DE1401392A1

DE1401392A1 - Als Motor oder Pumpe arbeitende Vorrichtung mit Kammern wechselnden Volumens

Info

Publication number: DE1401392A1
Application number: DENDAT1401392
Authority: DE
Inventors: Luigi Bartolozzi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-12-02
Publication date: 1969-07-31
Also published as: US3227090A; IT637255A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-CHEM. DR. WERNER KOCH · DR.-ING. RICHARD GLAWE DIPL.-ING. KLAUS DELFS

Hamburg-Mönchen τ tv ι

2000 Hamburg 52 · Wailztlrae· 12.· Ruf 89 2255 8000 München 22 · LlebherritrafJe 20 · Ruf 222548

UNSERZEiCHEN HAMBURG, den

HAMBURG , , -

d/k/t

P lh Ol 392. >i

Luigi BAIiTOLOZZI, Florenz/Italien

Als Motor oder Pumpe arbeitende Vorrichtung mit Kammern wechselnden Volumens

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit Kammern von variablem Volumen, d.h. auf ein Pumpensystem, das besonders geeignet ist j als Motor mit komprimiertem Medium oder als Explosionsmotor zu arbeiten, und auch evtl. als Pumpe dienen kann. Die Vorrichtung arbeitet unter Drehbewegung. .

Im wesentlichen besitzt die Vorrichtung eine Kammer von ringförmiger Gestalt, in der zentral eine Welle angeordnet ist, auf der zwei radiale Kolben rotieren, die in einer einzigen Richtung kreisen können und die von zwei verschiedenen Organen getragen werden, die um die gleiche Achse rotieren und sich abwechselnd derart verschieben,

909831/0282

- 1 - BAD ORIGINAL

daß während der Drehung des einen der andere fest bleibt oder umgekehrt, wobei konzentrisch zur ringförmigen Kaiaiaer ein Verteiler,vorgesehen ist, dessen Bewegung der.Bewegung der Kolben entgegengesetzt und relativ langsam ist, und die bei jedem Zyklus eine begrenzte Vinkelverschiebuiig der die verschiedenen Phasen des Arbeitszyklus bestiinueniicn Positionen bewirkt.

In der praktischen Ausführung sind zwei nahe beieinander befindliche koaxiale Ringe vorgesehen, die die inneren wände des Zylinders in Form einer ringförmigen Kammer bilden, wobei die äußeren und seitlichen Wände durch einen zylindrischen kasten gebildet werden, wobei jeder dieser Hinge einen Sektor (oder besser ein Paar von radialen, entgegengesetzten Sektoren) trägt, der sich durch den gesamten radialen Querschnitt der ringför— migen Kammer erstreckt, weshalb der Sektor oder die Sektoren, die von einem dieser Ringe getragen werden, sich auch über den anderen Ring dioht abschließend erstreckt, abgesehen davon, daß eine Dichtung mit der äußeren und der Seitenwand gebildet wird.

Im Innern der Ringe ist ein Läufer vorgesehen, der sich in zu der Bewegung der Ringe entgegengesetztem Sinn verschiebt, um das Aufeinanderfolgen der Zyklen in den Zylindern zu bewirken, wobei dieser Läufer mit Zuführungs— und Auspufföffnungen versehen ist und - im Falle eines Wärmemptors — auch mit Zündvorrichtungen oder jedenfalls mit Mittein, die die rasche Zunahme des Drucks und der Temperatur des Fluidums in der in Zundphase befindlichen Kammer bewirken.

90 98 31/02 82 bad original

_a H01392

Die beiden Hinge mit den entsprechenden radialen Sektoren

■'■■"'■■ " . ν

als Kolben sind mit mechanischen Mitteln, die leicht auszuführen sind, verbunden, die jedem der beiden Ringe nur Bewegungen in einem Sinne erlauben und mit Mitteln, die deren Stillsetzung be-'wirkenj nachdem ein Vinkelhub von 3öO°/n vollführt ist, wobei η die Anzahl der radialen Kolben jeder der Hülsen darstellt, abgezogen ein kleines Winkelausmaü, das von der Bewegung des inneren Läufers abhängt, der die Punktion eines Verteilers hat.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen, die vorgezogene AusfUhrungsbelspiele der Erfindung zeigen, näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausfüliruiigsform eines Dampfmotors oder eines Motors mit komprimiertem Medium.

Fig. 2 einen Schnitt nach der gebrochenen Linie II-II der

Fig. 1...
Fig. 3 in Perspektive zwei Ringe mit daran sitzenden Kolben,

Fig. Ί, 5, 6 und 7 einige charakteristische Stellungen aus dem Arbeitszyklus.

Fig. 8, 9 und 10 stellen sohematisch Vorrichtungen dar, die die Drehbewegung in einem einzigen Sinn und das Stillsetzen der beiden Ringe garantieren.

Fig. 11 zeigt eine umgekehrte Lösung, in der der Zylinder rotiert und die Kolben stillstehen. -

Fig. 12 und 13 zeigen im Querschnitt und im Längsschnitt eine Durchführungsform eines Verbrennungsmotors.

In den Fig. 1 bis 7 wird mit 1 ein äußeres Gehäuse bezeichnet, das mit Seitenwänden 2 zusammengesetzt ist. Koaxial zu und innerhall) dieses Kastens sind zwei Ringe 3 und 4t angeordnet,

909831/0282 _BAD

H01392

die an den Wänden 2 anliegen und mit diesen zusammenwirken. Mit der Außenwand 1 bilden sie eine ringförmige Kammer. Die Ringe 3, 4 tragen radiale, sektorartige Vorsprünge 5 und 6 bzw. 7 und 8, die einander diametral gegenüberstehen und die sich über den gesamten Querschnitt der ringförmigen Kammer erstrecken. Jeder der Vorsprünge erstreckt sich von einem der Ringe ausgehend über den anderen Ring und liegt an ihm dichtend an. Außerdem liegt er dichtend an den Seitenwänden 2 und dem Gehäusering 1 an. Neben jedem der radialen Sektoren, die als Kolben wirken, sind ebensoviele Offnungen 9_t 10 bzw. 11 und 12 vorgesehen.

In Seitenteilen Ik ist die Antriebswelle 15 gelagert. Diese Seitenteile enthalten auch die Zuführungsleitung 16 und die Auslaßleitung 17. Auf der Motorwelle 15, die zu den Ringen 3» *t und dem Gehäusering 1 koaxial ist, ist ein Paar von Organen 18, 19 montiert, die mit Ausnehmungen versehen sind und zwischen sich einen Zuführungen· und Auslaßkollektor bilden. Zwischen den beiden Organen 18, 19 sitzt ein Verteiler 21, der sich im Bereich der Ringe 3, 4t befindet, wo die Ausnehmungen 9 bis 12 liegen. Dieser Verteiler, der In zu den Ringen 3_t ^ entgegengesetzter Richtung langsam rotiert, bildet zusammen mit den Ringen ein Paar von Zuführungs- oder Auslaßkammern 23, die sioh in relativ weiter Form ausdehnen und durch die ¥Ände des Verteilers 21 begrenzt sind, und zwei Auslaß«« oder ZuführttngskaeiBern B% von wesentlich geringerer Ausdehnung, Die beiden Kammern stehen mit dem Kollektor des Organs 18 in Verbindung und daher mit der Zuführungsleitung 16, während die Kammern 2k_t die durch den von dem Organ 19 gebildeten Kollektor gehen, mit der Auslaßleitung I? in Verbindung stehen. 9 0 98 3 1/0282 BADORiGINAL

U01392

Die Ringe 3, 4 können nur in einem Sinne und alternativ rotieren, während der Läufer 21 des Verteilers nur im entgegengesetzten Sinne rotieren kann. Um dies auszuführen, sind zwischen den feststehenden Teilen wie den Seitenteilen L'i oder den Seitenwänden 2 und den Ringen 3, h Mittel vorgesehen, z.B. mit Freilauf, wie die in der Fig. 8 angegebenen. Außerdem, um die Rotationsbewegungen der Ringe 3, 4 jedes Mal um 180°,weniger einen begrenzten Winkel von wenigen Graden bei jedem Zyklus zu bewirken, wird ein Klinkensystem vorgesehen, wie das in Fig. 9 und 10 sichtbare, das mit 31 und '32 bezeichnet ist, welche Klinken in 31ft und 32a angelenlct sind, die, indem sie mit geneigten Profilen wie die mit j^;i, 35 bezeichneten zusammenarbeiten, die in den Hülsen gewonnen sind, die abwechselnde Blockierung der Ausrüstungen der Kolben b bis 8 bewirken, nachdem jeder derselben einen Weg im Winkel von 180°, weniger einen kleinen Winkel durchlaufen hat. Die Blockierung eines der Läufer bewirkt das Freigeben des anderen, der so anlaufen kann, um seinen Zyklus auszuführen.

Ganz abgesehen von der Art des Systems, das zum Stillstehen und Steuern dient, laufen die Zyklen des Motors folgendermaßen ab. In den Fig. 1 und k bis 7 sind diese Zyklen durch einzelne Stellungen dargestellt, wobei angenommen wird, daß die Rotation der radialen Sektoren als Kolben im Uhrzeigersinne erfolge und die des Verteilers 2i gegen den Uhrzeigersinn. Abgesehen von der Stellung in Fig. 1 wird über die Öffnungen 10 und 9 die Zuführung des Mediums unter Druck in den Hohlräumen A und C, die durch die Sektoren 6, 8 definiert sind, bzw. 7, 5, bewirkt. Gleichzeitig werden die Hohlräume B und D mit den Auslaßkammern 2k über die Öffnungen 11 und 12 in Verbindung gesetzt. Unter diesen Bedingungen wird das unter Druck

3 0 9831/0287

BAD ORIGINAL _ 5 -

U01392 ο

stehende Medium zugeführt, bis die Öffnungen lü und «J durch die Kammern 23 gespeist werden, wonach aian die Ausdehnung des Mediums erhält; die Kammerη Aind C vergrößern ihr Volumen, während die Kammern B und D die Auspuffphase über die Öffnungen 11 und 12 ausführen (siehe Fig. h), Wenn der Hing 3 und die Sektoren b und 5 den Weg der Stellung der Fig. 1 bis zur Stellung der Fig. ρ vollführt haben, stehen sie still in einer Position, in der die Volumina der Kammern B und D auf ein Minimum reduziert sind. Es wird inzwischen die Verschiebung des Verteilers 21 aus der Position der Fig. 5 in. die Position der Fig. 6 bewirkt. Die Zuführung geschieht jetzt zu den Kammern B und D. Die Kammern A und C sind an die Auslaß— öffnungen angeschlossen, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Fig. / zeigt eine folgende Stellung des Kapselsystems.

Es wird daher abwechselnd eine Bewegung und ein Stillegen jedes der Läufer mit den Ringen 3, h bewirkt, wobei die verschiedenen Kolben periodisch hintereinander herlaufen. Der eine Läufer ist stillgesetzt, während der andere in Bewegung ist und umgekehrt. Die Bewegung im Uhrzeigergegensinn wird dem Verteiler 21 durch irgendeine geeignete Bewegung erteilt oder direkt von der Bewegung des Zufuhrmediums, die auf geeignete Weise au! den Läufer 21 übertragen wird, z.B. durch ein System von Spiralschaufeln. Gemäß der Variante der Fig. 11 bildet der Zylinderblock 41 eine Rolle und wird er auf der Welle 42 fest montiert. Die Bewegungen kehren sich um in dem Sinne, daß es der Zylinder ist, der sich zu den Kolben verschiebt.

909831^0782

In der Ausführung der Fig. 12 und 13 ist das System als Wärmekraftmaschine, und zwar als Verbrennungsmotor ausgebildet, Es bleibt dabei in seinen wesentlichen Teilen unverändert, insbesondere sind die Organe, die die Kammern mit variablem Volumen biiden, ins wesentlichen gleich. Das Verteilungssystem ist insofern modifiziert, als ein Verteilerorgan 121 innerhalb der Hinge j_t k vorgesehen wird, das eine Zuiuhrungskammer 121a bildet, die sich in einer Weite ausdehnt, die etwa dem Weg jedes einzelnen radialen Sektors entspricht, sowie eine Auspuffkammer 121b mit einer Auspuff Öffnung 121c und eine Explosionskainnier 121d, diese letztere von möglichst begrenzter Ausdehnung, vorhanden sind. Diese Kammer erstreckt sich von der Peripherie des Verteilers 121 bis zu einem zentralen, durchgehenden Hohlraum, der in demselben erhalten wird und in dem sich eine Welle 122 erstreckt. In dieser Welle sind axial eine oder zwei Zündkerzen 123 bei der Kaeeer 121d angeordnet, die mit ihr über die radiale Spalte 124 kOKKunizieren, die im Kreis angeordnet in der Welle 122 erhalten werden. Ein Gelenk 125 ermöglicht die Steuerung des Zündsystem, könnte aber auch z.B. die Einspritzpumpe eines Dieselsystems steuern oder auch ein anderes Zündmittel.

In dieser Ausführung des Explosionsmotors (oder jedenfalls Motors eit innerer Verbrennung) wird während des Zyklus von der Stellung der Fig. 12 in der Kammer A die Zuführung über den Spalt HO bewirkt, der dem mit 10 bezeichneten entspricht und es wirt! der Auspuff aus der Kammer B über die Öffnung 111 bewirkt, die der Öffnung 11 entspricht. In der Kammer G wird hingegen die Zündung der vorher komprimierten Mischung bewirkt, wobei die Zündung über die Kammer 121 d und die Öffnung 109 erfolgt, die der 9 des vorhergehenden Beispiels entspricht. Die

909831/0282

_ ₇ „ BAD ORIGINAL

U01392

Zündung wird von den Kerzen 123 bewirkt, die leicht von außen für das Reinigen und den Ersatz herausziehbar sind. Die Kammer D befindet sich am Beginn der Auspuffphase über die Öffnung 112, die der Öffnung 12 des vorhergehenden Beispiels entspricht, gegen die Auspuflkammer 121b zu. Von der Stellung gemäß Fig. 12 an wird unter Verschiebung des Schaufelpaares 5 und 6 im Sinne der angegebenen Pfeile (und zwar durch die Wirkung der Ausdehnung in der Kammer C) die Erhöhung des Volumens der Kammer C durch Ausdehnung und die Erhöhung des Volumens der Kammer A, die die Ansaugung und daher die Zuführung hervorruft, bewirkt. Die Kammern B und D reduzieren ihr Volumen, die Kammer B um die Kompression zu bewirken und die Kammer D um den Auspuff zu besorgen. Nach Stillsetzen des Läufers 3, 5,6 mit der Schaufel 5» die neben der Schaufel 8 liegt, und der Schaufel 6 neben der Schaufel 7, wird durch Wirkung einer Bewegung im Uhrzeigergegensinn des Verteilers 121 die Umkehrung der Zyklen bewirkt und daher die Explosion in der Kammer ß insofern, als die Kammer 121d sich bei der Öffnung 111 verschiebt, während die anderen Kammern die Zyklen ausführen, die auf die vorher beschriebenen folgen.

Es versteht sich, daß die seheinatischen Zeichnungen nur Beispiele vorgezogener Ausführung der Erfindung zeigen» wobei diese Ausführung in den Formen und Anordnungen variieren kann, ohne deshalb den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.

BAD ORIGINAL

909831/0282

H01392

Wie schon zu Fig. Il ausgeführt, kann man durch Umkehren der Funktionsweise der Vorrichtung nach Fig. 2 erreichen, dal) die Welle fest bleibt und das Gehäuse rotiert, so daß die Vorrichtung die Form eines Motor—Schwungrads annimmt. Außerdem kann die Drehrichtung der Vorrichtung durch cutsprechende Umkehr der Eingriffsvorrichtungen umgekehrt werden, indem diese entsprechend verdoppelt werden und von außen die eine oder die andere in Eingriff gebracht wird.

_ Q —

BAD 0rr.3!NAL

909831/0282

Claims

H01392 P Ik Ul '392.Ί Luigi HAHTOLOZZI, Florenz/Italien Patentansprüche

1. Drehkolben—, Kraft— oder Arbeitsmaschine mit einer feststehenden, ringförmigen Kammer, in der radiale Kolben, die auf zwei ringförmigen, axial hintereinander sitzenden Naben befestigt sind, unabhängig voneinander in einem einzigen Hichtuiigssinne rotieren können und sich abwechselnd derart verschieben, daß, während der eine rotiert, der andere fest bleibt und uci^ekehrt, wobei die beiden Naben konzentrisch zu der ringförmigen Kammer eine zylindrische Kammer für Verteilerschieber bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Naben (3, h) unmittelbar hinter den zugehörigen Kolben (5, 6; J₁ H) rechteckige, zur Verteilerkammer (23) führende Steuer-Öffnungen (9, 10; 11, 12) aufweisen, die von den in entgegengesetztem Sinn zu den Kolben rotierenden Verteilerschieber (21) gesteuert sind, und daß an jede der beiden Naben wechselweise bei jeden Arbeitsspiel in Funktion tretende und die aufeinander abgestimmte Winkeldrehung der rotierenden Teile (3, 4, 21) steuernde Klinken (31, 32) angelenkt sind, die ihrerseits von Steuerkurven (34, 35) an der jeweils anderen Nabe gesteuert sind.

- 10 -

BAD

909831/0282

H01392

2.) Maschine nach Anspruch 1, dadurch itekeimzeichnet, dato der Verteiler zwei entgegengesetzte radiale Sektoren besitzt, in denen jeweils ein Durchgang von begrenzter Avinlceiweite gebildet ist, während zwischen den beiden Sektoren Durchgänge von größerer Weite vorhanden sind, die zur Zuführung bzw, Abführung des Mediums bei der Tiitifrkcit der Maschine als Pumpe bzw. als Motor dienen.

).) Maschine nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß sie als Explosionsmotor ausgebildet ist und koaxial zu dem Verteiler axial abnehmbare Zündmittel montiert sind, die in einer' inneren Explosionskaiuraer des Verteilers wirken.

BAD

909831/0282