DE102009005107B3

DE102009005107B3 - Rotary machine with three rotating displacers with inlet pressure flaps and a control of the inlet openings in the combustion tube

Info

Publication number: DE102009005107B3
Application number: DE200910005107
Authority: DE
Inventors: Oleg Tchebunin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2010-09-23
Anticipated expiration: 2029-01-20
Also published as: WO2010081469A3; WO2010081469A2; DE112010000152A5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine mit einer Verdichterstufe (5), einer Expansionsstufe (7), einer Brennkammer (21) und einem Synchronisierungsgetriebe (2), wobei die Verdichterstufe (5) und die Expansionsstufe (7) im Wesentlichen identisch aufgebaut sind und jeweils einen Hauptläufer (11) und drei Nebenläufer (4) aufweisen, wobei die Nebenläufer (4) jeweils aus einem zylindrischen Körper mit einem Verdrängungskamm (12) mit Dichtleisten (13) bestehen, wobei die Verdrängungskämme (12) der Nebenläufer (4) mit drei profilierten Längsvertiefungen (23) des Hauptläufers (11) in Eingriff sind, und dabei das Durchmesserverhältnis zwischen Nebenläufer (4) und Hauptläufer (11) sowie das Übersetzungsverhältnis des Synchronisierungsgetriebes (2) und damit die Drehzahl der Nebenläufer (4) zum Hauptläufer (11) 1:3 beträgt, wobei sich die Brennkammer (21) über die Verdichterstufe (5) und über die Expansionsstufe (7) erstreckt und im Inneren des Hauptläufers (11) angeordnet ist, wobei die Brennkammer (21) mit einem fest an einem Gehäuse fixiertem Einlassrohr zur Kraftstoff- und Luftzufuhr und einem Brennrohr (19) mit Ein- und Auslassöffnungen (25, 26) versehen ist, wobei an der Verdichterstufe (5) eine Eintrittsdruckklappe (41) und eine Steuerung der Einlassöffnungen (17) im Brennrohr und der Expansionsstufe (7) vorgesehen ist, wobei die freien Innenräume (42) des Hauptläufers (11) als Druckluftspeicher und Verteiler zur Kühlung der Hauptläufer in beiden Stufen vor dem ...The invention relates to a rotary piston machine with a compressor stage (5), an expansion stage (7), a combustion chamber (21) and a synchronization gear (2), wherein the compressor stage (5) and the expansion stage (7) are constructed substantially identical and one each Main runner (11) and three Nebenläufer (4), wherein the Nebenläufer (4) each consist of a cylindrical body with a displacement comb (12) with sealing strips (13), wherein the displacement combs (12) of the secondary rotor (4) with three profiled Longitudinal recesses (23) of the main rotor (11) are engaged, and thereby the diameter ratio between Nebenläufer (4) and main rotor (11) and the transmission ratio of the synchromesh (2) and thus the speed of the slave rotor (4) to the main rotor (11) 1 : 3, wherein the combustion chamber (21) via the compressor stage (5) and the expansion stage (7) extends and in the interior of the main rotor (11) angeo rdnet, wherein the combustion chamber (21) with a fixedly fixed to a housing inlet pipe for fuel and air supply and a combustion tube (19) with inlet and outlet ports (25, 26) is provided, wherein at the compressor stage (5) has an inlet pressure flap (41) and a control of the inlet openings (17) in the combustion tube and the expansion stage (7) is provided, wherein the free inner spaces (42) of the main rotor (11) as a compressed air reservoir and distributor for cooling the main rotor in both stages before the ...

Description

Herkömmliche Hubkolbenmaschinen finden eine breite Verwendung in der Antriebestechnik. Jedoch ist ihre Leistungsfähigkeit durch diskontinuierliche Arbeitsprozesse, ihre Massenkräfte und daraus resultierenden Drehzahlbeschränkungen begrenzt.conventional Reciprocating engines are widely used in drive technology. However, their efficiency is through discontinuous work processes, their mass forces and resulting speed limitations limited.

Ferner haben sich als Kraftmaschinen Gasturbinen etabliert, die jedoch eine hohe Schadstoffbelastung und einen hohen Brennstoffverbrauch aufweisen.Further have established themselves as engines gas turbines, however a high pollutant load and a high fuel consumption exhibit.

Abweichend von diesen Konzepten existieren zahlreiche weitere Ansätze, insbesondere auf Basis von Rotationskolbenkraftmaschinen. Beispielhaft seien hier die DE 2009 732 A , die DE 197 11 084 A1 , US 3 203 406 A und besonders relevante für bestehende Erfindung die DE 10 2006 038 957 .Deviating from these concepts, there are numerous other approaches, especially based on rotary piston engines. Exemplary here are the DE 2009 732 A , the DE 197 11 084 A1 . US 3,203,406 A and particularly relevant to existing invention DE 10 2006 038 957 ,

Die erfindungsgemäße Kraftmaschine basiert im wesentlichem auf dem Patent DE 10 2006 038 957 B3 The engine according to the invention is based essentially on the patent DE 10 2006 038 957 B3

Diese Schrift mit der Bezeichnung „Drehkraftmaschine mit drei rotierenden Verdrängern” beschreibt eine allgemeine Kraftmaschine. Sie besteht aus einer Verdichterstufe, einer Expansionsstufe und einer Brennkammer, die sich über diese beiden Stufen erstreckt, sowie einem Synchronisierungsgetriebe. Die Stufen sind dabei über eine gemeinsame Welle miteinander verbunden. Ein Hauptläufer und drei Nebenläufer der Rotationskraftmaschine weisen zylindrische Außenformen auf und drehen sich in einem Gleitlager des Gehäuses. Sie stehen miteinander in Walzkontakt und sind durch das Synchronisierungsgetriebe aufeinander abgestimmt. Jeder der drei Nebenläufer stellt eine Walze mit einem Verdrängungskamm dar, der durch die Drehung den Verdichtungsraum bildet. Jede Verdichtungskammer hat eine Längsöffnung als Ein- bzw. Austrittsöffnung. Dort ist ein Luftfilter vorgesehen. Der Durchmesser des Verdichtungsraums ist doppelt so groß wie der Durchmesser des zylindrischen Körpers. Der Hauptläufer hat den dreifachen Durchmesser des zylindrischen Körpers des Nebenläufers und weist drei Vertiefungen mit spezifischem Profil auf, das durch die Bewegung des Verdichtungskamms der Nebenläufer definiert ist. Der Eingriff der Nebenläufer in den Hauptläufer ergibt dabei eine lückenlose Verdichtungslinie. Die Dichtung des Verdichtungsraumes und der Vertiefungen im Hauptläufer erreicht man durch federbelastete Dichtleisten, die in den Verdichtungskämmen angebracht sind und die Innenflächen des Verdichtungsraumes überstreichen. Der optimale Wälzkontakt wird durch das Durchmesserverhältnis von 1:3 zwischen Nebenläufer und Hauptläufer und einer Übersetzung des Synchronisierungsgetriebes von 1:3 erreicht. Dabei rotiert der Nebenläufer mit der dreifachen Drehzahl gegenüber dem Hauptläufer.These Font called "Torque Machine with three rotating displacers "describes a general engine. It consists of a compressor stage, an expansion stage and a combustion chamber that cross over this extending two stages, as well as a synchronization gear. The steps are over a common wave interconnected. One main runner and three female rotor The rotary engine have cylindrical outer shapes on and rotate in a plain bearing of the housing. They stand together in rolling contact and are due to the synchronization gear to each other Voted. Each of the three Nebenläufer provides a roller a repression crest is, which forms the compression space by the rotation. Every compression chamber has a longitudinal opening as Inlet or outlet opening. There An air filter is provided. The diameter of the compression chamber is twice as big as the diameter of the cylindrical body. The main runner has three times the diameter of the cylindrical body of the secondary rotor and has three wells with specific profile, which by the movement defined the compression crest of the Nebenläufer is. The intervention of the Nebenläufer in the main runner results in a gapless Compression line. The seal of the compression chamber and the depressions in the main runner can be achieved by spring-loaded sealing strips, which are mounted in the compression combs are and the inner surfaces of the Cover the compaction space. The optimum rolling contact is determined by the diameter ratio from 1: 3 between runners and main runners and a translation of the synchromesh of 1: 3. It rotates the Nebenläufer with the triple speed over the main runner.

In den Vertiefungen des Hauptläufers sind Längsöffnungen vorgesehen, die die Einlassöffnungen der komprimierten Luft in die Brennkammer darstellen. Die Verdrängungskämme sind dabei profiliert ausgebildet, um eine vollständige Verdrängung der komprimierten Luft aus den Vertiefungen des Hauptläufers zu gewährleisten. Die Länge der Verdichterstufe entspricht dem 1,5-fachen ihres Durchmessers.In the wells of the main runner are longitudinal openings provided the inlet openings represent the compressed air into the combustion chamber. The repressive combs are thereby formed profiled to a complete displacement of the compressed air from the depressions of the main runner to ensure. The length the compressor stage is 1.5 times its diameter.

Die Brennkammer ist durch das fest am Gehäuse angebrachte Einlassrohr innerhalb des Hauptläufers fixiert, Ferner ist ein fest angebrachtes Brennrohr vorgesehen, das mit Ein- und Auslassöffnungen versehen ist. Durch das Einlassrohr sind Kraftstoff- und Druckluftleitungen verlegt. Das Einlassrohr ist durch Gleitdichtungen gegenüber der Welle und der Brennkammer abgedichtet und mit flüssigem Kühlmittel gekühlt. Das Brennrohr hat drei Einlassöffnungen zum Einlass der verdichteten Luft in die Brennkammer sowie drei Auslassöffnungen zum Auslass der Arbeitsgase aus der Brennkammer in die Expansionsstufe. Das Brennrohr dient somit als Ein- und Auslasssteuerung.The Combustion chamber is through the inlet tube fixedly attached to the housing within the main runner fixed, Furthermore, a fixedly mounted combustion tube is provided, provided with inlet and outlet openings is. Through the inlet pipe are fuel and compressed air lines laid. The inlet tube is by sliding seals against the Shaft and the combustion chamber sealed and cooled with liquid coolant. The Combustion tube has three inlet openings to the inlet of the compressed air into the combustion chamber and three outlet to discharge the working gases from the combustion chamber to the expansion stage. The combustion tube thus serves as inlet and outlet control.

Dar Hauptläufer und alle Nebenläufer drehen sich im Gleitlager, das über die Kanäle mit Kühlmittel versorgt ist. Das Gehäuse weist einen äußeren Kühlmantel mit flüssigem Kühlmittel auf. In den Deckeln des Gehäuses sind Kegelrollerlager zur Lagerung der Welle angebracht. Die Expansionsstufe ist gegenüber der Verdichterstufe weitgehend identisch aufgebaut. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Expansionsstufe längliche Auslassöffnung mit je einen Flansch ausweist, an dem ein Abgassystem angeschlossen wird. Ferner ist die axiale Länge der Expansionsstufe größer als die der Verdichterstufe.Dar main rotor and all runners turn in the plain bearing that over the channels supplied with coolant is. The housing has an outer cooling jacket with liquid coolant on. In the covers of the case Taper roller bearings are mounted to support the shaft. The expansion stage is opposite the compressor stage constructed largely identical. One and only Difference is that the expansion stage elongated Outlet opening with each identifies a flange to which an exhaust system connected becomes. Furthermore, the axial length of Expansion level greater than the compressor stage.

Die in der DE 10 2006 038 957 beschriebene Konstruktion der Kraftmaschine kann wesentlich verbessert werden, wenn man die Unregelmäßigkeiten des Arbeitsverlaufes und die dadurch entstehende unnötige Leistungsverluste beseitigt, sowie das Temperaturverhalten verbessert. Die Unregelmäßigkeiten des Arbeitsverlaufes und unnötige Leistungsverluste der beschriebenen Kraftmaschine entstehen dadurch, dass die Kompressionsstufe bei jeder Umdrehung des Verdrängungskammes die eingesaugten Luft bis zum Auslass in die Brennkammer auf ein konstantes Druckverhältnis verdichtet, unabhängig von dem Druckniveau in der Brennkammer. Bei einer niedrigen Leistung der Kraftmaschine ist jedoch auch der Druck des Dieselprozesses niedrig. Dadurch entsteht eine Druckpulsation, Unregelmäßigkeiten des Drehmomentes und unnötige Leistungsverluste in der Kompressionsstufe. Die Probleme existieren auch in der Expansionsstufe, so dass man eine bewegliche Einlasssteuerung benötigt, um einen effektiven Prozess zu erreichen.The in the DE 10 2006 038 957 described construction of the engine can be significantly improved by eliminating the irregularities of the work process and the resulting unnecessary power losses, and improves the temperature behavior. The irregularities in the course of the work and unnecessary power losses of the engine described arise because the compression stage at each revolution of the displacement comb the compressed air to the outlet into the combustion chamber to a constant pressure ratio, regardless of the pressure level in the combustion chamber. At a low power of the engine, however, the pressure of the diesel process is low. This results in a pressure pulsation, torque irregularities and unnecessary power losses in the compression stage. The problems also exist in the expansion stage, so you need a moveable inlet control to get an effek tive process.

Da die Brennkammer im Inneren des Hauptläufers der beiden Stufen untergebracht ist, wird die Konstruktion des Hauptläufers hohen Temperaturen ausgesetzt. Es ist daher eine Art Isolierung zwischen der Brennkammer und dem Rest der Konstruktion von nötig.There the combustion chamber housed inside the main rotor of the two stages is, the construction of the main rotor is exposed to high temperatures. It is therefore a kind of insulation between the combustion chamber and the Rest of the construction of necessary.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Drehkraftmaschine mit drei rotierenden Verdrängern für unterschiedliche Anwendungsbereiche so weiterzubilden, dass deren Laufruhe und Leistungsabgabe wie auch das Temperaturverhalten verbessert wird.The Object of the present invention is a rotary machine with three rotating displacers for different To further develop application areas so that their smoothness and power output as well as the temperature behavior is improved.

Gelöst wird die Aufgabe durch die erfindungsgemäße Kraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dabei ist in der Verdichterstufe eine Eintrittsklappe angebracht und die Nutzung des Innenraums des Hauptläufers als Druckluftspeicher und Verteiler vorgesehen. Dabei benutzt man die komprimierte Luft vor der Einleitung in die Brennkammer als Kühlmittel zur Abkühlung der Hauptläufer in beiden Stufen.Is solved the task by the engine according to the invention with the features of Claim 1. It is in the compressor stage an entrance flap appropriate and the use of the interior of the main rotor as Compressed air storage and distribution provided. It uses the compressed Air before the introduction into the combustion chamber as a coolant to cool the main rotor in both stages.

Die bewegliche Einlassteuerung der Expansionsstufe ist durch die zweiteilige Ausführung des Brennrohrs sowie ein entsprechendes Zahnradgetriebe zur Steuerung der Gasauslassöffnungen möglich.The Movable inlet control of the expansion stage is through the two-piece execution of the combustion tube and a corresponding gear transmission for control the gas outlet openings possible.

Die Einzelheiten der ergänzenden Merkmale der Erfindung sind im Folgenden näher erläutert und in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigtThe Details of the supplementary Features of the invention are explained in more detail below and in the drawings shown. It shows

Bild 1. ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehkolbenkraftmaschine mit zusätzlichen Einrichtungen, die Eigenschaften der Konstruktion vervollständigen,image 1. an embodiment the rotary piston engine according to the invention with additional Facilities that complete the design features

Bild 2. die spezifischen Profile des Verdrängungskamms (12) des Nebenläufers (4) und der Längsvertiefung (23) Hauptläufers.Figure 2. The specific profiles of the displacement comb ( 12 ) of the secondary rotor ( 4 ) and the longitudinal recess ( 23 ) Main runner.

Bild 1. zeigt die Gestaltung des Hauptläufers (11) mit den Position der Einlassöffnungen in den Längsvertiefungen (23) der Verdichterstufe (5) und die Eintrittsdruckklappen (41) in den Längsvertiefung (23). Weitere Änderungen gegenüber der DE 10 2006 038 957 A1 des Hauptläufers (11) sind die Ausgleichskanäle (8) zwischen den Stufen und die profilierten Auslassöffnungen (10) in beiden Stufen. Ferner ist das Brennrohr (19) zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem unbeweglichen (20) und einen beweglichen Teil (35).Picture 1 shows the design of the main runner ( 11 ) with the position of the inlet openings in the longitudinal recesses ( 23 ) of the compressor stage ( 5 ) and the inlet pressure flaps ( 41 ) in the longitudinal recess ( 23 ). Other changes compared to the DE 10 2006 038 957 A1 of the main runner ( 11 ) are the equalization channels ( 8th ) between the steps and the profiled outlet openings ( 10 ) in both stages. Furthermore, the combustion tube ( 19 ) is made in two parts and consists of an immovable ( 20 ) and a movable part ( 35 ).

Ein Getriebe (36, 37) dient zur Drehung des beweglichen (35) gegenüber dem unbeweglichen Teil (20) des Brennrohres und steuert damit die Auslassöffnungen (17) vom Brennrohr in der Expansionsstufe (7).A gearbox ( 36 . 37 ) is used to rotate the moving ( 35 ) against the immovable part ( 20 ) of the combustion tube and thus controls the outlet openings ( 17 ) from the combustion tube in the expansion stage ( 7 ).

Ferner sind etliche weitere konstruktive Veränderungen gegenüber der DE 10 2006 038 957 A1 vorgenommen worden, die die Laufruhe verbessern und zur vollständigen Leistungsabgabe beitragen. Dazu sind die Ausgleichklappen (38) in den Verdrängungskämmen (43) des Nebenläufers (4) in der Expansionsstufe (7) vorgesehen, sowie Schlitze (29) bei den Verdrängungskämmen (12) der Verdichterstufe und Umleitöffnungen (39) im Gehäuse in der Expansionsstufe (7). Die Einführung des Getriebes (36, 37) für die Auslasssteuerung (17) der Brennkammer erfordert Änderungen bei der Anordnung der Leistungswelle (24), die hier mit einem zusätzlichen Getriebe (34) betrieben wird.There are also many other constructive changes compared to DE 10 2006 038 957 A1 have been made to improve smoothness and contribute to full power output. These are the compensating flaps ( 38 ) in the displacement combs ( 43 ) of the secondary rotor ( 4 ) in the expansion stage ( 7 ), as well as slots ( 29 ) in the displacement combs ( 12 ) of the compressor stage and bypass openings ( 39 ) in the housing in the expansion stage ( 7 ). The introduction of the transmission ( 36 . 37 ) for the outlet control ( 17 ) of the combustion chamber requires changes in the arrangement of the power wave ( 24 ), here with an additional gear ( 34 ) is operated.

Es folgen die Erläuterungen und Beschreibungen dieser Einrichtungen:
Da die vollständige Verdrängung der komprimierten Luft aus den Längsvertiefungen (23) in die Hohlräume des Haupttäufers (11) nötig ist, sind die Einlassöffnungen (26) im radial äußeren Bereich der Längsvertiefungen (23) angebracht. Eine Computersimulation (Bild 2.) zeigt in einer Rafferdarstellung die Profilbildung der Längsvertiefungen (23) und des Verdrängkammes (12). Dabei ist die Kontaktlinie in der Spitze A des Verdrängkammes (12) definiert als das Profil der Längsvertiefung (23). Die Kontaktlinie in der Spitze B der Längsvertiefung (23) definiert das Profil des Verdrängkammes (12). Dabei verdrängt der Verdrängungskamm (12) nur in der letzten Phase der Verdrängung und zwar beim Verlassen der Vertiefung, die komprimierten Luft vollständig aus der Vertiefung. In diesem Bereich ist die Einlassöffnung (26) mit den federbelasteten Eintrittsdruckklappen (41) angebracht.Below are the explanations and descriptions of these facilities:
Since the complete displacement of the compressed air from the longitudinal recesses ( 23 ) into the cavities of the Haupttäufers ( 11 ), the inlet openings ( 26 ) in the radially outer region of the longitudinal recesses ( 23 ) appropriate. A computer simulation (Figure 2) shows a profile illustration of the longitudinal depressions ( 23 ) and the displacement comb ( 12 ). The contact line in the tip A of the displacement comb ( 12 ) defined as the profile of the longitudinal recess ( 23 ). The contact line in the tip B of the longitudinal recess ( 23 ) defines the profile of the displacement comb ( 12 ). The displacement comb ( 12 ) only in the last phase of the displacement and while leaving the depression, the compressed air completely out of the depression. In this area, the inlet opening ( 26 ) with the spring-loaded inlet pressure flaps ( 41 ) appropriate.

Hier, an der Spitze B der Längsvertiefung (23), wird auch die federbelastete Dichtleiste (44) angebracht, wenn die einfache Kontaktdichtung (mit Öleinspritzung) nicht ausreicht.Here, at the top B of the longitudinal recess ( 23 ), the spring-loaded sealing strip ( 44 ), if the simple contact seal (with oil injection) is insufficient.

Jede Eintrittsdruckklappe (41) öffnet sich genau dann, wenn der Luftdruck in der Verdichtungskammer und damit in der Längsvertiefung (23) bei Drehung des Verdrängungskammes (12) den Druck im Innenraum (42) des Hauptläufers (11) erreicht bzw. übersteigt. Dabei wird der Verdichtungsprozess abgebrochen. Anschließend erfolgt die Verdrängung der verdichteten Luft aus dem Verdichtungsraum und aus der Längsvertiefung (23) in den Innenraum (42) des Hauptläufers (11). In der Regel kann eine Dichtung der Verdrängungskämme (12) auch ohne Dichtleisten und zwar durch geeignete Auswahl der Materialen, Anwendung von Nanokompositenbelägen und durch präzise Fertigung der Konstruktionsteile erreicht werden. Jedoch ist dazu eine Öleinspritzung zwischen die Verdrängungskämme (12) und dem Gehäuse vorgesehen.Each inlet pressure flap ( 41 ) opens exactly when the air pressure in the compression chamber and thus in the longitudinal recess ( 23 ) upon rotation of the displacement comb ( 12 ) the pressure in the interior ( 42 ) of the main runner ( 11 ) reaches or exceeds. The compaction process is aborted. Subsequently, the displacement of the compressed air from the compression chamber and from the longitudinal recess ( 23 ) in the interior ( 42 ) of the main runner ( 11 ). As a rule, a seal of the displacement combs ( 12 ) can be achieved even without sealing strips and indeed by suitable selection of materials, application of Nanokompositenbelägen and by precise production of the structural parts. However, this is an oil injection between the displacement combs ( 12 ) and the Housing provided.

Im Bild 1. sind die Eintrittsklappen teilweise dargestellt. Diese Eintrittsklappen kann man als federbelastete Längsklappen einrichten, oder als biegeweiche Lamellen, die unter dem vorherrschenden Druck biegen und die Luft in die Innenräume (42) strömen lassen. Die Innenräume (42) des Hauptläufers (11) in beiden Stufen dienen als Speicher- und Dampferraume der komprimierten Luft. Sie dämpfen die Druckpulsation der Verdichterstufe (5). Alle Innenräume (42) sind durch Ausgleichskanäle (8) miteinander verbunden.In picture 1 the entrance flaps are partly shown. These entrance flaps can be set up as spring-loaded longitudinal flaps, or as flexible flaps, which bend under the prevailing pressure and direct the air into the interiors ( 42 ). The interiors ( 42 ) of the main runner ( 11 ) in both stages serve as storage and steam rooms of the compressed air. They dampen the pressure pulsation of the compressor stage ( 5 ). All interiors ( 42 ) are compensated by equalization channels ( 8th ) connected with each other.

Von hier aus strömt die verdichtete Luft durch die profilierten Auslassöffnungen (10) in den Zwischenraum zwischen Hauptläufer (11) und Brennrohr (19) in beiden Stufen, umspült dabei das Brennrohr allseitig und gelangt durch die Einlassöffnungen (25) im Brennrohr (19) in die Brennkammer (21), wie auch teilweise in die Arbeitsräume der Expansionsstufe (7).From here, the compressed air flows through the profiled outlet openings ( 10 ) into the space between main rotor ( 11 ) and burner tube ( 19 ) in both stages, while the combustion tube flows around on all sides and passes through the inlet openings ( 25 ) in the combustion tube ( 19 ) in the combustion chamber ( 21 ), as well as partially in the workrooms of the expansion stage ( 7 ).

Dafür sind die profilierten Auslassöffnungen (10) so ausgelegt, das eine ständige Drucküberhöhung in den Innenräumen (42) des Hauptläufers (11) gegenüber dem Druck in den Inneren des Brennrohres (19) und der Brennkammer (21) existiert. So entsteht eine Art der Hitzebarriere zwischen Hauptläufer und Brennrohr. Das Brennrohr (19) ist zweiteilig ausgebildet. Das fest an das Gehäuse angebrachte unbewegliche Teil des Brennrohres (20) ist mit dem beweglichem Teil des Brennrohres (35) verbunden. Der bewegliche Teil des Brennrohres (35) ist mittels des Zahnradsegments (36) und des Zahngetriebes (37), begrenzt drehbar an dem Deckel (9) angeordnet.The profiled outlet openings ( 10 ) designed so that a constant pressure increase in the interior spaces ( 42 ) of the main runner ( 11 ) against the pressure in the interior of the combustion tube ( 19 ) and the combustion chamber ( 21 ) exists. This creates a kind of heat barrier between the main rotor and the combustion tube. The combustion tube ( 19 ) is formed in two parts. The fixed to the housing fixed part of the combustion tube ( 20 ) is connected to the moving part of the combustion tube ( 35 ) connected. The moving part of the combustion tube ( 35 ) is by means of the gear segment ( 36 ) and the toothed gear ( 37 ), limited rotatably on the lid ( 9 ) arranged.

Durch die Drehung des beweglichen Teiles des Brennrohres steuert man die Auslassöffnung des Brennrohrs (17) zwischen beiden Teilen und damit die Überführung des Gases in die Arbeitsräume der Expansionsstufe (7). Damit erfüllen die beide Teile des Brennrohres (20) und (35) neben der Rolle als Hitzebarriere für die restliche Konstruktion auch die Funktion der Ein- und Auslasssteuerung. Diese Änderung der Konstruktion des Brennrohrs (19) und die Einrichtung des Getriebes (36, 37) bringt konstruktive Änderungen bei der Anordnung der Leistungswelle, die mit einem zusätzlichen Getriebe (24, 34) getrieben wird, mit sich. Der Arbeitsprozess in der Brennkammer ist ein Diesel- Prozess, bei dem eine stabile Verbrennung des Kraftstoffes bei ständigem Druck stattfindet. Dafür strömt nur eine bestimmte Menge des Gases bei ständigem Druck durch die Auslassöffnungen des Brennrohres in die Expansionstufe. Die Dauer des Einlasses ist durch die gesteuerten Auslassöffnungen des Brennrohrs (17) definiert. In den Arbeitsräumen der Expansionstufe (7) verrichtet das einströmende Gas die Arbeit anfänglich mit konstantem Druck des Diesel- Prozesses. Nachdem der Gaseintritt unterbrochen wird verrichtet das eingelassene Gas dann die Expansionsarbeit bis zum Auslasses des Gases in das Abgassystem.By the rotation of the movable part of the combustion tube to control the outlet opening of the combustion tube ( 17 ) between the two parts and thus the transfer of the gas into the working spaces of the expansion stage ( 7 ). This fulfills the two parts of the combustion tube ( 20 ) and ( 35 ) in addition to the role as a heat barrier for the rest of the construction and the function of the inlet and outlet control. This change in the design of the combustion tube ( 19 ) and the mechanism of the transmission ( 36 . 37 ) brings constructive changes in the arrangement of the power shaft, with an additional gear ( 24 . 34 ) is driven with him. The working process in the combustion chamber is a diesel process in which stable combustion of the fuel takes place under constant pressure. For this purpose, only a certain amount of the gas flows under constant pressure through the outlet openings of the combustion tube into the expansion stage. The duration of the inlet is through the controlled outlet openings of the combustion tube ( 17 ) Are defined. In the workrooms of the expansion stage ( 7 ), the incoming gas initially performs the work with constant pressure of the diesel process. After the gas inlet is interrupted, the introduced gas then performs the expansion work to the outlet of the gas in the exhaust system.

Die thermodynamischen Betrachtungen erlauben es, die Parameter der Arbeitsprozesse exakt zu definieren, einen effektiven Expansions- bzw. Entspannungsprozess bei hoher Leistung zu ermitteln und daraus die Dimensionen der Rotationskraftmaschine zu bestimmen.The Thermodynamic considerations allow the parameters of the working processes to define exactly, an effective expansion or relaxation process to determine at high power and from this the dimensions of the rotary engine to determine.

Diese Vorgehensweise wird ausführlich in dem Gebrauchsmuster DE 20 2006 008 158 U1 beschrieben.This procedure is described in detail in the utility model DE 20 2006 008 158 U1 described.

Wenn die Abgase der Kraftmaschine für weitere Ziele genutzt werden sollen, etwa für die Lagesteuerung eines Flugzeugs im Flugzeugtriebwerk (vgl. DE 10 2006 038 957 ), wird der Gasdruck im Abgassystem der Kraftmaschine sehr hoch. Daher benötigt man in diesem Fall eine Ausgleichsklappe (38), die in die Körper der Verdrängungskämme (43) der Expansionsstufe eingebaut werden. Die Ausgleichklappe (38) öffnen sich in Richtung des Arbeitsgases, wenn der Expansionsdruck dort bis auf den Druck im Abgassystem fällt, und verhindert damit das Druckgefälle, das sonst als Bremse wirken würde. Die Schlitze (29) in der Verdrängungskammer 12 dienen zum Druckausgleich, wenn diese die Längsvertiefungen (23) der Verdichterstufe (5) überstreichen. Die Umleitöffnungen (39) in den Angössen des Gehäuses dienen als Bypassleitung während der Einlassphase und ermöglichen die Beteiligung des in den Vertiefungen (40) gestauten Gases an der Expansionsarbeit.If the exhaust gases of the engine are to be used for other purposes, such as the attitude control of an aircraft in the aircraft engine (see. DE 10 2006 038 957 ), the gas pressure in the exhaust system of the engine is very high. Therefore you need in this case a balancing flap ( 38 ), which enter the bodies of the displacement combs ( 43 ) of the expansion stage. The compensating flap ( 38 ) open in the direction of the working gas when the expansion pressure drops there to the pressure in the exhaust system, thus preventing the pressure gradient that would otherwise act as a brake. The slots ( 29 ) in the displacement chamber 12 are used to equalize the pressure when these are the longitudinal recesses ( 23 ) of the compressor stage ( 5 ). The bypass openings ( 39 ) in the casements of the housing serve as a bypass line during the inlet phase and allow the participation of the in the wells ( 40 ) of dammed gas at the expansion work.

Diese Maßnahmen sorgen ebenso wie das Auswuchten aller Nebenläufer (4) durch Ausgleichsgewichte (27) für eine höhere Laufruhe und eine höhere Leistungsabgabe der Kraftmaschine.These measures, as well as the balancing of all 4 ) by balancing weights ( 27 ) for a smoother running and a higher power output of the engine.

Dadurch wird ein gleichmäßiger Drehmomentverlauf der Leistungswelle erreicht.Thereby becomes a uniform torque curve reached the power wave.

Durch die Verbindung der Stufen, bei der die Nebenläufer beider Stufen (und die entsprechenden Teile des Hauptläufers) mit einem bestimmten Winkel zueinander miteinander verbunden sind, wird gewährleistet, dass, wenn bei der Verdichterstufe (5) die Endphase des Verdichtungsprozesses besteht mit dem höchstem Drehmomentaufwand einsetzt, in der Expansionsstufe (7) noch der Expansionsprozess mit hohem ständigen Druck herrscht. D. h. die Expansionsstufe produziert in dieser Phase das höchste Drehmoment und deckt damit deckt den Energieverbrauch des Verdichters besser.By connecting the steps, in which the auxiliary rotor of both stages (and the corresponding parts of the main rotor) are connected to each other at a certain angle, it is ensured that, if at the compressor stage ( 5 ) the final phase of the compression process consists of the highest torque expenditure, in the expansion stage ( 7 ) still the expansion process with high constant pressure prevails. Ie. the expansion stage produces the highest torque in this phase and thus covers the compressor's energy consumption better.

11: Deckelcover
22: Synchronisierungsgetriebesynchronizing gear
33: Gleitlagerbearings
44: Nebenläuferfemale rotor
55: Verdichterstufecompressor stage
66: Kühlmantelcooling jacket
77: Expansionsstufeexpansion stage
88th: Ausgleichskanalcompensation channel
99: Deckelcover
1010: Auslassöffnungoutlet
1111: Hauptläufermain rotor
1212: Verdrängungskammdisplacement crest
1313: Dichtleistesealing strip
1414: Flanschflange
1515: Längsvertiefunglongitudinal groove
1616: Einlassöffnunginlet port
1717: Auslassöffnung des BrennrohrsOutlet opening of the combustion tube
1919: Brennrohrcombustion tube
2020: unbeweglicher Teil des Brennrohresimmovable Part of the combustion tube
2121: Brennkammercombustion chamber
2222: hinterer Teil des Hauptläufersrear Part of the main runner
2323: Längsvertiefunglongitudinal groove
2424: Leistungswellepower shaft
2525: Einlassöffnunginlet port
2626: Einlassöffnunginlet port
2727: Ausgleichgewichtcounterweight
2929: Schlitzslot
3131: Einlassrohrinlet pipe
3434: Getriebetransmission
3535: beweglicher Teil des BrennrohrsPortable Part of the combustion tube
3636: Zahnradsegmentgear segment
3737: Zahngetriebetoothed gear
3838: Ausgleichklappebalancing valve
3939: UmleitöffnungUmleitöffnung
4040: Vertiefungdeepening
4141: EintrittsdruckklappeInlet pressure flap
4242: Innenraum des Hauptläufersinner space of the main runner
4343: Verdrängungskammdisplacement crest
44 Dichtleiste44 sealing strip

Claims

Rotary piston machine with a compressor stage ( 5 ), an expansion stage ( 7 ), a combustion chamber ( 21 ) and a synchronization gear ( 2 ), the compressor stage ( 5 ) and the expansion stage ( 7 ) are constructed essentially identically and in each case one main rotor ( 11 ) and three Nebenläufer ( 4 ), the secondary runners ( 4 ) each consist of a cylindrical body with a displacement comb ( 12 ) with sealing strips ( 13 ), whereby the displacement combs ( 12 ) the Nebenläufer ( 4 ) with three profiled longitudinal recesses ( 23 ) of the main runner ( 11 ) and thereby the diameter ratio between secondary rotor ( 4 ) and main runners ( 11 ) and the transmission ratio of the synchromesh transmission ( 2 ) and thus the speed of the secondary rotor ( 4 ) to the main runner ( 11 ) Is 1: 3, wherein the combustion chamber ( 21 ) via the compressor stage ( 5 ) and the expansion stage ( 7 ) and inside the main runner ( 11 ), wherein the combustion chamber ( 21 ) with a fixedly fixed to a housing inlet pipe for fuel and air supply and a combustion tube ( 19 ) with inlet and outlet openings ( 25 . 26 ), characterized in that at the compressor stage ( 5 ) an inlet pressure flap ( 41 ) and a control of the inlet openings ( 17 ) in the combustion tube and the expansion stage ( 7 ), the free internal spaces ( 42 ) of the main runner ( 11 ) as compressed air storage and distributor for cooling the main rotor in both stages before the gas enters the combustion chamber ( 21 ) are provided.

Rotary engine according to claim 1, characterized in that the inlet openings ( 17 ) with an inlet pressure flap ( 41 ) and on the side walls of the interiors ( 42 ) of the main runner ( 11 ), with sealing strips ( 44 ) in the radially outer region of the longitudinal recesses ( 23 ) of the main runner ( 11 ) are set up.

Rotary engine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the interiors ( 42 ) of the main runner ( 11 ) in both stages equalization channels ( 8th ) and precisely profiled outlet openings ( 10 ) exhibit.

Rotary engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the combustion tube ( 19 ) is constructed in two parts and consists of an immovable ( 20 ) and a movable part ( 35 ), which together provide a controllable outlet ( 17 ) exists.

Rotary engine according to claim 4, characterized in that a transmission for limited rotation of the movable part ( 35 ) of the combustion tube ( 19 ) against the stationary part ( 20 ) of the combustion tube ( 19 ), which consists of a gear segment ( 36 ) and a gear transmission ( 37 ) and on the lid ( 9 ) is attached.

Rotary engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that on the power shaft ( 24 ) An additional power transmission is provided.

Rotary engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that a compensating flap ( 38 ) in the displacement combs ( 43 ) of the expansion stage is appropriate.

Rotary engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that slots ( 29 ) in the displacement combs ( 12 ) of the compressor stage ( 5 ) and bypass openings ( 39 ) in the housing in the Expansion level ( 7 ) are provided.