DE1149941B - Rotary piston internal combustion engine - Google Patents
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
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Description
Drehkolben-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Drehkolben-Brennkraftmaschine mit in Zylindern umlaufenden Kolben, die über Dichtungsscheiben mit der gemeinsamen Welle verbunden sind.Rotary piston internal combustion engine The invention relates to a rotary piston internal combustion engine with pistons rotating in cylinders, which are connected to the joint via sealing washers Shaft are connected.
Es sind bereits derartige Drehkolbenmotoren bekannt, bei denen die Zuführung eines Betriebsmittels durch den Kolben erfolgt. Der Drehkolben gleitet mit seiner Dichtungsfläche an den Zylinderwandungen entlang und muß hier irgendwie geschmiert werden (gleitende Reibung).There are already such rotary piston engines known in which the An operating medium is supplied through the piston. The rotary piston slides with its sealing surface along the cylinder walls and must somehow here be lubricated (sliding friction).
Die Aufgabe, die die Erfindung lösen soll, wird darin gesehen, bei derartigen Drehkolben-Brennkraftmaschinen den Drehkolben gegenüber der Zylinderwand ohne Berührung abzudichten, so daß bei der Abdichtung keine gleitende Reibung entsteht.The object that the invention is intended to achieve is seen in at such rotary piston internal combustion engines the rotary piston opposite the cylinder wall to seal without touching, so that no sliding friction occurs during the seal.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an dem der Zylinderwand am nächsten liegenden Teil des Kolbens Ausströmöffnungen für ein Mittel, z. B. einen gas- oder dampfförmigen Stoff, ausgebildet sind, das über die Dichtungsscheiben dem Kolben zugeführt wird und dessen Ausströmrichtung der sonst in den Zylinder eintretenden Ladung während der ganzen Umdrehung entgegengesetzt gerichtet ist.According to the invention this object is achieved in that on which the Cylinder wall on the closest part of the piston outflow openings for a medium, z. B. a gaseous or vaporous substance are formed, which over the sealing washers is fed to the piston and its outflow direction that otherwise into the cylinder incoming charge is directed in the opposite direction during the entire revolution.
Die Ausströmrichtung des herausgedrückten Mittels verläuft dabei vorteilhafter Weise annähernd tangential gegen die Zylinderwände. Hierdurch wird eine Drehkolben-Brennkraftmaschine geschaffen, die durch besondere Dichtungs- und Isoliermittel durch die gesamte Anordnung der einzelnen Zylinder und die Form der Kolben bei höchster Leistung, bezogen auf Gewicht und Preis, den denkbar größten Gesamtwirkungsgrad, insbesondere bei großen Leistungseinheiten erzielt.The outflow direction of the pressed-out agent is more advantageous Way almost tangentially against the cylinder walls. This creates a rotary piston internal combustion engine created by special sealing and insulating means through the entire arrangement of the individual cylinders and the shape of the pistons at the highest performance, based on Weight and price, the greatest possible overall efficiency, especially with large ones Performance units achieved.
Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß es erstmalig möglich ist, Motoren herzustellen, bei denen die Zylinderwandung und die Kolbenflächen nicht glatt geschliffen sein müssen, um eine geringe Reibung. zu erhalten. Nach der Erfindung können die Zylinderwand und der Kolben in seinen sich gegenüberstehenden Flächen rauh sein, also auch wegen der Wärmeausdehnung bei großen Durchmessern mehrteilig ausgebildet sein. Die Flächen können also auch aus Beton oder Fels bestehen. Das zur Verwendung gelangende Dichtungsmittel, z. B. Druckluft, gestattet dies.The invention has the advantage that it is possible for the first time is to manufacture engines in which the cylinder wall and the piston surfaces are not Must be sanded smooth to have low friction. to obtain. According to the invention can the cylinder wall and the piston in its opposing surfaces be rough, i.e. in several parts due to the thermal expansion with large diameters be trained. The surfaces can also consist of concrete or rock. That sealants used, e.g. B. compressed air allows this.
In der gleichen Weise kann das gesteuerte, den wirksamen Zylinderraum einseitig begrenzende Absperrorgan (Schieber) an den dem umlaufenden Kolben gegenüberliegenden Flächen Ausströmöffnungen für ein Dichtungsmittel besitzen. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.In the same way, the controlled, the effective cylinder space one-sided limiting shut-off device (slide) on the one opposite the rotating piston Surfaces have outflow openings for a sealant. In the figures is a Embodiment shown according to the invention.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Zylinder mit Drehkolben senkrecht zur Drehachse, Fig.2 einen Schnitt durch den Zylinder in der Achsrichtung und Fig.3 einen Teilschnitt durch die Zylinderwand senkrecht zur Drehachse.Fig. 1 shows a section through the cylinder with the rotary piston perpendicular to the axis of rotation, FIG. 2 a section through the cylinder in the axial direction and FIG. 3 a partial section through the cylinder wall perpendicular to the axis of rotation.
In den Figuren ist 1 die äußere und 2 die innere Zylinderwand. In der inneren Zylinderwand sind radiale Spalte vorhanden, in denen sich kreisrunde Dichtungsscheiben 3 befinden. Diese sitzen auf der Welle 4 und tragen die Kolben 5. Das den wirksamen Zylinderraum einseitig begrenzende Absperrorgan, der Schieber 6, wird mittels Nocken oder anderer geeigneter Übertragungsmittel direkt von der Welle 4 aus betätigt. Schieber und Kolben teilen den Zylinder in zwei Abteilungen. 7 ist der Ein- und 8 der Auslaßkanal. Der Schieber 6 ist in der Zylinderwand in entsprechenden Führungen beweglich gelagert.In the figures, 1 is the outer cylinder wall and 2 is the inner cylinder wall. In The inner cylinder wall has radial gaps in which are circular Sealing washers 3 are located. These sit on the shaft 4 and carry the pistons 5. The shut-off device that delimits the effective cylinder space on one side, the slide 6, is transmitted directly from the Shaft 4 actuated off. The slide and piston divide the cylinder into two compartments. 7 is the inlet channel and 8 is the outlet channel. The slide 6 is in the cylinder wall in corresponding guides movably mounted.
Die Fig. 1 stellt einen Arbeitszylinder schematisch dar, in dem sich der Kolben 5 in Pfeilrichtung bewegt. Die Dichtung zwischen Kolben und Zylinderwand erfolgt durch ein gegen seine Ladungs-Durchströmrichtung gerichtete Strömung eines Mittels, z. B. Gases oder Dampfes, wobei dieses Mittel durch die Welle 4, Dichtungsscheibe 3 und Kolben 5 bei der oder den Ausströmöffnungen 9 austritt. Eine Reihe von solchen Ausströmöffnungen ist über den ganzen Kolben verteilt (vgl. Fig. 2, rechts, Mitte). Ähnliche Ausströmöffnungen sind für den Schieber 6 vorgesehen, die jedoch in der Zeichnung weggelassen sind, um die Übersichtlichkeit nicht zu stören. Die allmählich auslaufende Form des Kolbens 5 hat den Zweck, ein gleichmäßigeres Drehmoment zu liefern, nämlich zur Zeit des höchsten Gasdruckes einen geringeren Zylinderquerschnitt zu erzielen. Die Rundung bei der Ausströmöffnung hat den Zweck, die Strömung des als Abdichtung vorgesehenen Gases durch eine glatte Umlaufströmung des im Zylinder vorhandenen Gases zu unterstützen. Das Abdichtungsgas kann etwa Brennstoff sein, so daß die gesamte erzeugte Strömung dichtend wirkt, während zugleich eine gute Durchwirbelung von Brennstoff und Verbrennungsluft erfolgt.Fig. 1 shows a working cylinder schematically in which the piston 5 moves in the direction of the arrow. The seal between the piston and the cylinder wall occurs through a flow of a directed against its charge flow direction By means of e.g. B. gas or steam, this means through the shaft 4, sealing washer 3 and piston 5 at the or the outflow opening 9 emerges. A number of them The outflow opening is distributed over the entire piston (see. Fig. 2, right, center). Similar outflow openings are provided for the slide 6, but in the Drawing are omitted in order not to disturb the clarity. Which gradually tapering shape of the piston 5 has the purpose of a more even torque deliver, namely at the time of the highest gas pressure a lower one To achieve cylinder cross-section. The purpose of the rounding at the outlet opening is to the flow of the gas provided as a seal through a smooth circulating flow to support the gas present in the cylinder. The sealing gas can be about Be fuel so that the entire flow generated acts as a seal, while at the same time there is a good circulation of fuel and combustion air.
In Fig. 2 bedeutet 10 die Wälzlager, die die Welle im gleichen Abstand von der inneren Zylinderwand 2 halten. Um die Dichtung in den Spalten der inneren Zylinderwand und den Dichtungsscheiben 3 zu verbessern, sind besondere Wellenabdichtungen 11 vorgesehen.In Fig. 2, 10 means the rolling bearings which are equidistant from the shaft hold off the inner cylinder wall 2. To the seal in the crevices of the inner To improve the cylinder wall and the sealing washers 3 are special shaft seals 11 provided.
Zwischen je zwei solchen Wellenabdichtungen entstehen Kammern, in die Preßluft, z. B. gekühlte Verbrennungsluft, eingeführt wird, z. B. aus dem Druckbehälter 12 über die Leitung 15. In diesen Kammern wird ein Druck aufrechterhalten, der etwa dem höchsten Druck in dem entsprechenden Zylinder gleichkommt. Dadurch ist es möglich, geschmierte Kolbenringe ähnlich den Dichtungsringen anzuwenden, da die kalte Luft in geringen Mengen aus den Kammern nach den Zylindern durchsickert, und nicht umgekehrt die heiße Zylinderluft nach außen, die dadurch eine ölgeschmierte Dichtung zerstören würde. Die zusätzliche Wellendichtung 11 bedeutet kaum eine größere Belastung für die Maschine, insbesondere wenn berücksichtigt wird, daß mit zunehmender Maschinengröße der Dichtungsspalt auf der Welle einfach linear zunimmt, während die Leistungsfähigkeit der Welle nahezu quadratisch wächst. Die in den Kammern befindliche Luft kühlt zugleich die darin untergebrachten Lager. Soweit nötig, kann ein Teil dieser Preßluft aus den Kammern auch als Verbrennungsluft in den Zylinder eingeführt werden. Dadurch steht genügend durchströmende Preßluft für die Lagerkühlung zur Verfügung.Between every two such shaft seals there are chambers in which compressed air, e.g. B. cooled combustion air, is introduced, e.g. B. from the pressure vessel 12 via the line 15. A pressure is maintained in these chambers which is approximately equal to the highest pressure in the corresponding cylinder. This makes it possible to use lubricated piston rings similar to the sealing rings, since the cold air seeps through from the chambers to the cylinders in small quantities, and not the other way around, the hot cylinder air to the outside, which would destroy an oil-lubricated seal. The additional shaft seal 11 hardly means a greater load on the machine, especially when it is taken into account that the sealing gap on the shaft simply increases linearly with increasing machine size, while the performance of the shaft increases almost quadratically. The air in the chambers also cools the bearings housed in them. If necessary, some of this compressed air from the chambers can also be introduced into the cylinder as combustion air. This means that there is sufficient compressed air flowing through it for cooling the bearing.
Die hier beschriebene Brennkraftmaschine benötigt mindestens zwei Zylinder, einen für die Verdichtung und einen für die Arbeitsleistung. Aus praktischen Erwägungen sind drei Zylinder, nämlich ein Verdichtungs- und zwei hintereinandergeschaltete Arbeitszylinder gezeichnet.The internal combustion engine described here requires at least two Cylinders, one for compression and one for work. For practical Considerations are three cylinders, namely one compression and two in series Working cylinder drawn.
In Fig. 2 ist der obere Zylinder der Verdichtungszylinder K, der mittlere der Arbeitszylinder HE für den Hochdruckteil und der untere der Arbeitszylinder NE für den Niederdruckteil.In FIG. 2, the upper cylinder is the compression cylinder K, the middle one is the working cylinder HE for the high pressure part and the lower one is the working cylinder NE for the low pressure part.
Die Kolben 5 sind auf der Welle 4 versetzt, so daß die einseitige Fliehkraftwirkung ausgeglichen wird. Die Gase strömen nicht unmittelbar von Zylinder zu Zylinder, sondern erst durch das einwegig ausgebildete Auslaßventil 17 in Druckbehälter 12, 13. Die Einlaßventile 18, 19 für die Arbeitszylinder HE und NE sind gesteuerte Ventile.The pistons 5 are offset on the shaft 4, so that the one-sided centrifugal force is balanced. The gases do not flow directly from cylinder to cylinder, but only through the one-way outlet valve 17 into pressure vessels 12, 13. The inlet valves 18, 19 for the working cylinders HE and NE are controlled valves.
Die Zylinderwände der Arbeitszylinder unterliegen keiner gleitenden Reibung durch Kolben oder Kolbenringe und benötigen dementsprechend keine starke Kühlung. Sie sind, wie Fig.3 zeigt, mehrschichtig ausgebildet. Die Innenschicht 20 ist eine z. B. mosaikartig zusammengesetzte Wand aus feuerfestem Werkstoff von großer Stoßfestigkeit, die mittels Bolzen 21 oder anderer geeigneter Mittel an einer zweiten, ebenfalls mosaikartigen, aber aus größeren Teilen zusammengesetzten Wand 22 befestigt ist, die aus einem geeigneten festen und wärmeisolierenden Stoff gefertigt ist und die ihrerseits an der Außenwand 23 des Zylinders befestigt ist. Diese nimmt die Zugkräfte auf und gewährleistet den Zusammenhalt für die ganze Maschine. Eine Rohrleitung 24 ist zwischen den Schichten eingebettet.The cylinder walls of the working cylinders are not subject to any sliding friction from pistons or piston rings and accordingly do not require strong cooling. As shown in FIG. 3, they are multilayered. The inner layer 20 is a z. B. mosaic-like composite wall made of refractory material of great impact resistance, which is fastened by bolts 21 or other suitable means to a second, also mosaic-like, but composed of larger parts wall 22, which is made of a suitable solid and heat-insulating material and which in turn is attached to the outer wall 23 of the cylinder. This absorbs the tensile forces and ensures cohesion for the entire machine. A pipe 24 is embedded between the layers.
In den oberen Zylinder, den Verdichtungszylinder K, wird aus dem Druckbehälter 12, der mit einem Kühler 25 verbunden ist, über eine Leitung 14 durch Welle 4, Dichtungsscheibe 3 und Kolben 5 Öl eingespritzt, und zwar jeweils in den Zylinderteil, in dem gerade die Verdichtung erfolgt. Bereits während des Verdichtungsvorganges wird die Luft abgekühlt und somit eine nahezu isotherme Verdichtung erreicht. Wegen des Öls und der niedrigen Temperatur braucht hier nur eine einfache glatte Zylinderwand vorhanden zu sein, und die Abdichtung kann durch kolbenringähnliche Dichtungsstreifen erfolgen; die Dichtung kann aber auch ganz oder teilweise durch das in den Zylinder eingespritzte Öl erfolgen, nämlich im Sinne der Gegenströmung. Das Öl wird zusammen mit der Preßluft durch das Auslaßventi117 in den Druckbehälter 12 gedrückt, wo das Öl zum Kühler 25 abfließt und die Preßluft durch entsprechende Leitungen 16 in den Hochdruckarbeitszylinder, der zugleich Verbrennungsraum ist, gefördert wird.In the upper cylinder, the compression cylinder K, is from the pressure vessel 12, which is connected to a cooler 25, via a line 14 through shaft 4, sealing washer 3 and piston 5 injected oil, in each case in the cylinder part in which just the compression takes place. The air is already during the compression process cooled and thus an almost isothermal compression achieved. Because of the oil and The low temperature only needs a simple smooth cylinder wall to be, and the seal can be done by piston ring-like sealing strips; however, the seal can also be completely or partially injected into the cylinder Oil take place, namely in the sense of the countercurrent. The oil is used together with the compressed air pushed through the outlet valve 117 into the pressure vessel 12, where the oil to the cooler 25 flows off and the compressed air through corresponding lines 16 into the high-pressure working cylinder, which is also the combustion chamber is promoted.
Neben dem Auslaßventil 17 zum Druckbehälter 12 ist ein weiteres Einlaßventil 18 in der Ableitung zum Arbeitszylinder HE vorgesehen. Nach diesem Einlaßventil sind die Wandungen der Leitung 16 isoliert: Jede Wärmemenge, die dem verdichteten Gas von hier bis auf dem Weg in den Verbrennungsraum zugeführt wird, bedeutet vollwertige Arbeitsleistung. Ob ein Gas durch direkte Verbrennungswärme oder durch von außen zugeleitete Wärme erhitzt wird, bleibt sich in bezug auf Arbeitsleistung gleich. Das verdichtete, jedoch kalte Gas - reine Luft - nimmt seinen Weg nun nicht unmittelbar in den Arbeitszylinder, sondern umwandelt in Rohrleitungen 24 innerhalb der Isolierschicht der Zylinderwände den Zylinder, Schieber und Ventile und bringt die ohne diese Kühlung zu hoch durch Hitze beanspruchten Bauteile auf eine erträgliche Arbeitstemperatur herunter, sich dabei selbst erwärmend.In addition to the outlet valve 17 to the pressure vessel 12, a further inlet valve 18 is provided in the discharge line to the working cylinder HE . After this inlet valve, the walls of the line 16 are insulated: Every amount of heat that is supplied to the compressed gas from here to on the way into the combustion chamber means full work performance. Whether a gas is heated by direct combustion heat or by heat supplied from outside remains the same in terms of work performance. The compressed, but cold gas - pure air - does not make its way directly into the working cylinder, but converts the cylinder, slide and valves in pipes 24 within the insulating layer of the cylinder walls and brings the components, which are excessively stressed by heat without this cooling, to one tolerable working temperature down, thereby self-warming.
Aus dem mittleren, dem Arbeitszylinder HE strömt das stark entspannte Gas in den wärmeisolierten Druckbehälter 13 und von da durch 7a in den Niederdruckarbeitszylinder NE und nach vollendeter Entspannung und Abkühlung durch den Auslaß 8 ins Freie. Die Dichtung des Kolbens im Niederdruckarbeitszylinder NE kann durch Dichtungsstreifen und Ölschmierung erfolgen, wenn die Entspannung und somit Abkühlung im Hochdruckarbeitszylinder HE bereits genügend weit erfolgte. Anderenfalls kann sie in der Weise erfolgen, daß ein Teil des Gases oder alles Gas aus dem Behälter 13 nicht unmittelbar in den Zylinder strömt, sondern durch Welle 4, Dichtungsscheibe 3 und Kolben 5 in den Zylinder tritt und dabei durch die Ausströmungswirkung, unterstützt durch Düsen und gesteuerten Einlaßdruck für die einzelnen Düsen, eine genügende Dichtung bewirkt. Zu hoher Düsendruck ist dabei unbedeutend, da er größtenteils durch die Rückstoßkraft der Düsen ebenfalls Arbeit leistet.From the middle, the working cylinder HE , the greatly expanded gas flows into the heat-insulated pressure vessel 13 and from there through 7a into the low-pressure working cylinder NE and, after complete expansion and cooling, through the outlet 8 to the outside. The piston in the low-pressure working cylinder NE can be sealed by sealing strips and oil lubrication if the relaxation and thus cooling in the high-pressure working cylinder HE has already taken place sufficiently far. Otherwise it can be done in such a way that part of the gas or all of the gas from the container 13 does not flow directly into the cylinder, but enters the cylinder through the shaft 4, sealing washer 3 and piston 5 and thereby by the outflow effect, supported by nozzles and controlled inlet pressure for the individual nozzles, causes a sufficient seal. Too high a nozzle pressure is insignificant because it also does work for the most part due to the recoil force of the nozzles.
Der Schieber 6 kann auch als eine Art sich um eine Achse drehende Klappe ausgebildet sein, wobei sich die Drehachse quer in der Zylinderaußenwand befindet, während ein Teil der Drehklappe in den Zylinder ragt und der andere sich in einer Ausbuchtung des Zylinders befindet. An dem gesamten Prinzip wird dadurch jedoch nichts geändert. Dichtungsgas kann hierbei durch die Ventilachse eingeführt werden.The slide 6 can also be a kind of rotating about an axis Flap be designed with the axis of rotation transversely in the cylinder outer wall is located while part of the rotary valve is in the Cylinder protrudes and the other is located in a bulge of the cylinder. The whole principle however, this does not change anything. Sealing gas can pass through the valve axis to be introduced.
Es ist auch möglich, daß die Welle fest mit dem Boden verankert ist, und die Lager befinden sich zwischen Dichtungsscheibe 3 und feststehender Welle. Die Dichtungsscheibe ist im Durchmesser stark vergrößert und damit auch der Abstand von Welle 4 zur inneren Zylinderwand 2. Die Kraftabnahme erfolgt von einem Zahnkranz am äußeren Umfang der Dichtungsscheibe.It is also possible that the shaft is firmly anchored to the ground, and the bearings are located between the sealing washer 3 and the fixed shaft. The diameter of the sealing washer is greatly increased, and so is the distance from shaft 4 to inner cylinder wall 2. The force is taken off by a gear rim on the outer circumference of the sealing washer.
Es ist möglich, den Raum für die Zylinder aus Fels zu sprengen und die Zylinderwände in Beton zu gießen. Die Dichtung zwischen Dichtungsscheibe und innerer Zylinderwand erfolgt bei dieser Ausführung durch Düsen am inneren Rand der inneren Zylinderwand.It is possible to blow up the space for the rock cylinder and pouring the cylinder walls in concrete. The seal between the sealing washer and The inner cylinder wall takes place in this design through nozzles on the inner edge of the inner cylinder wall.
Mit dieser Art Brennkraftmaschine können auch die schlechtesten Brennstoffe, etwa Teersand, und schiechteste Rohbraunkohle in grusartiger Form verbraucht werden.With this type of internal combustion engine, even the worst fuels, such as tar sand, and poor raw lignite are consumed in a grisly form.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEF21215A DE1149941B (en) | 1956-09-13 | 1956-09-13 | Rotary piston internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEF21215A DE1149941B (en) | 1956-09-13 | 1956-09-13 | Rotary piston internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1149941B true DE1149941B (en) | 1963-06-06 |
Family
ID=7089978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEF21215A Pending DE1149941B (en) | 1956-09-13 | 1956-09-13 | Rotary piston internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1149941B (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4245597A (en) * | 1977-10-20 | 1981-01-20 | Thill Ernest M | Split cycle heat engines |
| US5797366A (en) * | 1996-11-01 | 1998-08-25 | New Devices Engineering A.K.O. Ltd. | Toroidal internal combustion engine |
| US6488004B1 (en) * | 1996-11-01 | 2002-12-03 | Medis El Ltd. | Toroidal internal combustion engine and method for its thermo-stabilization |
| CN102650233A (en) * | 2012-05-07 | 2012-08-29 | 黄革远 | Novel engine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2473785A (en) * | 1945-03-15 | 1949-06-21 | Edward C Cate | Rotary combustion motor |
-
1956
- 1956-09-13 DE DEF21215A patent/DE1149941B/en active Pending
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