DE1177872B - Rotationskolbenmaschine - Google Patents
RotationskolbenmaschineInfo
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Description
- Rotationskolbenmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine, insbesondere auf eine Rotationskolbenbrennkraftmaschine, mit einem innerhalb eines Umschließungskörpers exzentrisch drehbar angeordneten mehreckigen Kolben mit radial beweglichen Dichtleisten, wobei der Umschließungskörper eine mehrbogige innere Mantelfläche in Form einer Äquidistanten außerhalb der äußeren Umhüllenden aller Kolbenlagen mit achsnahen Zonen aufweist.
- Im praktischen Betrieb von Brennkraftmaschinen dieser Art wurde beobachtet, daß in den Bereichen achsennnaher Zonen der inneren Mantelfläche von den Dichtleisten hervorgerufene periodische Verschleißstellen an der inneren Mantelfläche, sogenannte Rattermarken, auftreten, die Dichtverluste und damit Leistungsverluste verursachen. In den Bereichen der achsennahen Zonen sind die Gaskräfte und Massenkräfte an den Dichtleisten klein oder sogar negativ, so daß die Dichtleisten nicht an der inneren Mantelfläche anliegend bleiben. Der daraus resultierende Abstand zur inneren Mantelfläche wird schlagartig erst dann überwunden, wenn die Gaskräfte und Massenkräfte wieder größer werden. Die Dichtleisten schlagen dabei hart auf die innere Mantelfläche auf und werden als Folge davon elastisch zurückgeworfen. Dieser Vorgang wiederholt sich mehrmals, und er wird durch die Abstandsvergrößerung der inneren Mantelfläche zu den Dichtleisten ungünstig beeinflußt, die als Folge der Erwärmung des Umschließungskörpers von innen nach außen und Ausdehnung des Umschließungskörpers eintritt.
- Durch die Erfindung, die im wesentlichen darin besteht, daß in Drehrichtung des Kolbens gesehen in einem Bereich anschließend an die oder kurz hinter der achsnahen Zone der inneren Mantelfläche die Form der inneren Mantelfläche von der Form einer Äquidistanten insoweit abweicht, als der Abstand zwischen der inneren Mantelfläche und der äußeren Umhüllenden aller Lagen des Kolbens in diesem Bereich verringert ist, wird erreicht, daß die im Bereich kleiner Gas- und Massenkräfte nach innen geführten Dichtleisten zu Beginn des folgenden Bereiches größerer Gas- und Massenkräfte keine großen Wege nach außen zurücklegen können. Der Aufschlagweg wird verkleinert und die Aufschlagsenergie verringert.
- Während demnach durch den Erfindungsgegenstand einerseits unkontrollierbare, zu Verschleißerscheinungen führende Bewegungen der Dichtleiste vermieden werden, wird durch die Erfindung andererseits noch erreicht, daß Dichtleisten, die unter anderen Bedingungen stets an der Innenbegrenzung anliegend bleiben, durch die Verringerung des Abstandes der inneren Mantelfläche zu der Kontur der äußeren Umhüllenden aller Lagen des Kolbens relativ zum Gehäuse zu einer kontrollierten Relativbewegung zum Kolben gezwungen werden, so daß die Dichtleisten sich nicht festsetzen können, sondern im Interesse guter Dichtung immer frei bleiben.
- Für Rotationskolbenbrennkraftmaschinen in Trochoidenbauart wurde bereits vorgeschlagen, die innere Mantelfläche des Umschließungskörpers im Bereich der achsnahen Zone, über die Kontur der vorgesehenen Trochoidenform hinaus radial nach außen zu wölben und die Kolbenflanken entsprechend anzupassen, um ein höheres Verdichtungsverhältnis zu erzielen. Dieser ältere Vorschlag hat mit der vorliegenden Erfindung weder Aufgabenstellung noch Aufgabenlösung gemeinsam.
- Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel .des Erfindungsgegenstandes kann.zur Erzielung des gleichen Zweckes bei einer Brennkraftmaschine, bei welcher innerhalb des Umschließungskörpers mit im Querschnitt mehrbogiger, mindestens zwei achsennahe Zonen aufweisender innerer Mantelfläche ein mindestens drei Ecken :aufweisender Kolben außermittig und parallelachsig auf der Abtriebswelle gelagert .ist, der durch ein Getriebe in einem bestimmten Verhältnis zur Drehzahl der Abtriebswelle umläuft, und bei welcher mindestens drei Arbeitskammern gebildet werden, für die eine für sämtliche Arbeitskammern gemeinsame Einlaßöffnung für Frischgas im Umschließungskörper kurz nach einer achsennahen Zone in Drehrichtung des Kolbens und eine Auslaßöffnung für die verbrannten Gase im Gehäuse in der genannten Drehrichtung kurz vor der übernächsten achsennahen Zone angeordnet sind, die innere Mantelfläche des Umschließungskörpers gegenüber der Kontur der äußeren Umhüllenden aller .Lagen des Kolbens in Drehrichtung des Kolbens um die Mittellängsachse der Maschine um einen geringen Winkelbetrag, z. B. um 0,5 bis 1°, vorwärts gedreht angeordnet sein. Die Dichtleisten werden dadurch vor Erreichen der achsennahen Zone in dem Bereich großer Gas- und Massenkräfte aus ihren Nuten um ein geringes Maß nach außen bewegt und dann im Bereich der achsennahen Zone bei kleinen Gas- und Massenkräften nach innen geführt, und zwar etwa um den doppelten Betrag des Weges, den die Dichtleisten nach außen zurückgelegt haben. Den Dichtleisten wird eine Bewegung nach innen aufgezwungen, die ein Abheben von der inneren Mantelfläche verhindert. Falls das Abheben dennoch auftreten sollte, wird der Aufschlagweg wesentlich verkleinert. Im nachfolgenden Bereich hoher Massenkräfte gehen die Dichtleisten wieder aus ihren Nuten heraus.
- In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch eine bekannte Rotationskolbenbrennkraftmaschine, F i g. 2 in größerer Darstellung eine achsennahe Zone der inneren Mantelfläche des Umschließungskörpers mit einer Änderung an der inneren Mantelfläche nach dem ersten Ausführungsbeispiel und F i g. 3 ebenfalls in größerer Darstellung eine achsennahe Zone der inneren Mantelfläche des Umschließungskörpers mit einer Änderung an der inneren Mantelfläche nach dem zweiten Ausführungsbeispiel.
- Der Umschließungskörper 1 der bekannten Brennkraftmaschine nach F i g. l weist eine zweibogige innere Mantelfläche 2 auf, und innerhalb des Umschließungskörpers 1 ist außermittig und parallelachsig auf einer zentral zur inneren Mantelfläche gelegenen Abtriebswelle der dreieckige Kolben 3 in Pfeilrichtung 4 umlaufend angeordnet. Durch das an einer Seitenwand feste Außenzahnrad 5 und durch das mit diesem im Eingriff stehende Innenzahnrad 6, das an einer Stirnwand des Kolbens angeordnet ist, vollzieht der Kolben 3 eine Relativbewegung zur Abtriebswelle. Bei dieser Bewegung beschreiben- die Ecken 7 des Kolbens eine Bahn, welche die äußere Umhüllende 8 aller Lagen des Kolbens 3 relativ zum Umschließungskörper 1 darstellt. Die in den Ecken 7 angeordneten achsparallelen Dichtleisten 9 gleiten bei der Bewegung des Kolbens 3 an der inneren Mantelfläche 2, die im äquidistanten Abstand zur Umhüllenden 8 liegt und weiche die zwei achsennahen Zonen 10, 11 zeigt. In Drehrichtung des Kolbens 3 kurz hinter der achsennahen Zone 10 ist im Umschließungskörper die Einlaßöffnung 12 für Frischgas angeordnet, während die Auslaßöffnung 13 vor dieser Zone 10 angeordnet ist. Im Bereich der aehsennahen Zone 11 liegt die Zündkerze 14. Die achsennahen Zonen 10,11 sind Bereiche, in denen die .auf die Dichtleisten 9 einwirkenden Gas- und Massenkräfte verhältnismäßig gering sind. Besonders im Bereich 15 der inneren Mantelfläche, der in Drehrichtung des Kolbens an die achsennahe Zone 11 anschließt, treten häufig periodische Verschleißstellen, sogenannte Rattermarken, an der inneren Mantelfläche auf, weil zusätzlich zu den Massenkräften, welche die Dichtleisten nach einer eventuellen Lösung von der inneren Mantelfläche im Bereich der achsennahen Zone 11 anschließend im Bereich 15 nach außen an die innere Mantelfläche schleudern, noch erhebliche, durch den Verbrennungsvorgang verursachte Gaskräfte in diesem Bereich auf die Dichtleisten einwirken. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes nach F i g. 2 der Zeichnung können die geschilderten nachteiligen Bewegungen der Dichtleisten 9 nicht auftreten. In dem in Drehrichtung des Kolbens 3 auf die achsnahe Zone 11 der inneren Mantelfläche 2 anschließenden Bereich 15 der inneren Mantelfläche verläuft diese nicht entsprechend der mit unterbrochenen Linien angedeuteten Bahn im äquidistanten Abstand zur Bahn 8, welche die äußere Umhüllende aller Lagen des Kolbens darstellt, sondern ist, wie die ausgezogene Linie 2' zeigt, näher an die Umhüllende 8 herangerückt. Die an der inneren Mantelfläche 2 und 2' entlanggleitende Dichtleiste wird demnach im Bereich 15 allmählich nach innen gedrückt, so daß ihr eine Bewegung aufgezwungen wird, die ein Abheben von der inneren Mantelfläche im gefährdeten Bereich 15 ausschließt.
- Im Falle des Ausführungsbeispieles nach F i g. 3 nimmt die innere Mantelfläche keine äquidistante Lage zur Umhüllenden 8 ein, sondern ist in Drehrichtung des Kolbens 3 gegenüber der Bahn 8 mit der Mittellängsachse der Maschine als Drehpunkt insgesamt um einen geringen Winkelbetrag a, z. B. im praktischen Falle um a = 0,5 bis 1,0°, vorwärts gedreht angeordnet. Der Verlauf der gedrehten inneren Mantelfläche ist mit der ausgezogenen Linie 2' veranschaulicht. Die unterbrochene Linie 2 zeigt die zur Umhüllenden 8 äquidistante innere Mantelfläche.
- Im Bereich großer Gas- und Massenkräfte vor der achsnahen Zone mit dem Bereich kleiner Gas- und Massenkräfte wandert z. B. in der mit strichpunktierten Linien angedeuteten Stellung des Kolbens 3 die Dichtleiste 9 um ein geringes Maß, z. B. um 0,3 bis 0,5 mm, nach außen an die innere Mantelfläche 2'. Im Bereich der kleinen Gas- und Massenkräfte wird die Dichtleiste 9 dann, wie z. B. die mit ausgezogenen Linien veranschaulichte Stellung des Kolbens 3 zeigt, nach innen geführt, und zwar etwa um das Doppelte des angegebenen Maßes, nämlich um etwa 0,6 bis 1,0 mm. Dadurch wird der Dichtleiste eine Bewegung nach innen aufgezwungen, die ein Abheben von der inneren Mantelfläche 2' verhindert. Falls ein Abheben dennoch stattfinden sollte, wird zumindest der Aufschlagweg stark verkleinert. Im Bereich hoher Gas- und Massenkräfte anschließend an den Bereich kleiner Gas- und Massenkräfte geht die Dichtleiste wieder aus ihrer Nut heraus und das Spiel wiederholt sich.
- Durch die erfindungsgemäße Änderung des äquidistanten Abstandes der inneren Mantelfläche zur äußeren Umhüllenden aller Lagen des Kolbens werden nicht nur von den Dichtleisten herrührende Verschleißstellen an der inneren Mantelfläche vermieden, sondern auch kontrollierte Bewegungen der Dichtleisten in ihren Nuten relativ zum Kolben erzielt, so daß ein Festsitzen der Dichtleisten in ihren Nuten ausgeschlossen bleibt und die Dichtleisten immer ihre Dichtaufgabe voll erfüllen können.
Claims (2)
- Patentansprüche: 1. Rotationskolbenmaschine, insbesondere Rotationskolbenbrennkraftmaschine, mit einem innerhalb eines Umschließungskörpers exzentrisch drehbar angeordneten mehreckigen Kolben, mit radial beweglichen Dichtleisten, wobei der Umschließungskörper eine rnehxbogige innere Mantelfläche in Form einer Äquidistanten außerhalb der äußeren Umhüllenden aller Kolbenlagen mit achsnahen Zonen aufweist, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß in Drehrichtung (4) des Kolbens (3) gesehen in einem Bereich anschließend an die oder kurz hinter der achsnahen Zone (11) der inneren Mantelfläche (2) die Form der inneren Mantelfläche von der Form einer Äquidistanten insoweit abweicht, als der Abstand zwischen der inneren Mantelfläche und der äußeren Umhüllenden (8) aller Lagen des Kolbens in diesem Bereich verringert ist.
- 2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, bei welcher innerhalb des Umschließungskörpers mit im Querschnitt mehrbogiger, mindestens zwei achsennahe Zonen aufweisender innerer Mantelfläche ein mindestens drei Ecken aufweisender Kolben außermittig und parallelachsig auf der Abtriebswelle gelagert ist, der durch ein Getriebe in einem bestimmten Verhältnis zur Drehzahl der Abtriebswelle umläuft, und bei welcher minde^ stens drei Arbeitskammern gebildet werden, für die eine für sämtliche Arbeitskammern gemeinsame Einlaßöffnung für Frischgas im Umschließungskörper kurz nach einer achsennahen Zone in Drehrichtung des Kolbens und eine Auslaßöffnung für die verbrannten Gase im Gehäuse in der genannten Drehrichtung kurz vor der übernächsten achsennahen Zone angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Mantelfläche (2) des Umschließungskörpers (1) gegenüber der äußeren Umhüllenden (8) aller Lagen des Kolbens (3) in Drehrichtung des Kolbens um die Mittellängsachse der Maschine um einen geringen Winkelbetrag (a), z. B. um 0,5 bis 1°, vorwärts gedreht angeordnet ist. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1158 317.
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