CH377846A - Rotary piston prime mover or working machine - Google Patents

Rotary piston prime mover or working machine

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Publication number
CH377846A
CH377846A CH7248859A CH7248859A CH377846A CH 377846 A CH377846 A CH 377846A CH 7248859 A CH7248859 A CH 7248859A CH 7248859 A CH7248859 A CH 7248859A CH 377846 A CH377846 A CH 377846A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
rotary piston
axis
machine according
annular space
main shaft
Prior art date
Application number
CH7248859A
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German (de)
Inventor
Rohsmann Felix Dr Dr Ing
Original Assignee
Rohsmann Felix Dr Dr Ing
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Publication date
Application filed by Rohsmann Felix Dr Dr Ing filed Critical Rohsmann Felix Dr Dr Ing
Publication of CH377846A publication Critical patent/CH377846A/en

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C3/00Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members
    • F01C3/02Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged at an angle of 90 degrees

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  

      Drehkolben-Kraft-    oder     -Arbeitsmaschine       Die     Erfindung    betrifft eine     Drehkolben-Kraft-          oder    -Arbeitsmaschine mit mindestens einem in einem  Ringraum befindlichen, sich um seine Achse dre  henden Kolben.  



  Sowohl die Kraftmaschinen als auch die Arbeits  maschinen können     grundsätzlich    in rotierende Ma  schinen und Maschinen mit hin und her gehenden  Teilen, also Kolbenmaschinen, unterteilt werden. In  den Bereichen von kleineren Leistungen, geringeren  Fördermengen und höheren Drücken sind die rotie  renden Maschinen den Kolbenmaschinen dem Wir  kungsgrad nach unterlegen. Anderseits sind in diesen  Bereichen die rotierenden Maschinen erheblich billiger  herzustellen, auch betriebssicherer, ferner kleiner so  wie leichter; weiterhin arbeiten sie erschütterungs  freier als Kolbenmaschinen; endlich bleibt bei den  rotierenden Maschinen das Arbeitsmedium, z. B. der  Dampf,     schmierölfrei    und kann infolgedessen nach  der Arbeitsleistung noch verwertet werden (z. B. zur  Heizung).  



  Aufgabe der Erfindung ist es, eine in der Her  stellung verhältnismässig einfache Maschine zu schaf  fen, welcher die Vorteile der Kolbenmaschinen mit  denen von rotierenden Maschinen vereint.  



  Gemäss der Erfindung soll diese Aufgabe     in    der  Weise gelöst werden, dass die parallel zu der Achse  des Drehkolbens liegenden Seitenwände des Ring  raumes als stetig gekrümmt verlaufende     Hüllflächen     ausgebildet sind, die durch die     Kolbenoberfläche    im  Verlaufe der kombinierten Bewegung, herrührend von  der Eigendrehung des Drehkolbens um seine Achse  und der     Relativkreisung    zwischen Drehkolben und  Ringraum erzeugt werden, wobei die gegenüber  liegenden Seitenwände mindestens eine engste Stelle  bilden, deren Querschnitt dem Querschnitt einer  massiven Dichtflosse genau angepasst ist, wobei Ring  raum und Dichtflosse ebenfalls eine kreisende Relativ-    Bewegung ausführen,

   während der Drehkolben ausser  dem mit Hilfe eines     Abwälzantriebes    in eine gleich  mässige Rotation um seine Achse versetzt ist.  



  Auf diese Weise wird im Ringraum stets ein  allseitig abgedichteter     Expansions-    bzw. Kompres  sionsraum geschaffen, ohne dass hierzu eine oszillie  rende Bewegung notwendig wäre,     vielmehr    erfolgen  alle notwendigen Bewegungen völlig gleichförmig,  also ohne Beschleunigungen oder Verzögerungen.  



  In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der  Erfindung dargestellt. Dabei zeigt       Fig.    1 ein erstes Beispiel der Maschine     mit    still  stehendem     Ringraum    schematisch in Seitenansicht,  wobei die Seitenwand weggebrochen ist,       Fig.2    ein weiteres Beispiel der Maschine mit       umlaufendem    Ringraum, ebenfalls in Seitenansicht  schematisch,       Fig.    3 die Maschine nach     Fig.    1 in perspektivischer  Darstellung, wobei der Deutlichkeit halber eine Be  grenzungswand aufgebrochen ist,       Fig.    4 eine Abwicklung des sich verengenden  Ringraumes mit dem Drehkolben in den einzelnen  Betriebsstellungen,

         Fig.    5 einen     Axialschnitt    durch die Maschine nach  einem dritten Ausführungsbeispiel, bei welchem die  Achsen der Drehkolben mit der Hauptwelle parallel  verlaufen und der Ringraum um die Hauptwelle  umläuft,       Fig.    6 einen     Axialschnitt    durch die Maschine nach  einem weiteren Beispiel, bei welchem die Achse des  Drehkolbens senkrecht zur Hauptwelle angeordnet ist  und der Ringraum umläuft und       Fig.7    in grösserem Massstab eine Ansicht der  Engstelle in     Richtung    längs der Achse des Dreh  kolbens.  



  Die Maschine weist eine Hauptwelle 1 und einen  koaxial zu dieser Welle angeordneten, geschlossenen      Ringraum 2 auf, der sich im Querschnitt stetig  ändert, indem er durch Seitenwände 3 begrenzt ist  (siehe beispielsweise     Fig.    3 und 4), welche als durch  die     Drehkolbenoberfläche    im Verlaufe der kombi  nierten Bewegung, die sich aus Eigendrehung des  Drehkolbens um seine Achse und der kreisenden  Relativbewegung zwischen Ringraum und Drehkolben       zusammensetzt,    erzeugte     Hüllflächen    ausgebildet sind.  Die Seitenwände 3 nähern sich also und bilden auf  diese Weise eine oder mehrere engste Stellen 4. Je  nach Ausbildung der Maschine können diese Seiten  wände 3 in radialer Richtung eben verlaufen oder  gewölbt sein.  



  Im Ringraum 2 ist eine als Ringsektor ausgebil  dete, je nach der Zahl der engsten Stellen 4 kürzer  oder länger gehaltene Dichtflosse 5 angeordnet, deren  Querschnitt dem engsten Querschnitt des Raumes 2  angepasst ist (siehe beispielsweise     Fig.    3 und 7). Die  Dichtflosse 5 kann entweder die Seitenwände 3 in  der engsten Stelle 4 berühren oder durch sehr feine  Spalte von innen getrennt sein.  



  Ferner befindet sich im Raum 2 ein um seine  Achse 6 rotierender Drehkolben 7, der die beiden  Seitenwände 3 in jeder Arbeitsstellung     berührt    oder  davon höchstens durch einen sehr engen, einstellbaren  Spalt getrennt ist. Wie aus den     Fig.    1 und 2 sche  matisch hervorgeht,     erfährt    der Drehkolben 7 seine  Rotation durch Zahnräder 8 bzw. 9 von der Haupt  welle 1 aus dergestalt, dass der Drehkolben eine völlig  gleichmässige Bewegung um seine Achse ausführt und  den veränderlichen Ringraum in jeder Stellung auf  seinem ganzen Umfang abschliesst bzw. abdichtet,  jedoch auch leicht durch die engste Stelle 4 hindurch  geht.  



  Die Dichtflosse 5 und der Drehkolben 7 bewegen  sich also gemeinsam relativ zum Ringraum 2 und  bilden zusammen im Laufe der Drehung der Maschine  immer wieder einen abgeschlossenen Arbeitsraum,  der einerseits durch die Seitenwände 3, anderseits  durch die Dichtflosse 5 in der engsten Stelle 4, weiter  hin durch die äussere Begrenzungsfläche 10 und  die innere     Begrenzungsfläche    11 des Raumes 2 und  endlich durch den mit seinen Flächen an den seit  lichen und äusseren und inneren     Begrenzungsflächen     des Ringraumes 2 abdichtenden Drehkolben 7 be  grenzt ist.  



       Fig.    1 zeigt eine erste Ausführungsform einer sol  chen Maschine, bei welcher der Ringraum 2 fest  stehend ausgebildet ist, während die Dichtflosse 5  und der Drehkolben 7 mit der Hauptwelle 1 umlaufen  und die Rotationsachse 6 des Drehkolbens 7 ein  sich auf dem feststehenden Zahnrad 8 abwälzendes  Gegenzahnrad 12 trägt. Die innere Begrenzungsfläche  11 bildet den Boden des Raumes 2 und ist mit der       Hauptwelle    1 fest     zusammengebaut    und trägt ausser  dem die Lagerung 13 für den Drehkolben 7 und die  Dichtflosse 5.  



  In     Fig.    2 ist eine zweite Ausführung der Maschine  dargestellt, die sich von der ersten insofern unter  scheidet, als     dort    der     Ringraum    2 mit der Hauptwelle    1 umläuft, während die Dichtflosse 5 sowie der um  seine Achse 6 rotierende Drehkolben 7 stillstehen.  Im Beispiel nach     Fig.    1 sowie     Fig.    3 mit feststehen  dem Ringraum 2 ist zwischen den feststehenden Wän  den des Raumes 2 und dem umlaufenden Boden 11  eine Dichtung angeordnet. Im Beispiel nach     Fig.    2  dagegen findet sich eine solche Dichtung zwischen  der äusseren feststehenden Begrenzungsfläche 10 und  den beiden mit der Hauptwelle rotierenden Seiten  wänden 3.

   Die Dichtflosse 5 ist dabei mit der äusseren  Begrenzungsfläche 10 fest verbunden, ebenso trägt  auch diese Begrenzungsfläche 10 die Lagerung 13  des Drehkolbens 1, dessen Antrieb in     Fig.    2 wiederum  schematisch angedeutet ist.  



  Die zweite Ausführung nach     Fig.    2 hat insofern  einen Vorteil, als dort der Drehkolben 7 und seine  Lagerung keinen zusätzlichen Kreiselkräften unter  worfen sind. Ausserdem     überträgt    dort jede geformte  Seitenwand 3 des Ringraumes 2 Kraft, während  nach dem ersten Beispiel der Drehkolben 7 als       Kraftübertragungsglied    an die Hauptwelle 1 dient.  



  In der Nähe der engsten Stelle 4 befindet sich je  nach der Art der Maschine (Kraft oder Arbeit) in  Drehrichtung gesehen vor oder hinter derselben in  geeigneten Abständen das Einlass- bzw.     Auslassorgan     14     (Fig.    7) bzw. mehrere solche Organe, welche das  die Leistung liefernde oder aufnehmende gasförmige  oder flüssige Medium einschleusen, je nachdem, ob  es sich um eine Kraft- oder Arbeitsmaschine handelt.  Die     Auslass-    bzw.     Einlassorgane    sind je nach dem  gewünschten Grad der Expansion oder Kompression  mehr oder weniger weit von der engsten Stelle 4  aus in oder gegen die Drehrichtung gesehen ange  bracht.

   Die Ein- und     Auslassorgane    lassen sich ver  schiebbar bzw. in ihrer Grösse änderbar anbringen,  wobei auch während des Betriebes das     Expansions-          und!oder    das Kompressionsverhältnis geändert bzw.  abgestimmt werden kann.  



  Wie aus     Fig.    7 ersichtlich, ist die Drehrichtung  des Kolbens 7 bei der Verwendung als Kraftmaschine  in Richtung des Pfeiles K, bei der Verwendung als  Arbeitsmaschine in Richtung des Pfeiles A.  



  Wenn die Maschine als Kraftmaschine arbeitet,  wird die engste Stelle 4 stets zuerst von den Dreh  kolben 7 passiert und dann von Dichtflossen 2 ver  schlossen. Soll jedoch die Maschine zur Abgabe von  Arbeit dienen, so läuft stets die     Dichtflosse    5 voraus  und dann erst folgt der Drehkolben 7 beim Passieren  jeder engsten Stelle 4.  



  In den gezeichneten Beispielen ist der Einfachheit  halber nur eine engste Stelle dargestellt. Es ist je  doch möglich, dass der Ringraum 2 auch mehrere  engste Stellen 4 sowie mehrere Drehkolben 7 und       eine    entsprechende Anzahl Dichtflossen 5 haben  kann. Auch ist es in manchen Fällen günstig, mehrere  Ringräume koaxial, gerade     undjoder    schräg seitlich       übereinander    oder nebeneinander anzuordnen, wobei  alle auf dieselbe oder mehrere getrennte achsfluch  tende Wellen arbeiten. Dabei können die Ringräume      zur Expansion oder zur Kompression verwendet wer  den. Die zuletzt genannte Möglichkeit kommt z. B.

    bei der Verwendung der Maschine als     Brennkraft-          maschine    in Frage, wo neben-, über- oder hinter  einander gelegene Ringkanäle abwechselnd oder in  Gruppen als Kraft- oder Arbeitsmaschine     (Verdichter)     arbeiten.  



  In den     Fig.    5 und 6 sind besonders vorteilhafte  Beispiele der Maschine dargestellt.  



  Das Besondere an dem Beispiel nach     Fig.    5 be  steht darin, dass die Achse 6 des Drehkolbens 7  parallel zur Hauptwelle 1 angeordnet ist, wodurch  sich nicht nur ein besonders einfacher Antrieb der  Achse 6 des Drehkolbens 7 ergibt, sondern auch eine  sehr einfache Ausbildung der Seitenwände 15 des  Ringraumes 2. Diese Seitenwände 15 können näm  lich bei diesem Beispiel völlig eben gestaltet sein,  während die äussere Wand 16 und die innere Wand 17  des Ringraumes 2 als     Hüllflächen    mit regelmässiger  Krümmung ausgebildet sind.

   Im Beispiel nach     Fig.    5  bilden die gekrümmten Flächen 16 und 17 und die  ebene Seitenwand 15 ein Ganzes, welches mit     Hilfe     der Nabe 18 auf der Hauptwelle 1     aufgekeilt    ist und  umläuft. Die zweite Seitenwand 15, welche die La  gerung 13 für die     Drehkolbenachse    6 trägt, ist fest  stehend ausgebildet, ebenso die Wand 19, die als  Lagerung für die Hauptwelle 1 dient. Die Wand 19  und die feststehende Seitenwand 15 können     zu        einer     ortsfesten Konsole geführt sein. Die Dichtflosse wird  dabei durch einen Abschnitt einer Zylinderwand ge  bildet.  



  Im Beispiel nach     Fig.    5 genügt zur Drehung der       Drehkolbenachse    6 ein auf dieser Achse     aufgekeiltes     Zahnrad 20, welches mit einem auf der Hauptwelle 1  befestigten Zahnrad 21 kämmt.  



  Das Beispiel nach     Fig.    5 kann auch in der Weise  abgewandelt werden, dass nicht nur eine Seitenwand  15, sondern die beiden Seitenwände 15 stillstehen,  während die gekrümmten Wände 16 und 17 um  laufen.  



  Ausserdem ist es ohne weiteres möglich, die das  Lager 13 tragende Seitenwand 15 mit der Haupt  welle 1 umlaufen zu lassen und den durch die Wände  16, 17 und 15 gebildeten Ringraum 2 feststehend  auszubilden. In diesem Falle würde das Zahnrad 21  nicht mit der Hauptwelle 1 verbunden sein, sondern  feststehend angebracht sein, so dass sich das Zahn  rad 20 bei seiner kreisenden Bewegung auf dem  feststehenden Zahnrad 21 abwälzt und dabei den  Drehkolben 7 in eine gleichmässige rotierende Bewe  gung versetzt.  



  Das Beispiel nach     Fig.    6 zeichnet sich dadurch  aus, dass die Achse 6 des Drehkolbens 7 senkrecht  zur Hauptwelle 1 angeordnet ist, wobei jedoch der  Ringraum 2 umläuft, der durch die Seitenwände 23  und durch die innere Wand 24 gebildet ist, die als  sphärisch gekrümmte     Ringfläche    ausgebildet ist, so  dass sich der Drehkolben 7 mit seiner korrespondie  renden Dichtfläche während des     Rotierens    um seine    Achse 6 an keiner Stelle von der Fläche 24 abheben  kann. Die Fläche 24 geht über in eine Nabe 25, die  wiederum auf der Hauptwelle 1     aufgekeilt    ist.  



  Der Ringraum 2 wird abgeschlossen durch die  äussere Wand 26, welche feststehend ausgebildet ist  und mit Hilfe von Schrauben 27 mit der Konsole 28  verbunden ist. Diese äussere Wand 26 weist ebenfalls  innen eine Dichtfläche auf, die in Form einer     Kugel-          kalotte    gehalten ist. Zwischen der äusseren Wand 26  und den umlaufenden Seitenwänden 23, die ge  krümmt, ähnlich einer     Zykloide,    gestaltet sind, sind  wiederum Dichtungen 22 angeordnet. Der umlaufende  Ringraum 2 ist vollständig eingeschlossen durch fest  stehende Scheiben 28 und 29, die gleichzeitig als  Lagerung der Hauptwelle 1 dienen. Dabei ist die  Scheibe 29 mit     Hilfe    von Schrauben 30 mit der  äusseren Wand 26 starr verbunden.

   Ferner ist an der  äusseren Wand 26 das Lager 13 für die Drehkolben  achse 6 angeschraubt. Der Antrieb des Drehkolbens 7       erfolgt    in diesem Beispiel über einen von der Haupt  welle 1 angetriebenen Winkeltrieb 31, über eine  Welle 32 und Zahnräder 33, 34 und 35, wobei das  Zahnrad 35 mit der     Drehkolbenachse    6 fest ver  bunden ist. Die in diesem Fall vertikal angeordnete  Hauptwelle 1 ist in der Konsole 28 mit     Hilfe    eines       Axiallagers    36 abgestützt.  



  Es ist jedoch auch möglich, das Beispiel nach       Fig.    6 in der Weise abzuwandeln, dass die Haupt  welle 1 horizontal verläuft und die feststehenden  Seitenwände 29 und 28 eine als Konsole ausgebildete  Fortsetzung aufweisen.  



  Im Beispiel nach     Fig.    7 ist gezeigt, auf welche  Weise eine besonders hohe Ausnützung der Maschine,  also ein sehr guter Wirkungsgrad erzielt werden kann.  In diesem Falle ist die Dichtflosse 5 nur auf der  Länge des Drehkolbens 7 unterbrochen. Die Enden  37 und 38 der Dichtflosse 5 sind als mit den Enden  39 und 40 des Drehkolbens 7 zusammenwirkende       Dichtflächen    ausgebildet. Die Dichtflosse 5 weist  einen solchen Querschnitt auf, dass sie die engste  Stelle 4 voll ausfüllt. In der gezeichneten Stellung  dichtet nun der Drehkolben 7 mit seinem Ende 40  an der gekrümmten Seitenwand 3 und mit seinem  Ende 39 an der Dichtfläche 37 der Dichtflosse 5 ab,  so dass auf diese Art und Weise ein sehr kleiner,  vollständig abgedichteter Arbeitsraum 41 entsteht.

    Es sei angenommen, dass die Maschine als Kompres  sor (Arbeitsmaschine) dienen soll. Dann befindet sich  in diesem Arbeitsraum 41 in einer der senkrecht zur  Drehachse 6 des Kolbens 7 verlaufenden Wänden  ein     Auslassventil    14 in Drehrichtung gesehen unmittel  bar vor der engsten Stelle 4. Dieses Ventil 14 kann  beispielsweise durch ein aus dem     Kraftftahrzeugmotor     bekanntes pilzartig geformtes, über Nocken gesteuer  tes Ventil ausgebildet sein. Durch die Anordnung  dieses Ventils 14 seitlich von der radialen Symme  trieebene der Maschine wird erreicht, dass im Ar  beitsraum nur noch ein geringer     Totraum    vorhanden  ist, so dass eine sehr hohe Kompression erzielt werden  kann.

   Zu beachten ist     in    diesem     Zusammenhang         auch, dass dabei der Drehkolben 7 eine kleinere  Dicke aufweist als die Dichtflosse 5.  



  Ferner findet sich im Beispiel nach     Fig.    7 eine  strichpunktiert eingezeichnete Stellung des Dreh  kolbens 7, die für den Fall gilt, dass die Maschine  als Kraftmaschine, z. B. Dampfmaschine, arbeiten  soll. Für diesen Fall findet sich in Drehrichtung ge  sehen unmittelbar hinter der engsten Stelle 4 ein       Einlassventil    42, das beispielsweise genau so aus  gebildet und     gesteuert    sein kann wie das erwähnte       Auslassventil    14.  



  Falls die Maschine als Arbeitsmaschine, z. B. als  Kompressor ausgebildet ist, ist in einer der Wände  des Ringraumes 2 in der Nähe der engsten Stelle 4  gegenüber dem     Auslassventil    14 ein     Einlassschlitz    an  geordnet, der unverschlossen sein kann.  



  Falls die Maschine jedoch z. B. als Dampfkraft  maschine ausgebildet ist, befindet sich neben der  engsten Stelle 4 gegenüber dem     Einlassventil    42 ein       Auslassschlitz,    der ebenfalls     ungesteuert    sein kann.  



  Es wurden Untersuchungen angestellt, in welchen  Bereichen die Maschine besonders wirtschaftlich ar  beitet. Dabei hat sich ergeben, dass bei einem Ver  hältnis der Geschwindigkeit der kreisenden Bewe  gung des Drehkolbens     zur    Rotationsgeschwindigkeit  des Drehkolbens gleich oder grösser acht unabhängig  von der Drehzahl hervorragende     wirtschaftliche    Kon  struktionen möglich sind.  



  Gleichgültig, ob die Maschine als Kraft- oder als  Arbeitsmaschine dient, ist es zur Erzielung einer wirt  schaftlich günstigen Lösung vorteilhaft, einen Ring  raum mit mehreren engsten Stellen und einem oder  mehreren Drehkolben und einer oder mehreren Dicht  flossen anzuordnen oder noch besser die Neben  einanderaufstellung von Ringräumen, ebenfalls je mit  einer oder mehreren engsten Stellen und einem oder  mehreren Drehkolben und einer oder mehreren Dicht  flossen.  



  Man kann ferner bei den verschiedenen Konstruk  tionsmöglichkeiten ohne Schwierigkeit einstufig oder  mehrstufig arbeitsleistend expandieren oder leistungs  verbrauchend komprimieren. So kann z. B. eine     in    der  neuen     Art    ausgebildete dampfangetriebene Maschine  auf mehrere Gegendrücke mit oder ohne Kondensa  tion arbeiten, wobei die einzelnen Expansionsverhält  nisse, wie schon beschrieben, veränderlich gemacht  werden können. Ähnliches gilt sinngemäss auch für  die Verwendung der Maschine als Arbeitsmaschine.  



  Es sei noch darauf hingewiesen, dass die gekrümmt  verlaufenden, zusammen mindestens eine engste Stelle  bildenden Wände des Ringkanals je nach der Aus  bildung der Enden der Drehkolben in Form von       Zykloiden    oder in einer ähnlichen Form gestaltet  sind.



      Rotary piston engine or machine The invention relates to a rotary piston engine or machine with at least one piston located in an annular space and rotating about its axis.



  Both the power machines and the work machines can basically be divided into rotating machines and machines with reciprocating parts, i.e. piston machines. In the areas of lower power, lower flow rates and higher pressures, the rotating machines are inferior to the piston machines in terms of efficiency. On the other hand, the rotating machines are considerably cheaper to manufacture in these areas, they are also more reliable, and also smaller and lighter; they still work more vibration-free than piston engines; Finally, the working medium remains in the rotating machines, e.g. B. the steam, lube-free and can therefore still be used after work (e.g. for heating).



  The object of the invention is to create a relatively simple machine in its manufacture, which combines the advantages of piston machines with those of rotating machines.



  According to the invention, this object is to be achieved in such a way that the side walls of the annular space lying parallel to the axis of the rotary piston are designed as continuously curved enveloping surfaces that pass through the piston surface in the course of the combined movement, resulting from the rotation of the rotary piston its axis and the relative circling between the rotary piston and the annular space are generated, the opposite side walls forming at least one narrowest point, the cross-section of which is precisely matched to the cross-section of a solid sealing fin, the annular space and sealing fin also executing a circular relative movement,

   while the rotary piston is set in a uniform rotation around its axis with the help of a rolling drive.



  In this way, an expansion or compression space sealed on all sides is always created in the annulus without the need for an oscillating movement, rather all necessary movements take place completely uniformly, i.e. without accelerations or delays.



  Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. 1 shows a first example of the machine with a stationary annular space in a schematic side view, with the side wall broken away, FIG. 2 a further example of the machine with a circumferential annular space, also in a schematic side view, FIG. 3 the machine according to FIG. 1 in a perspective view, for the sake of clarity, a Be limiting wall is broken, Fig. 4 a development of the narrowing annular space with the rotary piston in the individual operating positions,

         5 shows an axial section through the machine according to a third exemplary embodiment, in which the axes of the rotary pistons run parallel to the main shaft and the annular space rotates around the main shaft, FIG. 6 shows an axial section through the machine according to a further example in which the axis of the Rotary piston is arranged perpendicular to the main shaft and the annular space rotates and Fig.7 on a larger scale a view of the constriction in the direction along the axis of the rotary piston.



  The machine has a main shaft 1 and a closed annular space 2, which is arranged coaxially to this shaft and which changes continuously in cross-section by being delimited by side walls 3 (see, for example, FIGS. 3 and 4), which run as a course through the rotary piston surface the combined movement, which is composed of the rotation of the rotary piston about its axis and the circling relative movement between the annular space and the rotary piston, generated envelope surfaces are formed. The side walls 3 thus approach and in this way form one or more narrowest points 4. Depending on the design of the machine, these side walls 3 can be flat or curved in the radial direction.



  In the annular space 2 is a trained as a ring sector, depending on the number of narrowest points 4 shorter or longer held sealing fin 5 is arranged, the cross section of which is adapted to the narrowest cross section of the space 2 (see, for example, Fig. 3 and 7). The sealing fin 5 can either touch the side walls 3 in the narrowest point 4 or be separated from the inside by very fine gaps.



  Furthermore, in space 2 there is a rotary piston 7 rotating about its axis 6, which contacts the two side walls 3 in every working position or is at most separated from them by a very narrow, adjustable gap. As shown in FIGS. 1 and 2, the rotary piston 7 experiences its rotation through gears 8 and 9 from the main shaft 1 in such a way that the rotary piston executes a completely uniform movement around its axis and the variable annular space in every position closes or seals on its entire circumference, but also easily passes through the narrowest point 4.



  The sealing fin 5 and the rotary piston 7 move together relative to the annular space 2 and together form a closed working space again and again as the machine rotates, which continues through the side walls 3 on the one hand and the sealing fin 5 in the narrowest point 4 on the other through the outer boundary surface 10 and the inner boundary surface 11 of the space 2 and finally by the rotary piston 7 which seals with its surfaces on the since union and outer and inner boundary surfaces of the annular space 2 be.



       Fig. 1 shows a first embodiment of a sol chen machine in which the annular space 2 is fixed, while the sealing fin 5 and the rotary piston 7 rotate with the main shaft 1 and the axis of rotation 6 of the rotary piston 7 is rolling on the stationary gear 8 Counter gear 12 carries. The inner boundary surface 11 forms the floor of the space 2 and is firmly assembled with the main shaft 1 and also carries the bearing 13 for the rotary piston 7 and the sealing fin 5.



  In Fig. 2 a second embodiment of the machine is shown, which differs from the first insofar as the annular space 2 rotates there with the main shaft 1, while the sealing fin 5 and the rotary piston 7 rotating about its axis 6 are stationary. In the example of Fig. 1 and Fig. 3 with fixed the annular space 2 is arranged between the fixed walls of the space 2 and the surrounding floor 11, a seal. In the example according to FIG. 2, however, there is such a seal between the outer fixed boundary surface 10 and the two side walls 3 rotating with the main shaft.

   The sealing fin 5 is firmly connected to the outer boundary surface 10, and this boundary surface 10 also carries the bearing 13 of the rotary piston 1, the drive of which is again indicated schematically in FIG.



  The second embodiment according to FIG. 2 has an advantage in that there the rotary piston 7 and its storage are not subject to any additional centrifugal forces. In addition, each shaped side wall 3 of the annular space 2 transmits power there, while according to the first example the rotary piston 7 serves as a power transmission element to the main shaft 1.



  In the vicinity of the narrowest point 4, depending on the type of machine (force or work) seen in the direction of rotation, in front of or behind the same, at suitable intervals, the inlet or outlet element 14 (FIG. 7) or several such organs, which the smuggle in the gaseous or liquid medium supplying or receiving the power, depending on whether it is a prime mover or a work machine. The outlet or inlet organs, depending on the desired degree of expansion or compression, are more or less far from the narrowest point 4, seen in or against the direction of rotation.

   The inlet and outlet organs can be attached so that they can be displaced or their size can be changed, and the expansion and / or compression ratio can also be changed or adjusted during operation.



  As can be seen from Fig. 7, the direction of rotation of the piston 7 when used as a prime mover in the direction of arrow K, when used as a machine in the direction of arrow A.



  When the machine works as a prime mover, the narrowest point 4 is always first passed by the rotary piston 7 and then closed by sealing fins 2 ver. However, if the machine is to be used for the delivery of work, the sealing fin 5 always runs ahead and only then does the rotary piston 7 follow when it passes through every narrowest point 4.



  For the sake of simplicity, only a narrow point is shown in the examples. It is, however, possible that the annular space 2 can also have several narrowest points 4 and several rotary pistons 7 and a corresponding number of sealing fins 5. In some cases, it is also advantageous to arrange several annular spaces coaxially, straight and sometimes at an angle, one above the other or next to one another, all working on the same or several separate axially aligned shafts. The annular spaces can be used for expansion or compression who the. The last-mentioned possibility comes e.g. B.

    When using the machine as an internal combustion engine, it is a question of where ring channels located next to, one above the other or one behind the other work alternately or in groups as a power or working machine (compressor).



  In Figs. 5 and 6 particularly advantageous examples of the machine are shown.



  The special thing about the example according to FIG. 5 is that the axis 6 of the rotary piston 7 is arranged parallel to the main shaft 1, which not only results in a particularly simple drive of the axis 6 of the rotary piston 7, but also a very simple design of the Side walls 15 of the annular space 2. These side walls 15 can be made completely flat in this example, while the outer wall 16 and the inner wall 17 of the annular space 2 are designed as enveloping surfaces with a regular curvature.

   In the example according to FIG. 5, the curved surfaces 16 and 17 and the flat side wall 15 form a whole, which with the help of the hub 18 is keyed onto the main shaft 1 and rotates. The second side wall 15, which carries the storage 13 for the rotary piston axis 6, is designed to be stationary, as is the wall 19, which serves as a bearing for the main shaft 1. The wall 19 and the stationary side wall 15 can be led to a stationary console. The sealing fin is thereby formed by a section of a cylinder wall.



  In the example according to FIG. 5, a toothed wheel 20 wedged on this axis, which meshes with a toothed wheel 21 fastened on the main shaft 1, is sufficient for rotating the rotary piston axis 6.



  The example according to FIG. 5 can also be modified in such a way that not only one side wall 15, but the two side walls 15 stand still while the curved walls 16 and 17 run around.



  In addition, it is easily possible to rotate the side wall 15 carrying the bearing 13 with the main shaft 1 and to make the annular space 2 formed by the walls 16, 17 and 15 stationary. In this case, the gear 21 would not be connected to the main shaft 1, but would be fixed, so that the gear 20 rolls on its circular motion on the fixed gear 21 and thereby sets the rotary piston 7 in a uniform rotating movement.



  The example according to FIG. 6 is characterized in that the axis 6 of the rotary piston 7 is arranged perpendicular to the main shaft 1, but the annular space 2, which is formed by the side walls 23 and the inner wall 24, which is spherically curved, runs around Annular surface is formed so that the rotary piston 7 with its corresponding sealing surface cannot lift off the surface 24 at any point during rotation about its axis 6. The surface 24 merges into a hub 25, which in turn is keyed onto the main shaft 1.



  The annular space 2 is closed off by the outer wall 26, which is designed to be stationary and is connected to the bracket 28 with the aid of screws 27. This outer wall 26 also has a sealing surface on the inside, which is held in the form of a spherical cap. Seals 22 are in turn arranged between the outer wall 26 and the circumferential side walls 23, which are curved ge, similar to a cycloid, are designed. The circumferential annular space 2 is completely enclosed by fixed disks 28 and 29, which also serve as bearings for the main shaft 1. The disk 29 is rigidly connected to the outer wall 26 with the aid of screws 30.

   Furthermore, the bearing 13 for the rotary piston axis 6 is screwed to the outer wall 26. The rotary piston 7 is driven in this example via an angular drive 31 driven by the main shaft 1, via a shaft 32 and gears 33, 34 and 35, the gear 35 being firmly connected to the rotary piston axis 6. The main shaft 1, which is arranged vertically in this case, is supported in the bracket 28 with the aid of an axial bearing 36.



  However, it is also possible to modify the example according to FIG. 6 in such a way that the main shaft 1 runs horizontally and the stationary side walls 29 and 28 have a continuation designed as a console.



  The example according to FIG. 7 shows the way in which a particularly high utilization of the machine, that is to say a very good degree of efficiency, can be achieved. In this case, the sealing fin 5 is only interrupted along the length of the rotary piston 7. The ends 37 and 38 of the sealing fin 5 are designed as sealing surfaces cooperating with the ends 39 and 40 of the rotary piston 7. The sealing fin 5 has such a cross section that it completely fills the narrowest point 4. In the position shown, the rotary piston 7 seals with its end 40 on the curved side wall 3 and with its end 39 on the sealing surface 37 of the sealing fin 5, so that in this way a very small, completely sealed working space 41 is created.

    It is assumed that the machine is to serve as a compressor (work machine). An outlet valve 14 is then located in this working space 41 in one of the walls running perpendicular to the axis of rotation 6 of the piston 7, viewed in the direction of rotation, immediately in front of the narrowest point 4. This valve 14 can, for example, be controlled via cams by a mushroom-like shape known from the motor vehicle engine tes valve be formed. By arranging this valve 14 to the side of the radial plane of symmetry of the machine, it is achieved that there is only a small dead space in the working space, so that a very high compression can be achieved.

   It should also be noted in this context that the rotary piston 7 has a smaller thickness than the sealing fin 5.



  Furthermore, in the example of FIG. 7 there is a dot-dashed position of the rotary piston 7, which applies to the case that the machine is used as a prime mover, for. B. steam engine should work. For this case, there is an inlet valve 42, which can be formed and controlled in exactly the same way as the aforementioned outlet valve 14, immediately behind the narrowest point 4, as seen in the direction of rotation.



  If the machine is used as a working machine, e.g. B. is designed as a compressor, an inlet slot is arranged in one of the walls of the annular space 2 near the narrowest point 4 opposite the outlet valve 14, which can be unlocked.



  However, if the machine z. B. is designed as a steam engine, there is next to the narrowest point 4 opposite the inlet valve 42, an outlet slot, which can also be uncontrolled.



  Investigations were made to determine the areas in which the machine is particularly economical. It has been found that with a ratio of the speed of the circular movement of the rotary piston to the rotational speed of the rotary piston equal to or greater than eight, regardless of the speed, excellent economic constructions are possible.



  Regardless of whether the machine is used as a prime mover or as a work machine, it is advantageous to achieve an economically favorable solution to arrange an annular space with several narrowest points and one or more rotary pistons and one or more sealing fins or, even better, to arrange them side by side Annular spaces, also each with one or more narrowest points and one or more rotary lobes and one or more tightly flowed.



  You can also expand with the various construction options without difficulty in one or more stages to perform work or compress power consuming. So z. B. a steam-powered machine trained in the new type to work on several back pressures with or without condensation, with the individual expansion ratios, as already described, can be made variable. The same applies mutatis mutandis to the use of the machine as a work machine.



  It should also be noted that the curved walls of the annular channel, which together form at least one narrowest point, are designed in the form of cycloids or a similar shape, depending on the formation of the ends of the rotary pistons.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Drehkolben-Kraft- oder -Arbeitsmaschine mit mindestens einem in einem Ringraum befindlichen, sich um seine Achse drehenden Kolben, dadurch ge kennzeichnet, dass die parallel zu der Achse des Drehkolbens liegenden Seitenwände des Ringraumes als stetig gekrümmt verlaufende Hüllflächen aus gebildet sind, die durch die Kolbenoberfläche im Verlaufe der kombinierten Bewegung, herrührend von der Eigendrehung des Drehkolbens um seine Achse und der Relativkreisung zwischen Drehkolben und Ringraum erzeugt werden, wobei die gegenüber liegenden Seitenwände mindestens eine engste Stelle bilden, deren Querschnitt dem Querschnitt einer massiven Dichtflosse genau angepasst ist, PATENT CLAIM Rotary piston power or working machine with at least one located in an annular space, rotating about its axis piston, characterized in that the parallel to the axis of the rotary piston lying side walls of the annular space are formed as continuously curved enveloping surfaces from the piston surface are generated in the course of the combined movement, originating from the rotation of the rotary piston around its axis and the relative rotation between the rotary piston and the annular space, the opposite side walls forming at least one narrowest point, the cross-section of which is precisely matched to the cross-section of a solid sealing fin, wobei Ring raum und Dichtflosse ebenfalls eine kreisende Rela tivbewegung ausführen, während der Drehkolben ausserdem mit Hilfe eines Abwälzantriebes in eine gleichmässige Rotation um seine Achse versetzt ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ringraum durch eine Ring wand abgedichtet ist, die abgedichtete Lager für die Achse des Drehkolbens aufweist. 2. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ringraum feststehend aus gebildet ist, während die Ringwand mit dem Dreh kolben und der Dichtflosse umläuft und die Achse des Drehkolbens mit einem sich auf einem feststehen den Zahnrad abwälzenden Gegenzahnrad versehen ist. 3. whereby the ring space and sealing fin also perform a circular rela tive movement, while the rotary piston is also set in uniform rotation about its axis with the aid of a rolling drive. SUBClaims 1. Machine according to claim, characterized in that the annular space is sealed by an annular wall, which has sealed bearings for the axis of the rotary piston. 2. Machine according to claim, characterized in that the annular space is formed from stationary, while the annular wall with the rotary piston and the sealing fin revolves and the axis of the rotary piston is provided with a counter gear rolling on a stationary gear rolling. 3. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Ringraum mit der Hauptwelle umläuft und die Dichtflosse sowie der um seine Achse rotierende Drehkolben mit der Ringwand stillstehen. 4. Maschine nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass auf der Achse des Drehkolbens ein Zahnrad befestigt ist, das mit einem mit der Hauptwelle umlaufenden Zahnrad in Verbindung steht. 5. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Achse des Drehkolbens par allel zur Hauptwelle angeordnet ist und der Ringraum durch zwei senkrecht zur Hauptwelle stehende, ebene Wände und durch zwei gekrümmt verlaufende Wände begrenzt ist. 6. Machine according to claim, characterized in that the annular space rotates with the main shaft and the sealing fin and the rotary piston rotating about its axis with the annular wall are stationary. 4. Machine according to dependent claim 3, characterized in that a gear is attached to the axis of the rotary piston, which is connected to a gear rotating with the main shaft. 5. Machine according to claim, characterized in that the axis of the rotary piston is arranged par allel to the main shaft and the annular space is limited by two perpendicular to the main shaft, flat walls and by two curved walls. 6th Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Achse des Drehkolbens senk recht zur Hauptwelle angeordnet ist und der Ring raum durch zwei senkrecht zur Hauptwelle stehende, gekrümmt verlaufende Wände und durch zwei als sphärisch gewölbte Ringflächen ausgebildete Wände begrenzt ist. 7. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die zum Durchtritt des Arbeits mediums notwendigen Ein- und Auslassorgane in der senkrecht zur Achse des Drehkolbens stehenden Wand angeordnet sind. 8. Machine according to claim, characterized in that the axis of the rotary piston is arranged perpendicular to the main shaft and the annular space is limited by two curved walls perpendicular to the main shaft and two walls designed as spherically curved annular surfaces. 7. Machine according to claim, characterized in that the inlet and outlet organs necessary for the passage of the working medium are arranged in the wall perpendicular to the axis of the rotary piston. 8th. Maschine nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die zum Durchtritt des Arbeits mediums notwendigen Ein- und Auslassorgane in der senkrecht zur Achse des Drehkolbens angeordneten, feststehenden Wand angebracht sind. 9. Maschine nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die zum Durchtritt des Arbeits- mediums notwendigen Ein- und Auslassorgane in der feststehenden Ringwand angeordnet sind. 10. Machine according to dependent claim 2, characterized in that the inlet and outlet organs necessary for the passage of the working medium are attached in the stationary wall arranged perpendicular to the axis of the rotary piston. 9. Machine according to dependent claim 3, characterized in that the inlet and outlet organs necessary for the passage of the working medium are arranged in the stationary annular wall. 10. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Dichtflosse einen die engste Stelle ausfüllenden Querschnitt aufweist, während die Dicke des Drehkolbens kleiner ist als die lichte Weite der engsten Stelle, und dass ferner die Dichtflosse nur entsprechend der Drehkolbenlänge unterbrochen ist und die Enden der Dichtflosse als mit den Dreh- kolbenenden zusammenwirkende Dichtflächen aus gebildet sind. 11. Maschine nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Durchtritt des Arbeits mediums notwendigen Ein- und Auslassorgane neben der radialen Symmetrieebene der Maschine in einer zur Achse des Drehkolbens senkrecht stehenden Wand angebracht sind. Machine according to claim, characterized in that the sealing fin has a cross-section that fills the narrowest point, while the thickness of the rotary piston is smaller than the inside width of the narrowest point, and that the sealing fin is only interrupted according to the rotary piston length and the ends of the sealing fin are formed as sealing surfaces that interact with the rotary piston ends. 11. Machine according to dependent claim 10, characterized in that the inlet and outlet organs necessary for the passage of the working medium are mounted next to the radial plane of symmetry of the machine in a wall perpendicular to the axis of the rotary piston.
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