas im Zylinder 5 durch die Ausstoßöffnung 39, vor dem Expaus-Kolben 9, schon stark entspannt. Hinter dem Expaus-Kolben 9 und dem Überströmkanal 35, der auf der ande ren Seite vom Anko-Kolben 10 verschlossen ist, hat die Ver brennung und Expansion voll eingesetzt. Oben links ist im Zylinder 3 die Expansion schon abgeschlossen. Sie hat ihr Arbeitsvermögen an den Expaus-Kolben 7 abgegeben und wird, ohne weitere Arbeit zu leisten, mit ihrem geringen Restdruck zur Ausstoßöffnung 38 transportiert, geschleppt, die gerade noch vom anderen Ende des Kolbens abgedeckt wird und daher nicht zu sehen ist. Figs. 1 to 5 for the description of the gas exchange show an axial distance of the rotor shafts, which is exactly the average diameter of the annular cylinder is equal. The pistons rotate in opposite directions. On the right side of FIG. 1, the piston 10 closes the ring cylinder 4 . It can be seen that when passing through the piston 10 there is only a point contact in the apex of the ring cylinder section of the cylinder 4 , which only imperfectly enables sealing at this point. But for the time being this description of the gas change is irrelevant. Also on the right-hand side, the anko piston 8 is just beginning to draw in fresh gas from the continuously open suction opening 36 . With its piston head located in the direction of travel Lichen he compresses in the cylinder 4 and in the overflow channel 34 , which is still closed on the left side by the Expaus piston 7 . On the right-hand side below, the second anko-piston 10 has just covered the suction opening 37 , which therefore cannot be seen. The cylinder 6 is filled with fresh gas, which is transported, towed, until it is used again. A thorough mixing takes place. On the left side, the exhaust gas in the cylinder 5 has already relaxed considerably through the discharge opening 39 , in front of the Expaus piston 9 . Behind the Expaus piston 9 and the overflow channel 35 , which is closed on the other side by the Anko piston 10 , the combustion and expansion has started fully. The expansion in cylinder 3 is completed on the top left. It has given up its working capacity to the Expaus piston 7 and, without further work, is transported with its low residual pressure to the discharge opening 38 , which is just covered by the other end of the piston and can therefore not be seen.

Es ist erkennbar, daß der Gasdruck vor dem Anko-Kolben in diesem Ausführungsbeispiel periodisch zwischen 0,85 und 15,3 bar wechselt. Der Gasdruck vor dem Expaus-Kolben 9 schwankt zwischen 1,15 und 2,8 bar, während hinter ihm der Druck zwischen 2,8 und 50 bar wechselt. Diese starken perio dischen Gasdruckänderungen sind für die Funktion der weiter unten zu beschreibenden Labyrinthdichtung von Bedeutung.It can be seen that the gas pressure upstream of the anko piston changes periodically between 0.85 and 15.3 bar in this exemplary embodiment. The gas pressure in front of the Expaus piston 9 fluctuates between 1.15 and 2.8 bar, while behind it the pressure changes between 2.8 and 50 bar. These strong periodic gas pressure changes are important for the function of the labyrinth seal to be described below.

Im Zylinder 3 hat der Expaus-Kolben 7 gemäß Fig. 2 mit dem Ausstoßen des Abgases durch die Öffnung 38 begonnen. Im Zylinder 5 nähert sich die Expansion hinter dem Expaus- Kolben 9 ihrem Ende. Im Zylinder 4 saugt der Anko-Kolben 8 aus der Öffnung 36 Frischgas an. Vor ihm setzt er die Kom pression im Zylinder 4 und in den Überströmkanal 34 fort. Im Zylinder 6 transportiert der Kolben 10 das Frischgas zum Verwendungsort.In cylinder 3 , the expausing piston 7 according to FIG. 2 has started to expel the exhaust gas through the opening 38 . In cylinder 5 , the expansion behind the Expaus piston 9 is nearing its end. In cylinder 4 , anko-piston 8 draws fresh gas from opening 36 . In front of him he continues the compression in cylinder 4 and in the overflow channel 34 . In cylinder 6 , piston 10 transports the fresh gas to the place of use.

Die Kompression im Zylinder 4 vor dem Kolben 8 ist nach Fig. 3 beendet und, weil im Zylinder 3 der Überströmkanal 34 soeben vom Kolben 7 freigegeben wurde, strömt das durch die Kompression schon auf 500°C erhitzte Frischgas in den Zylinder 3 hinüber und hinter den Kolben 7 und wird gezündet.The compression in the cylinder 4 in front of the piston 8 is ended according to FIG. 3 and, because in the cylinder 3 the overflow channel 34 has just been released by the piston 7 , the fresh gas, which has already been heated to 500 ° C. by the compression, flows over into and behind the cylinder 3 the piston 7 and is ignited.

Im unteren Zylinderpaar wurde im Zylinder 5 soeben die Expan sion beendet, und die durch die Arbeitsabgabe schon auf 2,8 bar entspannten Abgase werden zur Ausstoßöffnung 39 ge schleppt, die im Moment noch verschlossen ist. Im Zylinder 6 steht das Frischgas vor dem Kolben 10 kurz vor dem Beginn der Kompression.In the lower pair of cylinders, expansion has just ended in cylinder 5 , and the exhaust gases, which have already been expanded to 2.8 bar by the work charge, are dragged to the discharge opening 39 , which is still closed at the moment. In the cylinder 6 , the fresh gas is in front of the piston 10 shortly before compression begins.

Im Zylinder 3 sind entsprechend Fig. 4 Verbrennung und Expansion hinter dem Kolben 7 in voller Entwicklung. An seiner Front schiebt der Kolben 7 das Abgas durch die Öff nung 38. Im Zylinder 5 schleppt der Kolben 9 das schon auf 2,8 bar entspannte Abgas zur Ausstoßöffnung 39, die noch verdeckt ist. Im Zylinder 4 wurde soeben das Ansaugen von Frischgas aus der Öffnung 36 hinter dem Kolben 8 been det. Im Zylinder 6 beginnt hinter dem Kolben 10 das Ansau gen von Frischgas aus Öffnung 37, während vor dem Kolben 10 im Zylinder 6 und in den Überströmkanal 35, der vorerst am anderen Ende noch vom Kolben 9 verschlossen ist, kompri miert wird.In the cylinder 3 are shown in FIG. 4 combustion and expansion behind the piston 7 in full development. At its front, the piston 7 pushes the exhaust gas through the opening 38 . In cylinder 5 , piston 9 drags the exhaust gas, which has already been expanded to 2.8 bar, to exhaust port 39 , which is still covered. In the cylinder 4 , the intake of fresh gas from the opening 36 behind the piston 8 has just ended. In the cylinder 6 , the intake of fresh gas from the opening 37 begins behind the piston 10 , while in front of the piston 10 in the cylinder 6 and in the overflow channel 35 , which is initially closed at the other end by the piston 9 , is compressed.

Im Zylinder 3 ist nach Fig. 5 die Expansion soeben beendet. Im Zylinder 4 steht das geschleppte Frischgas kurz vor der Kompression. Im Zylinder 6 ist die Kompression vor dem Kolben 10 soeben beendet. Das komprimierte Frischgas strömt mit einer Temperatur von 500°C in den Zylinder 5, um dort bei gleichzeitiger Zündung sein Arbeitsvermögen an den Kolben 9 abzugeben.In the cylinder 3, the expansion is shown in FIG. 5 just finished. In the cylinder 4 , the fresh gas being carried is about to be compressed. In cylinder 6 , the compression in front of piston 10 has just ended. The compressed fresh gas flows into the cylinder 5 at a temperature of 500 ° C. in order to deliver its working capacity to the piston 9 there with simultaneous ignition.

Der beschriebene Zyklus beginnt nun von vorn. Bei jeder vollen Umdrehung des Systems werden die vier Takte Otto′s zweimal durchgespielt. Je Umdrehung erfolgen zwei Arbeitstakte.The cycle described now begins again. With every full Rotation of the system will be Otto’s four bars twice played through. There are two work cycles per revolution.

Ein Ausführungsbeispiel des neuen Motors, der gemäß den Fig. 1 bis 5 arbeitet, mit Zahnradgetriebe und Wälzlagern, ist im Schnitt in Fig. 6 abgebildet.An exemplary embodiment of the new motor, which operates according to FIGS. 1 to 5, with gearwheels and roller bearings, is shown in section in FIG. 6.

Der Motorblock besteht aus den Platten 29, 30, 31, 32 und 33. Die Arbeitswellen 1 und 2 stehen über die Zahnräder 25 und 26 in Verbindung.The engine block consists of plates 29 , 30 , 31 , 32 and 33 . The working shafts 1 and 2 are connected via the gears 25 and 26 .

Die Schulterkugellager 15 und 17 bzw. 18 und 20 sichern die Arbeitswellen gegen axiales Verschieben. Die Radial lager 16 und 19 sichern den genauen Rundlauf bei Verwendung berührungsfreier Labyrinthkolben.The shoulder ball bearings 15 and 17 or 18 and 20 secure the working shafts against axial displacement. The radial bearings 16 and 19 ensure precise concentricity when using non-contact labyrinth pistons.

Die Rotorscheiben 11, 12 und 13, 14 sind an ihren dünnen Außenscheiben durch die Dichtringe 21, 22 und 23, 24 mit zugehörigen Dichtringfedern gegen das Gehäuse abgedichtet. Sie sind auf den Arbeitswellen 1 und 2 drehfest montiert.The rotor disks 11 , 12 and 13 , 14 are sealed against the housing on their thin outer disks by the sealing rings 21 , 22 and 23 , 24 with associated sealing ring springs. They are mounted on the working shafts 1 and 2 so that they cannot rotate.

Die Schwungscheiben 27 und 28 sind durch das Abtragen von Material an geeigneter Stelle unter Berücksichtigung der Masse der Drehkolben zusammen mit diesen statisch und dyna misch vor dem Einbau ausgewuchtet.The flywheels 27 and 28 are balanced by the removal of material at a suitable point, taking into account the mass of the rotary lobes together with them statically and dynamically before installation.

Bei Verwendung einer schmaleren Bauform für die mittleren Lager 16 und 19 können die Überströmkanäle 34 und 35 noch kürzer ausgeführt werden als in der Fig. 6 gezeigt.When using a narrower design for the middle bearings 16 and 19 , the overflow channels 34 and 35 can be made even shorter than shown in FIG. 6.

Deutlich wird, daß der Anko-Zylinder 4 und der Expaus- Zylinder 3 eng benachbart ein Ringzylinderpaar bilden, so daß sie sich beim Gaswechsel ergänzen können, wie auch der Anko-Zylinder 6 mit dem Expaus-Zylinder 5 zusammenarbeitet, und daß das obere Zylinderpaar sich mit dem unteren über schneidet.It is clear that the Anko cylinder 4 and the Expaus cylinder 3 closely adjacent form a pair of ring cylinders, so that they can complement each other when changing the gas, as the Anko cylinder 6 cooperates with the Expaus cylinder 5 , and that the upper pair of cylinders intersects with the lower one.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen ein Ausführungsbeispiel wie vor, aber mit einem verkürzten Achsabstand seiner Arbeitswellen 1 und 2. FIGS. 7 to 9 show an embodiment as above, but with a shorter axial distance of his work shafts 1 and 2.

Wie in Fig. 7 deutlich erkennbar ist, wird durch die Ab standsverkürzung die frühere Punktberührung des Drehkolbens 9 im Scheitel des Ringzylinderabschnittes 3 durch eine gut ausgebildete Flächenberührung ersetzt, die bei Verwendung von Labyrinthkolben wichtig ist.As can be clearly seen in Fig. 7, the earlier point contact of the rotary piston 9 in the apex of the ring cylinder section 3 is replaced by a well-formed surface contact, which is important when using labyrinth pistons by the shortening of the stand.

In Fig. 8 zeigt eine Schnittzeichnung die Lage der Über strömkanäle 34 und 35, die in Fig. 9 in einem Teilschnitt ebenso abgebildet sind wie die Ansaugöffnungen 36/37 und die Ausstoßöffnungen 38/39. In Fig. 8 shows a sectional drawing of the position of the overflow channels 34 and 35 , which are shown in Fig. 9 in a partial section as well as the suction openings 36/37 and the discharge openings 38/39 .

In den Fig. 10 bis 15 wird in schematischer Darstellung der Gaswechsel abgebildet, aber in der erfindungsgemäßen Ausführung mit gleichsinnig drehenden Drehkolben bei ver kürztem Abstand der Rotorwellen.In Figs. 10 to 15 of the gas exchange is displayed in the schematic representation, but in the embodiment of the invention with the co-rotating rotors in ver kürztem distance between the rotor shafts.

Aus geometischen Gründen müssen gleichsinnig drehende Kolben kürzer als gegenläufig drehende sein, weil sie sich sonst stoßen.For geometric reasons, pistons must rotate in the same direction be shorter than counter-rotating because otherwise they bump.

Am vorderen wie am hinteren Kolbenboden der Drehkolben ist je eine Ringschneide ausgearbeitet. Wieder arbeiten oben ein Anko- mit einem Expaus-Kolben als Paar zusammen und kämmen mit dem entsprechenden Kolbenpaar unten.The rotary piston is on the front and rear piston crown One ring edge each worked out. Working up again an anko with a pair of Expaus pistons and comb with the corresponding pair of pistons at the bottom.

Fig. 10 zeigt den Augenblick des Überströmens von Zylinder 5 durch den Kanal 35 in den Zylinder 6 bei gleichzeitigem Zünden und den Beginn der Expansion hinter dem Kolben 10. Fig. 10 shows the moment of the overflow of cylinder 5 through the channel 35 into the cylinder 6 with simultaneous ignition and the beginning of the expansion behind the piston 10.

Fig. 11 zeigt in beiden Zylindern 3 und 5 das Ansaugen aus den Öffnungen 36 und 37, während im unteren Expaus-Zylinder 6 die Expansion aus dem Überströmkanal 35, der am anderen Ende durch den Kolben 9 verschlossen ist, gegen den Kolben 10 in voller Entwicklung ist. Der unter einem bar liegende Ansaugdruck im oberen Zylinder 3 reicht nicht aus, um zu verhindern, daß ein geringer Anteil verbrannter Abgase durch den Überströmkanal 34 zurückfließt, weil das stark ent spannte Abgas immer noch unter etwas höherem Druck steht. Dafür ist aber eine Richtungsumkehr des geringen Abgasan teiles notwendig, dessen Masse durch die Öffnung 38 im Expaus-Zylinder 4 mit der in voller Bewegung befindlichen Abgassäule mitgerissen wird. Die Richtungsumkehr wird vom Beharrungsvermögen weitgehend verhindert. Hinderlich für das Zurückströmen ist auch der kleinere Querschnitt des Kanals 34. Infolgedessen bleibt der Abgasanteil, der sich durch den Kanal 34 mit dem Frischgas mischt, vernachlässig bar klein. Fig. 11, the suction from the openings 36 and 37, while in the lower Expaus cylinder 6, the expansion from the overflow channel 35 which is closed at the other end by the piston 9 against the piston 10 in showing full in two cylinders 3 and 5 Development is. The suction pressure in the upper cylinder 3, which is below a bar, is not sufficient to prevent a small proportion of burned exhaust gases flowing back through the overflow duct 34 , because the exhaust gas, which is strongly compressed, is still under somewhat higher pressure. However, this requires a reversal of the direction of the low exhaust gas part, the mass of which is entrained through the opening 38 in the expaus cylinder 4 with the exhaust gas column in full motion. The change of direction is largely prevented by persistence. The smaller cross section of the channel 34 is also an obstacle to the backflow. As a result, the proportion of exhaust gas that mixes with the fresh gas through the channel 34 remains negligibly small.

An dieser Stelle entsteht die beim Gaswechsel aller Maschi nen, die nach dem Otto-Prinzip arbeiten, bekannte "Über schneidung", die aber beim hochtourigen erfindungsgemäßen Motor weniger Verunreinigung des Frischgases durch Abgas reste erzeugt als bei den üblichen Ventilsteuerungen bei Hubkolben. Daß dagegen Frischgas aus dem Zylinder 3 in den Kanal 34 eindringt, ist wegen der Druckunterschiede ausgeschlossen.At this point, the "gas overlap" known at the gas exchange of all machines that work according to the Otto principle, but which produces less contamination of the fresh gas through exhaust gas residues in the high-speed engine according to the invention than in the conventional valve controls for reciprocating pistons. The fact that fresh gas from the cylinder 3 penetrates into the channel 34 is excluded because of the pressure differences.

Eine bekannte Nebenerscheinung der Vermischung geringer Teile heißer Abgase mit dem Frischgas ist eine sogar er wünschte Druckerhöhung bzw. Vorverdichtung des Frischgases durch Erwärmung.A well-known side effect of mixing less Parts of hot exhaust gases with the fresh gas is even one Desired pressure increase or pre-compression of the fresh gas by warming.

Fig. 12 zeigt das Komprimieren vor dem Kolben 7 im Zylinder 3 und in den auf der anderen Seite noch durch den Kolben 8 verschlossenen Überströmkanal 34. Hinter dem Kolben 7 wird gleichzeitig durch die Öffnung 36 angesaugt. Im Zylin der 4 entspannen die Abgase vor dem Kolben 8 durch die Öffnung 38. Im Zylinder 5 steht das Ansaugen hinter dem Kolben 9 kurz vor dem Abschluß. Im Zylinder 6 steht die Expansion hinter dem Kolben 10 kurz vor dem Abschluß. Der noch vorhandene geringe Restdruck der entspannten Abgase vor dem Kolben 10 ist nützlich für die Abdichtung bei Ver wendung eines Labyrinthes für die Kolben. Er wirkt gegen den Expansionsdruck von der Gegenseite des Kolbens 10. FIG. 12 shows the compression in front of the piston 7 in the cylinder 3 and in the overflow channel 34, which on the other side is still closed by the piston 8 . Behind the piston 7 is simultaneously sucked through the opening 36 . In the cylinder of FIG. 4 , the exhaust gases in front of the piston 8 relax through the opening 38 . In the cylinder 5 , suction is behind the piston 9 shortly before completion. In cylinder 6 , the expansion behind the piston 10 is nearing completion. The remaining low residual pressure of the relaxed exhaust gases in front of the piston 10 is useful for sealing when using a labyrinth for the pistons. It acts against the expansion pressure from the opposite side of the piston 10 .

Fig. 13 zeigt Ansaugen und Komprimieren im Zylinder 3 sowie im Zylinder 5 den Transport des Frischgases, das dabei durchmischt wird und noch nicht in den Überströmkanal 35 eindringen kann, weil dort noch ein höherer Restdruck herrscht und die Kompression im Zylinder 5 noch nicht ein gesetzt hat. In den Expaus-Zylindern 4 und 6 sind die Ab gase durch die Öffnungen 38 und 39 schon weitgehend ent spannt und die Abgassäulen in voller Bewegung. Fig. 13 shows suction and compression in the cylinder 3 and in the cylinder 5, the transport of the fresh gas, which is mixed in the process and can not penetrate into the overflow channel 35 , because there is still a higher residual pressure and the compression in the cylinder 5 is not yet set Has. In the Expaus cylinders 4 and 6 , the gases from the openings 38 and 39 are already largely relaxed and the exhaust columns in full motion.

Fig. 14 zeigt den Beginn des Überstömens von Zylinder 3 in Zylinder 4 bei gleichzeitiger Zündung und beginnender Expan sion. Die Zylinder 3 und 5 sind hinter dem Kolben 7 und vor dem Kolben 9 mit Frischgas gefüllt. In den Zylindern 4 und 6 ist vor dem Kolben 8 und hinter dem Kolben 10 das Abgas weitgehend entspannt. Fig. 14 shows the beginning of the overflow of cylinder 3 in cylinder 4 with simultaneous ignition and beginning expansion expansion. The cylinders 3 and 5 are filled with fresh gas behind the piston 7 and in front of the piston 9 . In cylinders 4 and 6 , the exhaust gas is largely relaxed in front of piston 8 and behind piston 10 .

Fig. 15 zeigt, daß im Zylinder 3 das Ansaugen fast beendet ist, während im Zylinder 5 vor dem Kolben 9 komprimiert und hinter ihm angesaugt wird. Im Zylinder 4 ist die Ex pansion beendet, und der Ausstoß beginnt sich zu entfalten. Im Zylinder 6 ist die Entspannung der Abgase durch die Öffnung 39 schon nahezu beendet. Fig. 15 shows that the suction in the cylinder 3 is almost completed, while in the cylinder 5 is compressed in front of the piston 9 and sucked in behind it. In cylinder 4 the expansion has ended and the output begins to develop. In cylinder 6 , the expansion of the exhaust gases through opening 39 is almost complete.

Damit haben alle Kolben eine Umdrehung von 360° ausgeführt und der Zyklus, bei dem immer zwei Arbeitstakte erfolgen, beginnt von neuem.All pistons have now rotated 360 ° and the cycle, in which there are always two work cycles, starts again.

Mit diesen Abbildungen gemäß den Fig. 16 bis 18 wird begründet, warum bei gegenläufigen Drehkolben die Verwendung der geräuscharmen und vorteilhaften Zahnriementriebe kaum zu empfehlen ist und Zahnräder den Vorzug verdienen.These figures according to FIGS. 16 to 18 explain why the use of the low-noise and advantageous toothed belt drives is hardly recommendable in the case of counter-rotating rotary lobes, and gears deserve preference.

Fig. 16 zeigt, daß bei gegenläufigen Kolben Zahnriemen verwendet werden müssen, die beidseitig mit Zähnen versehen sind. Eine große Hilfsrolle zum Umlenken oder gemäß Fig. 17 zwei kleine Hilfsrollen sind nötig, die die Bauhöhe vergrößern und den Antrieb verteuern. Zudem wird der Zahn riemen stark gewalkt und seine Lebensdauer verringert. Dagegen zeigt Fig. 18 den Betrieb des Motors mit gleich sinnig laufenden Rotoren und den daraus folgenden normalen Zahnriementrieb mit ausreichender Lebensdauer und ohne Vergrößerung der Bauhöhe. Dies ist einer der Gründe für die gemäß vorliegender Erfindung vorzugsweise gewählte gleichsinnige Laufrichtung der Rotoren. Fig. 16 shows that toothed belts must be used with opposed pistons, which are provided on both sides with teeth. A large auxiliary roller for deflection or two small auxiliary rollers as shown in FIG. 17 are required, which increase the overall height and make the drive more expensive. In addition, the toothed belt is heavily tumbled and its service life is reduced. In contrast, Fig. 18 shows the operation of the motor with rotors running in the same sense and the resulting normal toothed belt drive with a sufficient service life and without increasing the overall height. This is one of the reasons for the direction of rotation of the rotors which is preferably selected in accordance with the present invention.

Fig. 19 zeigt, stark vergrößert, ein Ausführungsbeispiel für den Labyrinthkolben, der an beiden Kolbenböden eine Ring schneide 4 a besitzt und an jedem Ende acht Drosselstellen a bis h, deren Querschnitte mit dem, im Labyrinthspalt gegen die Ringzylinderwand laufend abnehmenden Gasdruck kleiner werden. Fig. 19 shows, greatly enlarged, an embodiment for the labyrinth piston, which has a ring cut 4 a on both piston heads and has eight throttle points a to h at each end, the cross sections of which decrease with the gas pressure which decreases continuously in the labyrinth gap against the ring cylinder wall.

Obwohl die abgebildeten Drosselstufen eine Art von Idealform darstellen, darf der Effekt dieser Querschnitte nicht über schätzt werden. Die Anzahl der Drosselstellen ist erfah rungsgemäß wichtiger als deren Form, so daß erfindungsgemäß vorzugsweise alle Drosselstellen gleich groß und zur Verbil ligung der Kolben mit halbkreisförmigem Querschnitt einge dreht werden, so daß eine Folge von halbrunden Rillen die Aufgabe des Labyrinthes erfüllt. Um dem Weiterströmen der Leckgase über die letzte Drosselstelle hinaus ein Hindernis zu bieten und die Leckverluste hinter dem Labyrinth auf ein Minimum zu reduzieren, wird in jedem der beidseitigen Kolbenböden eine dünne zentrale Sackbohrung 4 b mit noch dün neren Querbohrungen 4 c in eine der letzten Drosselstellen eingebracht, durch die bei Druckbeaufschlagung des Kolben bodens ein entsprechend verminderter Druck dem Leckgasstrom in den letzten Drosselstellen entgegenwirkt.Although the throttle steps shown represent a kind of ideal shape, the effect of these cross sections must not be overestimated. The number of throttling points is, according to experience, more important than their shape, so that, according to the invention, preferably all throttling points are of the same size and the pistons are turned with a semicircular cross-section so that a sequence of semicircular grooves fulfills the task of the labyrinth. In order to provide an obstacle to the further flow of the leakage gases beyond the last throttling point and to reduce the leakage losses behind the labyrinth to a minimum, a thin central blind bore 4 b with even thinner transverse bores 4 c in one of the last throttling points is made in each of the piston heads on both sides introduced by which a correspondingly reduced pressure counteracts the leakage gas flow in the last throttle points when the piston bottom is pressurized.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäß der berührungslose Labyrinthkolben aus keramischem Material hergestellt.According to the invention, the contactless one is preferred Labyrinth pistons made of ceramic material.

Die Fig. 20 zeigt den Kolben in etwa natürlicher Größe. Fig. 20 shows the piston in approximately natural size.

Die Fig. 21 bis 25 zeigen eine der Möglichkeiten zur Massenfabrikation eines Labyrinth-Drehkolbens durch spanende Bearbeitung auf Automaten. Figs. 21 to 25 show one of the possibilities for mass production of a labyrinth rotary piston machined on automatic machines.

Fig. 21 zeigt den Rohling aus einer Leichtmetall-Kolben legierung. Fig. 21 shows the blank from a light alloy piston alloy.

Fig. 22 zeigt den aufgespannten Rohling mit einer vorgedreh ten Kolbenhälfte mit nur noch geringem Aufmaß sowie den dazu benutzten Formstahl. Fig. 22 shows the clamped blank with a pre-turned th piston half with only a small allowance and the shape steel used for this.

Fig. 23 zeigt den Rohling, nachdem er umgespannt wurde, mit seinem Fertigmaß zur Aufspannplatte hin gewandt und dem Roh maß vor der Endbearbeitung zusammen mit dem entsprechenden Formstahl. Es entsteht dabei ein Ring für zwei Kolben. Fig. 23 shows the blank, after it has been reclamped, with its finished size facing the platen and the raw size before finishing together with the corresponding shaped steel. This creates a ring for two pistons.

Nach diesem Arbeitsgang wird der Ring geteilt.After this step, the ring is divided.

Fig. 24 zeigt eine eingespannte Ringhälfte für die Anferti gung der Ringschneiden und der zentralen Sacklochbohrungen. Fig. 24 shows a clamped ring half for the manufacture of the cutting edges and the central blind holes.

Fig. 25 zeigt das Einstechen der Labyrinthdrosselstellen. Fig. 25 shows the insertion of the labyrinth throttle points.

Wie schon oben erwähnt, ist erfindungsgemäß vorzugsweise die Verwendung keramischer Stoffe für die berührungsfreien Drehkolben vorgesehen, wobei die bekannten Methoden der Bearbeitung der Preßlinge vor dem Sintern die notwendigen engen Toleranzen gewährleisten.As already mentioned above, it is preferred according to the invention the use of ceramic materials for the non-contact Rotary piston provided, the known methods of Processing the compacts before sintering the necessary ensure tight tolerances.

Die Fig. 26 bis 28 zeigen als Ausführungsbeispiel des Motors den Motorblock 29 bis 33 in drei Ansichten auf einer Grundplatte mit dem Einbauraum für großdimensionierte aero statische Radiallager für hohe Belastung. Diese großen Luftlager sind vorzugsweise für stationäre Drehkolbenkraft maschinen mit hoher Dauerlast vorgesehen. Die Arbeitswellen 1 und 2 sind zur Massenreduzierung vorzugsweise als Hohl wellen ausgebildet. Um die für Luftlager notwendigen großen Wellenschaftdurchmesser und Lagerlängen zu erzielen, sind erfindungsgemäß auf beiden Seiten der Arbeitswellen 1 und 2 entsprechend dimensionierte, an ihrem Außenumfang feinge schliffene Buchsen 40 aufgeschoben, die ebenfalls teilweise hohl ausgebildet sind. Die Lagerschalen dazu sind nicht abgebildet. Figs. 26 to 28 show an exemplary embodiment of the engine the engine block 29 to 33 in three views on a base plate with the installation space for large-scale aerostatic radial bearing for high load. These large air bearings are preferably provided for stationary rotary piston machines with a high continuous load. The working shafts 1 and 2 are preferably designed as hollow shafts for mass reduction. In order to achieve the large shaft shaft diameters and bearing lengths required for air bearings, correspondingly dimensioned bushes 40 , which are also finely ground on their outer circumference, are pushed on both sides of the working shafts 1 and 2 , and are also partially hollow. The bearing shells for this are not shown.

Außerhalb des Motorblocks 29 bis 33 sind beidseitig auf den Arbeitswellen 1 und 2 die Zahnscheiben 41 und 42 befestigt.Outside the engine block 29 to 33 , the toothed disks 41 and 42 are fastened on both sides to the working shafts 1 and 2 .

Fig. 27 zeigt den Zahnriementrieb 41/42 mit der Zahnriemen spannscheibe 43. Fig. 27 shows the timing belt drive 41/42 with the toothed belt pulley 43 span.

In den Fig. 27 und 28 sind die Druckluftzuleitungen 48 angedeutet.In Figs. 27 and 28, the compressed air supply lines 48 are indicated.

Die Fig. 29 bis 31 zeigen in drei Ansichten als ein Aus führungsbeispiel den Motor in kompakter Bauweise mit klein dimensionierten Luftlagern aus hochwertigem Material mit Notlaufeigenschaften zur Verwendung als Fahrzeugmotor, der horizontal, d.h. mit seinem kleinsten Außenmaß in der Senk rechten eingebaut wird, um die erwünschte windschlüpfige Karosseriefront zu ermöglichen. Figs. 29 to 31 show in three views as an off guide for the motor in a compact construction with a small-sized air bearings of quality material with emergency running properties for use as a vehicle engine, of the horizontal, ie right with its smallest external dimension in the lowering is incorporated to the To enable the desired slippery body front.

Fig. 29 zeigt einen Schnitt durch den Motorblock 29 bis 33 mit den in die Blockscheiben 30 bis 32 eingearbeiteten Ringzylindern 3 und 4 sowie 5 und 6. Die Blockscheiben 29 bis 33 sind gemäß Fig. 31 durch Paßstifte 51 exakt positio niert und mit Ankern 55 gemäß den Fig. 29 und 30 ver schraubt. Die Arbeitswellen 1 und 2 sind hohl und tragen an ihren Enden außerhalb des Motorblocks die Zahnriemen triebe 41/42, die durch nicht abgebildete Blechhauben in bekannter Weise geschützt werden. Die Rotorscheiben 11 bis 14 sind auf den Arbeitswellen 1 und 2 drehfest befestigt. Ihre einander zugewandten Flächen sind feingeschliffen und dienen zusammen mit den benachbarten Gehäuseflächen der Blockscheibe 31 als aerostatische Axiallager zur Sicherung gegen axiales Verschieben der Arbeitswellen 1 und 2. Ihre Druckluftvorsorgung geschieht über die Zuleitungen 49, ob wohl erfindungsgemäß dafür auch die Abluft der Radiallager 44 bis 47 genutzt werden kann. In die in den Radiallagern 44 bis 47 drehenden Wellenschäfte der Arbeitswellen 1 und 2 sind beidendig schmale Rillen 47 a eingedreht, um das Ab fließen der Druckluft zu hemmen. Von außen wird die Druck luft durch die Zuleitungen 48 zugeführt und über der Mitte der Lager durch eine Ringnut 47 b in den Lagerschalen 44 bis 47 über die Länge des Lagerspaltes verteilt, wofür die Ringnut 47 b eine Anzahl radialer Bohrungen 47 c nach innen besitzt. Diese Methode ist bekannt und hat sich bewährt. Die beidseitig der Rotoren 11 bis 14 angeordneten Schwung räder 27 und 28 sind durch Abtragen von Material an geeig neter Stelle unter Berücksichtigung der Masse der Drehkolben zusammen mit diesen statisch und dynamisch vor ihrem Einbau ausgewuchtet. Zur Justierung des einwandfreien Zusammen spiels der nicht abgebildeten Kolben haben die Zahnscheiben 41 in ihren Naben geeignete, einstellbare Befestigungs mittel 56 auf der Arbeitswelle 1, wie z.B. die bekannten Spieth-Druckhülsen oder Spannkegelhülsen, mit denen sie auf Bruchteile von Winkelgraden genau verdreht, eingestellt und nach der Justierung drehfest befestigt werden. Die Einstellung der Rotorpaare 11 und 12 wie 13 und 14 ist konstruktiv festgelegt und geschieht vor dem Einbau, so daß nach der Endmontage nur noch die Stellung der Arbeits wellen 1 und 2 zueinander justiert werden muß, was durch Kennmarken an den Wellenköpfen erleichtert wird. Fig. 29 shows a section through the engine block 29 to 33 with the incorporated in the block washers 30 to 32 ring cylinders 3 and 4 and 5 and 6. The block disks 29 to 33 are shown in FIG. Accurately positio ned by fitting pins 31 and 51 with anchors 55 shown in FIGS. 29 and 30 screwed ver. The working shafts 1 and 2 are hollow and carry at their ends outside the engine block the toothed belt drives 41/42 , which are protected in a known manner by sheet metal hoods, not shown. The rotor disks 11 to 14 are rotatably fixed on the working shafts 1 and 2 . Their mutually facing surfaces are finely ground and, together with the adjacent housing surfaces of the block disc 31, serve as aerostatic axial bearings to secure the working shafts 1 and 2 against axial displacement. Your compressed air supply takes place via the supply lines 49 , whether according to the invention the exhaust air from the radial bearings 44 to 47 can also be used for this. In the radial bearings 44 to 47 rotating shaft shafts of the working shafts 1 and 2 , narrow grooves 47 a are screwed in at both ends in order to inhibit the flow of the compressed air. From the outside, the compressed air is fed through the feed lines 48 and distributed over the center of the bearing through an annular groove 47 b in the bearing shells 44 to 47 over the length of the bearing gap, for which purpose the annular groove 47 b has a number of radial bores 47 c to the inside. This method is known and has proven itself. The both sides of the rotors 11 to 14 arranged flywheels 27 and 28 are balanced by removing material at a suitable location, taking into account the mass of the rotary lobes together with them statically and dynamically before their installation. To adjust the perfect interplay of the pistons not shown, the toothed disks 41 have suitable, adjustable fastening means 56 in their hubs on the working shaft 1 , such as the known Spieth pressure sleeves or clamping cone sleeves with which they are twisted, adjusted to fractions of angular degrees after the adjustment are fixed in a rotationally fixed manner. The setting of the rotor pairs 11 and 12 such as 13 and 14 is structurally determined and is done before installation, so that after the final assembly, only the position of the working shafts 1 and 2 must be adjusted to each other, which is facilitated by marks on the shaft heads.

Die Druckluftversorgung der Luftlager ist vereinfacht dar gestellt. Ein nicht dargestellter Verdichter kleiner Bau art liefert die Druckluft über den Trockner 53 mit Konden satableiter 54, über einen Druckregler 52, die Verteiler stücke 50 und die Zuleitungen 48 und 49 in die Lager.The compressed air supply to the air bearings is simplified. A compressor, not shown, of small design provides the compressed air via the dryer 53 with condensate drain 54 , via a pressure regulator 52 , the distributor pieces 50 and the feed lines 48 and 49 into the bearing.

Fig. 30 zeigt eine Seitenansicht der Maschine mit einem der beiden Zahnriementriebe 41/42 mit Spannrolle 43. Fig. 30 shows a side view of the machine with one of the two toothed belt drives with 41/42 tensioning roller 43.

Fig. 31 veranschaulicht insbesondere Lage und Länge der Paßstifte 51, die Montage und Generalüberholung erleichtern. Fig. 31 particularly illustrates the location and length of the dowel pins 51 , which facilitate assembly and general overhaul.

Claims

1. Engine with two arranged in one plane ring cylinders, in which rotary pistons are arranged, which are attached to the periphery of a rotor disk that is non-rotatably seated on a shaft, which peripherally engage through a corresponding slot in the respective ring cylinder, characterized in that the Comb the two rotating pistons.

2. Engine according to claim 1, characterized records that the circulation pistons rotate in the same direction.

3. Engine according to claim 1, characterized records that the orbiting pistons rotate in opposite directions.

4. Engine according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the ring cylinder has a round cross section, in particular a circular cross section, and the orbital piston ent speaking cross-section.

5. Engine according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that in another parallel plane adjacent two preferred the same ring cylinder arranged with a recirculating piston are, with overflow channels between the cylinders are seen.

6. Engine according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the cylinders of one shaft align with those of the other Cut the shaft in the middle between its axes, see above that each rotary piston periodically from the ring cylinder cut the other wave going through and at that moment as a shut-off part for the rotating in the second cylinder piston works.

7. Engine according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the distance of the axes of the interacting cylinders somewhat is smaller than the average cylinder diameter.

8. Engine according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the circulation pistons are equipped with a labyrinth seal are.

9. Engine according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the circulation pistons are made of a ceramic material.

10. Engine according to claim 8 or 9, characterized ge indicates that the circulation pistons on both Ends are provided with a labyrinth seal.

11. Engine according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that a thin, central blind hole is drilled in the piston crown is that with even thinner cross holes on her Ends in one of the last throttling points.

12. Engine according to one or more of claims 1 to 11, characterized by at least one discharge opening ( 38 , 39 ) and a suction opening ( 36 , 37 ) in the ring cylinder provided for this purpose.

13. Engine according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the engine block consists of plates ( 29 , 30 , 31 , 32 , 33 ).

14. Engine according to claim 13, characterized in that the cylinder ( 4 ) and the cylinder ( 3 ) form a ring cylinder pair closely adjacent so that they can complement each other when changing the gas, as well as the cylinder ( 6 ) with the cylinder ( 5th ) works together, with the upper pairs of cylinders intersecting with the lower ones.

15. An engine according to claim 14, characterized by a reduction in distance from which a surface contact in the apex of the ring cylinder section ( 3 ) results.

16. Engine according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that the rotary piston provided with a labyrinth seal has an annular cutting edge ( 4 a ) on both piston heads and at least eight throttle points ( a to h ) at each end, the cross sections of which the continuously decreasing gas pressure in the labyrinth gap against the ring cylinder wall.

17. Engine according to one or more of claims 1 to 16, characterized in that all throttling points of the same size and with a semicircular Cross section are screwed.

18. Engine according to one or more of claims 1 to 17, characterized in that a thin central blind bore ( 4 b ) with even thinner transverse bores ( 4 c ) is introduced into one of the last throttle points in each of the piston bottoms on both sides.