DE1074912B - f Dreh kolben Wärmekraftmaschine - Google Patents

Description

• Drehkolben -Wärmekraftmaschine Es sind Hubkolben-Brennkraftmaschinen bekannt, die durch einen von einem Verdichter erzeugten Luftstroin gekühlt werden, wobei die hierdurch aufgeheizte Luft in einer Heißluftmaschine zur Arbeitsleistung verwendet wird. Dadurch ergibt sich eine erheblich verbesserte Energieausnutzung, da zumindest ein Teil der durch die Brennkraftmaschine in Wärme umge-ZD setzte, sonst verlorengehende Energie zur Arbeitsleistung herangezogen wird.
• Die E'rfindung betrifft eine Drehkolben-Wärmekraftniaschine, die nach dem gleichen Grundsatz arbeitet und aus einem \'erdichter, einer Brennkraftinaschine und einer Heißluftmaschine besteht, die je- weils einen Außenläufer und einen außerrnittig zu diesum gelagerten, an mehreren Stellen abdichtend am Außenläufer anlie 'genden Innenläufer besitzen. Es ist dabei bekannt, eine Drehkolbenbrennkraftmaschine mit ,einem Verdichter gleicher Bauart derart zu koppeln, daß sowohl die beiden Außenläufer als auch die beiden Innenläufer init jeweils gleicher Drehzahl umlaufen. Dies ist insofern von -Nachteil, als für Drelikolbeninaschinen der genannten Bauart, je nachdem ob sie als Brennkraftmaschinen, als Verdichter oder als Fleißluftinaschinen verwendet werden sollen, verschiedene Gesichtspunkte maßgebend sind, die vor allem durch verschiedene Drehzahlverhältnisse zwischen Innen- und Außenläufer und dadurch bedingter verschiedenartiger Formgebung der Läufer zum Ausdruck kommen. Wenn män dieze Gesichtspunkte nicht berücksichtigt. >o erhält inan eine Wärmekraftma-Achine, bei der entweder die Brennkraftmaschine, der Verdichter oder die Heißluftmaschine nicht die besten Arbeitsbedingungen ergibt und demzufol-e auch nicht den bestmöglichen Wirkun-s-rad hat. So ist es bei-#pielsweise für die Breiinkraftinaschine, die einen Vier#takt durchlaufen soll, sehr vorteilhaft -, ein Drehzahlverhältnis zwischen Innen- und Außenläufer von 2:3 oder 3:4 zu wählen. Diese Bauformen sind jedoch als -\,erdieliter oder Heißluftmaschinen nicht besonders 'geeignet, da hierbei die Arbeitsräume und vor allein die Verdichtun- verhältnismäßi- -erin- sind. Für Verdichter wiederum ist ein Drelizahlverhältnis von 1:2 zwischen Innen- und Außenläufer sehr vorteilhaft. Diese Maschine läßt sieh wiederum nicht oder nur mit Schwierigkeiten iiii Viertakt steuern.
• Durch die Erfindung wird eine Drehkolben-Wärmeze kraftmaschine vorgeschla-en, bei der die verschiedenen \'erliältnisse, in vollkommener Weise berücksichtigt sind und die demzufolge eine Maschine -ünsti-ster I Z3 k# Hauform sowohl hinsichtlich der Baugröße als auch hinsichtlich deseinfachenAufbauesergibt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Außenläufer der el drei Drehkolbenmaschinen, also des Verdichters, der Brennkraftmaschilie und der Heißluftmaschine mit ly gen mit untergleicher Drehzahl, ihre Innenläufer dage" schiedlicher Drehzahl umlaufen. Die Außenläufer können somit. wie an sich bekannt, miteinander verbunden werden, wodurch die Führung aller Kanäle. insbesondere derjenigen. welche die in der Heißluftrnaschine zur Arbeitsle;stung verwendete, von dem Verdichter geförderte und von der Brennkraftrnaschine erhitzte Luft führen, sehr vereinfacht wird. Die Anweisung, daß die Innenläufer mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen sollen. beinhaltet die Wahl der für den jeweiligen Verwendungszweck günstigsten Ma-#D t' t' schinenbauforrn. Da die Aufgaben des Verdichters und der Heißluftniaschine im wesentlichen die gleichen sind, können deren Innenläufer mit der gleichen Drehzahl umlaufen. Dabei werden Verdichter und Heißluftmaschinen zweckmäßig liebeneiliandergelegt. so daß ihre Innenläufer auf einer gemeinsamen Welle angeordnet werden können. Dies vereinfacht den Aufbau der Wärmekraftrnaschine erheblich.
• Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sollen die Außenläufer der drei Drehkolbenmaschinen 2, lyleichen Außendtirchmesser und die einzelnen Maschinen unterschiedliche Breite besitzen. Dies ergibt eine bauliche Vereinfachung der Maschinen, wobei durch die unterschiedliche Breite der Maschinen unterschiedliche große Arbeitsräume erzielt werden, die erforderlich sind, urn die -Maschinen ihrem jeweiligen Verwetidungsz-weck anzupassen. Die Größe des Drehkolbenverdichters im Verhältnis zur Drehkolbenbrennkraftmaschine und im Verhältnis zur Drehkolbenheißluftmaschine richtet sich dabei nach dein Kühlhiftbedarf und nach der gewünschten Aufheizting der Kühlluft. Um den Wirkungsgrad der Gesamtanlage weiter zu kann nach eiiiern weiteren Vorschlag der Erfindung die von dein Verdichter geförderte Kühlhift nach Durch- bzw. des Außeiil#"tufers der Lruniik-rziftni2iscliiiie an deren Auslaß entlang-"e 1, führt werden, wie dies in anderein Zusaininenhang für an dich Iwkannt ist. Dadurch wird diu Kühlluft zusätzlich starl, erwärmt und kann in der HeißluftniaSchine mehr Arbeit leisten.
• Für den Vurdichter. die Breiiiii#raftnia>cliiiie und die 1-iv;i.#ltiftina-;ciiiiic haben dich olche Bauforinen Voll Drehkollwinnaschinun als 1)e>oii(I(!rs vr,#vie,uii. div in an sich bekannter Weise einen Läufer in Forin einer Epitrocholde besitzen und bei denen der Gv-uiiliitifer die abdichtenden Anlagen aufweist, deren Zahl um Eins größer ist als die Anzahl der -ich- sennäcbsten Punkte der Epitrocholde. Dabei ist für die Brciiiilraftiliascliiiie ein Drehzahlverhältnis des Außenläufers zum Innenläufer von 3:2 oder 4:3 wünschenswert.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt: In dein feststehenden Gehäuse 1 ist der ##eiilcilisaiiie -#tißenlitifcr 2 des Drehkolbenverdichters, der Dreh-1,oll)tjiliüißliiftinaschine und der Drelikolbenbrennkraftinanchine bei 3 gelagert. 'Mit 4 ist der Innenläufer des Verdichters, mit 5 der Innenläufer der Heißluftina>chine und mit 6 der Innenläufer der Breiinkraftmaschine bezeichnet. Diese drei Läufer sind gleichachsig angeordnet und drehen um eine Achse, die außermitti- zur Drehachse des Außenläufers 2 liegt. Die Welle 7 des Innenläufers 6 der Brennkraftmaschine ist durch ein Getriebe 15 mit dem Außenläufer 2 verbunden, durch welches ein bestimmtes Drehzahlverhältnis zwischen Innenläufer 6 und Außenläufer 2 erzwungen wird, das im Ausführungsbeispiel 2:3 betrii-t. Die Innenläufer 4 und 5 des Verdichters l# und der Heißluftmaschine sind auf der gemeinsamen Welle 7a angeordnet, die einerseits im Gehäuse 1 und andererseits auf der Welle 7 drehbar gelagert ist. Das Getriebe 15 a zwischen der Welle 7a und dem Außenläufer 2 erzwingt ein Drehzahlverhältnis zwischen den Innenläufern 4 und 5 und dern gemeinsamen Außenläufer, welches von dem Drehzahlverhältnis der Brennkraftmaschine abweicht und im Ausführungsbeispiel 1 : 2 beträgt.
• DieVerbrennungsluftoderdasBreimstoffluftgemisch für die Bremikraftmaschine tritt bei 8 in die Hohlwelle 7 des Innenläufers 6 ein, wird über stirnseitige Steueröffnungen des Innenläufers und entsprechende Überströmtaschen im Außenläufer in die Arheitskammern 6a geleitet, hier verdichtet und gezündet. Die Auspuffgase werden am Umfang des Außenläufers durch einen Ringkanal 9a geleitet und treten bei 9 aus dem feststehenden Gehäuse 1 ins Freie aus.
• Gleichzeitig wird die Welle 7a vom Außenläufer 2 über das Getriebe 15a angetrieben, und der Verdichter fördert die bei 10 in seine Arbeitskammern 4a angesaugte Kühlluft durch die Überströrnkanäle 11 in die Kühlräume 12 des Außenläufers 2. Nach der Aufheizung durch die von der Brennkraftmaschine abgegebene Wärme strömt die Heißluft bei 13 in eine der Arbeitskaiiiiiier115a der Heißluftinaschine ein. Nach erfolgter Dehnung verläßt die Luft bei 14 das Gehäuse 1.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: bestehend aus einvin Verdichter, einer Bruii#ilraftiiiaciiiiiu und einer Heißluftina-,chine, die jeweils einen Außeifläufer und einen außerinittig züi dichein gela-urtcii. an mehreren Stellen abdichtend äni Außenläufer anliegenden liiiieiilä"iier besitzen, wol),fi die von de m Verdichter geförderte. zur Kühlung der Brennkraftinaschine dienende und dieser aufgeheizte Luft in der Heißluftniaschine zur Arbeitslvistung verwendet wird. dadurch gekennzeichnet, daß diu Außenläufer (2) der drei Drehkolbeiiiiiaschinen init gleicher Drehzahl, ihre Innenläufer (4, 5, 6) dagegen mit unterschiedlichen Drehzahlen unilaufen.
2. 2. Drelikolben-Wärinekraftniaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenläufer des Verdichters (4) und der Heißluftniaschilie (5) mit gleicher. jedoch gegenüber dem Innenläufer der Brennkraftinaschine (6) unter-,chiedlicher Drehzahl unflaufen. 3. Drehkolben-Wärinekraftniaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter und die Heißluftmaschine in an sich bekannter Weise nebeneinander angeordnet sind. -1. Drehkolben-Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenläufer (2) der drei Drelikolbentnaschinen in an sich bekannter Weise miteinander verbunden sind. 5. Drehkolben-Wärinekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenläufer (2) der drei Drehkolbenrnaschinen gleichen Außendurchinesser und die einzelnen Maschinen unterschiedliche Breite besitzen. 6. Drehkolben-Wärmekraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drelikolbennlaschinen in an sich bekannter Weise Außenläufer (2) in Form einer Epitrochoide aufweisen und ihre Innenläufer (4, 5, 6) gleichsinnig mit den Außenläufern, jedoch mit geringerer Geschwindigkeit, =laufen. 7. Drehkolben-Wärmekraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch -elennzeichnet, daß bei der Brennkraftmaschine in an sieh bekannter Weise das Drehzahlverhältnis des Außenläufers (2) zu dem Innenläufer (6) 3 : 2 oder -! : 3 ist. 8. Drehkolben-Wärmekrafttnaschine nach den Ansprüchen 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Verdichter geförderte Kühlluft nach Durchströmen des Läufers (2) der Brennkraftmaschine in an sich bekannter Weise an deren Auslaß (9, 9a) entlang geführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschri f ten N, r. 131645, 547 478 USA.-Patentschrift Nr. 2 189 976.