DE1576917A1 - Drehkolbenmaschine - Google Patents

Description

TIiIiIlFOKι SlSΤι

. »Αϊ» ITTAHWAtT

DIFL.ING.B. HOLZEB

M. 439

Augsburg, den 19.Januar 1970

Amtl.Az.: P 15 76 917.2-13 Anw. Az.: M. 439

National Research Development Corporation, Kingsgate House, 66-74 Victoria Street, London, S.W.l, England

Drehkolbenmaschine

Die Erfindung betrifft Drehkolbenmaschinen.

Es sind bereits die verschiedensten Arten von Drehkolben-Maschinen bekannt, welche einen in besonderer Weise gestalteten Maschinenrotor aufweisen, der in einem ebenfalls

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besonders ausgebildeten Maschinengehäuse umläuft. Derartige Drehkolbenmaschinen sind im Vergleich zu denüblichen Kolbenmaschinen mit hin- und hergehenden Kolben insofern günstiger, als der dynamische Massenausgleich der Drehkolbenmaschinen wesentlich einfacher ist und Drehkolbenmaschinen außerdem auch weniger bewegliche Teile aufweisen*

Bei allen bekannten Drehkolbenmaschinen macht jedoch die Abdichtung zwischen dem Maschinenrotor und dem Maschinengehäuse Schwierigkeiten und es ist kaum möglich« das Arbeitsmittel an einem unerwünschten Austritt aus der Arbeitskammer zu verhindern und dadurch einen einigermaßen wirtschaftlichen und störungsfreien Betrieb solcher Maschinen sicherzustellen. Die Abdichtung macht insbesondere bei Maschinen Schwierigkeiten, bei welchen die Dichtungen von umlaufenden Maschinenteilen gehalten werden und bei welchen die Dichtungsgleitflächen der außerdem auch noch unter Fliehkrafteinwirkung stehenden Dichtungen über Gehäuseöffnungen hinweggeführt werden müssen.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei Drehkolbenmaschinen die Abdichtung zwischen dem Masohinenrotor und dem Maschinengehäuse durch eine neuartige Maschinenkonstruktion und mittels einfach anzubringender und billiger Dichtungen so vollkommen zu bewirken, daß ein störungsfreier Betrieb bei gutem Maschinenwirkungsgrad sichergestellt 1st.

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Jm Sinne der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Drehkolbenmaschine mit einer in einem Maschinengehäuse gelagerten, über einen Teil ihrer Länge schräg verlaufenden Welle und einem auf diesem schrägen Wellenteil koaxial und drehbar angeordneten, scheibenförmigen Maschinenrotor aus. Eine derartige Drehkolbenmaschine 1st gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinengehäuse einen Ringkanal aufweist, welcher im Maschinengehäuse von sinusförmig gestalteten Seitenwandungen gebildet ist, wobei dieser Ringkanal in bezug auf einen zylindrischen Querschnitt koaxial mit der Welle eine sich abwechselnd verengende und erweiternde Gestalt aufweist und wobei dieser Kanal die Maschinenarbeitskammer bildet, in welche ein ringförmiger, sich am Umfang bzw. in der Nähe des Umfanges des Maschinenrotors befindlicher Teil des Maschinenrofcors hineinragt, daß welter eine Einrichtung vorhanden ist, mittels welcher der Maschinenrotor zu fortgesetzter Umdrehung relativ zu dem Ringkanal gezwungen wird, und daß zwischen diesem Teil des Maschinenrotors und den Seitenwandungen des Ringkanales Abschlüsse gebildet sind, welche die Maschinenarbeitskammer in eine Vielzahl von sich bei Drehung des Maschinenrotors größenmäßig verändernden Räumen unterteilen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einer

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Drehkolbenmaschine nach der Erfindung laufen die Maschinen welle und der Maschinenrotor mit verschiedenen Drehzahlen um und das Verhältnis zwischen diesen Drehzahlen beträgt

^ω10 " N

U^₀ die Maschinenwellendrehzahl,

cJgj die Relativdrehzahl des Maschinenrotors mit

Bezug auf die Maschinenwelle und N die Anzahl der Maschinenwellenumläufe während jeweils einer vollständigen Maschinenrotorumdrehung

bedeuten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine laufen der Maschinenrotor und das Maschinengehäuse mit verschiedenen Drehzahlen um und die Drehzahlen der umlaufenden Teile der Maschine erfüllen folgende Formel:

l·¹ ±

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u;₁₀ die Maschinenwellendrehzahl, ix>2i die Relativdrehzahl des Maschinenrotors mit

Bezug auf die Maschinenwelle, cd die Maschinengehäusedrehzahl als unveränderlicher

Faktor der Maschlnenwellendrehzahl und N die Anzahl der Maschinenwellenumläufe während jeweils einer vollständigen Masohinenrotorumdrehung

bedeuten«

Durch diese Merkmal· 1st gemäß der Erfindung sichergestellt, daß bei jedem Arbeltsspiel der Masohinenwelle sich die gleichen Verhältnisse zwischen den Dichtflächen des Maschinengehäuse-Rtngkanales und des Masohinenrotors wiederholen, so daß die geometrischen Abmessungen des Masohlnengehäuses und des Maschinenrotors sich jeweils nach Weitersohreiten um einen 1/N-ten Teil des Maschinenrot orumfanges sich wiederholen können«

Gemäß der Erfindung sind außerdem Ein- und Austrittsöffnungen für das Arbeitsmittel vorgesehen, welche

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vorzugsweise relativ zum Maschinengehäuse-Ringkanal feststehend und so angeordnet sind, daß sie durch den umlaufenden Maschinenroter geöffnet bzw· geschlossen werden·

Durch Änderung der Anbringungsstellen dieser Durchtrittsöffnungen entweder mit oder ohne gleichzeitige Änderung der Maschinenrotor- und der Maschinengehäuse-Ringkanalkonstruktion kann die erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine so gestaltet werden« daS sie entweder als Zweitakt-Verbrennung skr aft maschine, als Viertakt -Verbrennungskraftmaschine j, als Pumpe oder als kombinierte Verbrennungskraftmaschine .und Pumpe arbeitet·

Verschiedene Ausftihrungsformen der erflndungsgeraäßen Drehkolbenmaschine werden nunmehr anhand der anliegenden Zeichnungen in ihren Einzelheiten beispielsweise beschrieben· In den Zeichnungen stellen dar:

FIg* 1 einen schematischen Axialschnitt durch

grundlegende Teile einer erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine«

Fig. 2 in gleioher Ansicht einen Maschinenteil

der In Fig. 1 gezeigten Anordnung« welch* einige zusätzliche Einzelheiten

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der erfindungsgemäßen Maschinenkonstruktion verdeutlicht,

Fig. 3 eine Schemaskizze, welche die

bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung auftretenden kinematischen Verhältnisse verdeutlicht,

die Fig. 4

und 5 schematische Axialschnitte durch

eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehkolben-Brennkraftmaschine in zwei verschiedenen Arbeitsphasen,

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht

des Maschinenrotors der in den Flg. 4 und 5 dargestellten Brennkraftmaschine,

die Fig. 7a

bis 7f abgewickelte Zylinderschnitte

durch die Arbeitskammer der in den Fig. 4 und 5 dargestellten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in jeweils sechs aufeinanderfolgenden Arbeitsphasen des Arbeitsspieles dieser Maschine,

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1 δ 7 Ii 9 1

Fig. 8 einen schematischen Axialschnitt durch

eine andere Ausführungsform einer Drehkolben-Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung,

die Fig. 9a

und 9c abgewickelte Zylinderschnitte durch

die Arbeitskammer der in Fig. 8 dargestellten Brennkraftmaschine in drei aufeinanderfolgenden Arbeitsphasen des Arbeitsspieles dieser Maschine,

die Fig. 10a

bis 1Of abgewickelte Zylinderschnitte durch

die Arbeitskammer einer erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe in jeweils sechs aufeinanderfolgenden Arbeitsphasen des Arbeitsspieles dieser Pumpe,

die Fig. 11

und 12 schematische Axialschnitte durch

eine weitere Ausführungsform einer Drehkolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung in jeweils zwei verschiedenen Arbeitsphasen des Arbeitsspieles, wobei

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I S 7 (i il 1

der in Fig. 12 gezeigte Axialschriitt gegenüber dem in Fig. 11 gezeigten Axialschnitt um 90° um die Maschinenmitte !achse gedreht ist, und

die Pig. IjJa

bis l_5f abgewickelte Zyilndersehnitte durch

die Arbeitskammer der la den Fig. Lind 12 gezeigten Drehkolben-Hrennkraftmaschine längs der äußersten Maschinenrotor-Mantellinie und in sechs aufeinanderfolgenden Arbeltsphasen des Arbelfesspieles dieser Brennkraftmaschine.

Etei der in Fig. 1 der Zeichnungen schematiseh dargestellten erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Maschinenwelle in einem gehäusefesten Lager 2 gelagert, welche einen mit Bezug auf den Hauptteil der Welle schräg verlaufenden Hellentell j5 aufweist, wobei die Mittellinien des WellenhatiptteiLes 1 und diesen schräg verlaufenden Willenteiles j5 zusammen einen Winkel *. einschließen. Auf dem schräg verlaufenden Wellenteil 3 ist ein Rotor in Form einer Scheibe mittels eines Lagers 5 drehbar derart gelagert, daß die Hohlachse dieser iJchelbe 4 mit Bezug auf diesen schräg verlaufenden Wellenteil j5 stets die gleiche Richtung beibehält. Das

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ίο

Lager 5 gestattet also, daß die Scheibe 4 frei um den geneigten Wellenteil '} der Maschinenwelle 1 rotieren kann.

Es sei für den Augenblick angenommen, daü das Lager 5 festgesetzt sei, d.h. daß der WellenteLl 5 und die Scheibe ^l\ fest miteinander verbunden seien und folglich die Scheibe 4 wie eine Taumelscheibe umlaufe. Da sowohl die Scheibe K als auch die Welle 1 mit dem Wellenteil j5 umlaufen, beschreibt - bezogen auf ein Gehäuse 6 - der Scheibenrand bzw. Jeder beliebige Punkt dieses Scheibenrandes innerhalb einer die Mittellinie der WeILe 1 enthaltenden Ebene eine hin- und hergehende Bogenbewegung, obwohl in Wirklichkeit alle diese Punkte des Scheibenrandes mit Bezug auf die Mittellinie der Welle 1 konzentrische Kreise beschreiben, die in achssenkrechten Ebenen au dieser Mittellinie liegen.

Wird andererseits das Lager 5 zur Drehung freigegeben und wird die Welle 1 in Umdrehung versetzt und gleichzeitig die Scheibe 4 an einer Umdrehung gehindert, so fUhren alle Punkte des Schelbonrandes nur noch die genannte hin- und hergehende Bogenbewegung innerhalb der die Mittellinie der Welle 1 enthaltenden Ebene aus.

Durch Wahl einer geeigneten Relatlvdrehzahl zwischen den

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1 δ 7 fi 9 1 11

genannten Teilen kann erreicht werden, daß die genannten Punkte des Scheibenrandes einerseits auf kugelmantelförmigen, zur Mittellinie der Welle 1 konzentrischen Bahnen umlaufen und andererseits innerhalb dieser Hahnen eine sinusförmige hin- und hergehende Bewegung ausführen.

Ea kann also mit anderen Worten erreicht werden, daß die innerhalb des Gehäuses 6 befindliche Scheibe 4 bei ihrem Umlauf einen kugelsektorförmigen Bereich bestreicht.

An einer ödte der Scheibe 4 ist ein kugelmanteiförmiger Ringausatz 7 angebracht, welcher mit einem entsprechend Luiill- '^«3 f?5r'^! ! ^;i Teil 8 des Gehäuses 6 in der Weise zusammenwirkt, daß von dem vorgenannten kugel sektorf8rmigen Bereich, welcher von der Scheibe H bei ihrem Umlauf besti'ichen wird, ein bestimmter, innerhalb des Hingansatzes 7 gelegener Teilbereich abgeteilt wird.

Aufgrund der soeben dargelegten Zusammenhänge können also jeweils auf der gleichen Scheibenseite gelegene Punkte Jeweils In engster Nachbarschaft zu einer Begrenzung des von der Scheibe bestrichenen Hohlkugelbereiches gehalten und folglich auch eine Dichtung 9 vorgesehen sein, welche den von dem Ringansatz 7 abgeteilten hohlkugelförmigen Ringraum

-U-

^0098/'^8/0336 WORKHNM,

umfangsmäßig unterteilt. Werden also zwei oder mehr solche Dichtungen 9 vorgesehen, so kann der erwähnte Ringraum in eine entsprechende Anzahl von Räumen unterteilt werden und diese Räume erfahren während der Drehung der Welle 1 zyklische Volumenänderungen.

Eine notwendige Voraussetzung für die Anwendung des soeben im einzelnen erläuterten erfindungsgemäßen Prinzips auf formschlüssig nach dem Verdrängerprinzip arbeitende Maschinen ist, daß diese zyklischen Volumenveränderungen genau reproduziert werden, da bei Diskrepanzen zwischen den Arbeitsspielen der Welle und denjenigen der Scheibe diese Dichtungen 9 mit Bezug auf das Gehäuse 6 nicht die vorgeschriebenen Bahnen durchlaufen. Mit anderen Worten: Die Scheibengeometrie muß sich jeweils auf jedem 1/N-ten Teil ihres Umfanges wiederholen, wenn N die Zahl der Wellenumläufe je Scheibenumlauf darstellt.

Wird die Relativdrehzahl der Scheibe 4 zur Welle mit <'~ pi bezeichnet, u nd wird die Drehzahl der Welle selbst mit ^I₀ bezeichnet, so muß, damit die erwähnte Wiederholung der Scheibengeometrie je Wellenumdrehung eingehalten wird, folgende Gleichung erfüllt sein:

(D.

- 12 -O O 9 8 A 8 / O 3 3 6 ^ original

Dreht sich auch das Gehäuse 6 mit einer Drehzahl u welche einen unveränderlichen Paktor der Drehzahl ^i₀ darstellt, um die Wellenachse, so nimmt dieser Ausdruck die Form

Von grundsätzlicherem Interesse ist jedoch, daß das Verhältnis ί^,,,/όι ,_Q so gewählt wird, daß die diesem Verhältnis entsprechenden Maschinen ein in sich ausgeglichenes Schwingungssystem darstellen. Es ergibt sich, daß das auf dem geneigten Wellenteil J5 befindliche Lager 5 keine Trägheitskräfte zu Übertragen braucht und die Gesamtmaschine mit hoher Drehzahl betrieben werden kann, als würde die Anordnung umlaufmassenmäßig ausgeglichen sein, d.h. es treten keinerlei Schwingungen auf, wenn folgende Bedingung erfüllt wird:

10 ¹A

»-cos·.. ( I --i ] (3),

- 13 009 848/0338 ^BAD

15769V/

¹J. das Trägheitsmoment der Scheibe um ihre Polarachse und

I. das Trägheitsmoment des Maschinenrotors um irgendeine zur Polarachse normale Achse bedeuten.

Die Bedingungen (1) und (2) sind absolute Bedingungen, d.h. sie können nicht frei gewählt werden, weil sonst im erstgenannten Falle kein inneres Gleichgewicht der Anordnung erzielt werden kann. Bei stillstehendem Maschinengehäuse 6 kann jedoch ein Kompromiß in der Weise erzielt werden, daß, wenn Gleitdichtungen verwendet werden, welche an jeder Seite des Maschinenrotors zwei Maschinenkammern abteilen (d.h., daß N = 2 ist), ein scheibenförmiger Maschinenroter verwendet wird (d.h. IjJl* = -g) und der Winkel zwischen der Mittellinie der Maschinenwelle 1 und derjenigen des schrägliegenden Kurbelzapfens 3 dieser Welle klein (d.h. der Wert cosi-l) ist.

Eine solchermaßen aufgebaute erfindungsgemäße Maschine wird im Zuge der nachstehenden Darlegungen als "Zweitaktmaschine" bezeichnet und ist im Hinblick auf den Massenausgleich als günstigste Lösung der erfindungsgemäßen Maschine anzusehen.

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Erfindungsgemäße Maschinen mit drei Arbeitskammer^!, die jeweils durch in gleichen Umfangsabständen angeordnete Maschinenrotordichtungen abgeteilt werden, werden im Zuge der nachstehenden Darlegungen als "Viertaktmaschinen" bezeichnet. Die bei solchen Maschinen zur Hervorrufmg der innerhalb eines feststehenden Gehäuses stattfindenden oszillatorischen Bewegungsvorgänge des Rotors erforderlichen größeren Momentenwerte sind insofern zulässig, als derartige Maschinen verhältnismäßig einfache Vorkehrungen für den Einlaß bzw. den Auslaß des Arbeitsmittels in die-bzw. aus der Maschine gestatten, die infolgedessen in ihrem Aufbau vereinfacht wird.

Die dann noch verbleibenden Restmomente können vollständig durch an entgegengesetzten Wellenenden angeordnete Massen ausgeglichen werden. Weil diese Massen so verteilt sind, daß sie ein großes Massenmoment haben und nur ein Teil der Wechselmomente ausgeglichen zu werden braucht, können diese Massen im Vergleich zur Scheibenmasse ganz klein gehalten werden. Ein solcher Massenausgleich wird durch den schräg verlaufenden Wellenteil 3 insbesondere dann unterstützt, wenn dieser großen Durchmesser hat und kurzer als sein Durchmesser ist.

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Pig. 2 der Zeichnungen zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, mittels welcher der Scheibe 4 eine drehschwingungsartige Bewegung erteilt werden kann. Wie ersichtlich, ist der Rand des kugelmantelförmigen Ringansatzes 7 der Scheibe 4 mit einem Zahnkranz 10 versehen, in welchen der Zahnkranz eines fest angeordneten Zahnrades 11 eingreift, welch letzteres koaxial zur Maschinenwelle 1 angeordnet ist. Wird die Maschinenwelle gedreht, so kommen die Zähne des Zahnkranzes 10 nacheinander in Eingriff mit denjenigen des Zahnkranzes des Zahnrades 11 und auf diese Weise wird der Scheibe 4 eine Drehbewegung erteilt, deren Winkelgeschwindigkeit einerseits durch die Drehzahl der Welle 1 und andererseits durch das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnkranz 10 und dem Zahnkranz des feststehenden Zahnrades 11 bestimmt ist.

Die oben dargelegten Zusammenhänge sind in Fig. J5 der Zeichnungen in Form eines Diagrammes kinematisch dargestellt, in welchem der Bezugsbuchstabe Z eine der Mittellinie der Maschinenwelle 1 entsprechende feste Richtung bezeichnet, der Bezugsbuchstabe K die Mittellinie der Scheibe 4 und damit auch diejenige des schräg verlaufenden Teiles 3 der Maschinenwelle 1 und der

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Bezugsbuchstabe ^!_j das Momentandrehzentrum bzw. den Eingriffspunkt der beiden Zahnkränze bezeichnet und der Winkel .; den von der Scheibenmittellinie einerseits und diesem Momentandrehzentrum andererseits eingeschlossenen Winkel bezeichnet.

Durch jeweils verschiedene Wahl der Kombinationen der Winkel *. und ß können jeweils verschiedene Bewegungsvorgänge erzeugt werden. Eine gewöhnliche Drehung um die Symmetrieachse erfolgt beispielsweise dann, wenn

v. = ο' = 0 ist, während ein langsames Kreisen dann erreicht wird, wenn der Wert ß - 0 1st, während die erforderliche drehende-schwingende Bewegung erzielt wird, wenn/) ^N- α ist.

Bei der in Fig. 2 der Zeichnungen gezeigten erfindungsgemäßen Anordnung kann eine Änderung der Drehzahl der Scheibe 4 daduroh erzielt werden, daß das Zahnrad 11 in einem bestimmten Drehzahlverhältnis zur Drehzahl der Maschinenwelle 1 in Umlauf versetzt wird, was beispielsweise dadurch geschehen kann, daß zwischen die Maschinenwelle 1 und das Zahnrad 11 ein Vorgelege geschaltet wird.

Es 1st wesentlich, daß die Soheibe k mit in bezug auf

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die Maschinenwelle 1 negativer Winkelgeschwindigkeit umläuft. Beispielsweise läuft die Scheibe 4 in gleicher Drehrichtung, jedoch mit niedriger Drehzahl als die Maschinenwelle 1 um.

Die in Fig. 4 der Zeichnungen dargestellte Drehkolben-Brennkraftmaschine nach der Erfindung stellt eine Zweitaktmaschine dar und weist ein Maschinengehäuse 21 auf, in welchem eine Maschinenwelle 22 gelagert ist, die einen schrägstehenden mittleren Wellenzapfen 23 aufweist, Die Schräge dieses Wellenzapfens 23 ist mit Bezug auf die Maschinenwelle 22 so gewählt, daß die Mittellinien der Welle und des Wellenzapfens sich unter einem bestimmten Neigungswinkel schneiden. Auf dem Wellenzapfen 23 ist ein Sfeelrollenlager 24 befestigt, welches einen Maschinenrotor hält, der infolgedessen unabhängig von der Maschinenwelle 22 umlaufen kann. Dieser Maschinenrotor weist einen Nabenteil 25 und einen Umfangsteil 26 auf, die miteinander durch einen ringförmigen Stegteil 27 verbunden sind, welcher zwischen dem Nabenteil 25 und dem Umfaigsteil 26 des Maschinenrotors radial nach außen ragt. Der Stegteil 27 ist in Umfangsrichtung so geformt, daß er mit Bezug auf die Maschinenrotor-Mittelebene im Verfolg eines Viertels seines Umfanges sich zwischen den in Flg. 4 gezeigten, um 18O° gegeneinander versetzten Stellen bis zu den

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jenseits dieser Ebene gelegenen entsprechenden, in Fig. 5 dargestellten Stellen erstreckt, wobei diese Viertelsumfangsstrecke den Betrag darstellt, um welchen die Darstellung der Pig. 5 der Zeichnungen gegenüber der Darstellung in Fig. 4 um die Mittellinie der Maschinenwelle 22 gedreht ist. Diese Form des Stegteiles 27 des Maschinenrotors ist in ihren Einzelheiten aus Fig. 6 der Zeichnungen ersichtlich, in welcher sich der Rotor in der gleichen Betriebsstellung wie in Fig. ^l\ befindet und in welcher der Stegteil und weitere Teile innerhalb des Stegteiles mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Zwei diametral entgegengesetzt zueinander angeordnete Nasen, von welchen eine Nase 120 in Fig. 6 dargestellt ist, verlaufen mit Bezug auf das Stegteil radial auf einer Seite desselben. Zwei weitere Nasen 121, 122, welche jeweils rechtwinkelig versetzt gegenüber den beiden genannten Nasen angeordnet sind, sind in gleicher Weise jeweils auf der anderen Seite des Stegteiles 27 gebildet. Diejenigen Teile der Seiten des Stegteiles, welche sich jeweils zwischen diesen Nasen befinden, sind derart geformt, daß bei im Gehäuse rotierenden Rotor mindestens während bestimmter P;asen der Rotation zwischen diesen Teilen und den Seitenwänden des Gehäuses ein Spiel bzw. ein Luftspalt austritt und daß das Volumen der auf diese Weise

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gebildeten Räume sich während der Umdrehung des Rotors ändert, was im folgenden noch näher beschrieben ist. Unter weiterer Bezugnahme auf die Darstellung in Fig. bilden die Umfangsaußenflachen des Nabenteiles 28, 29 des Maschinenrotors beiderseits des Stegteiles 27 jeweils Teile von Kugelmänteln und der Stegteil selbst liegt innerhalb eines Ringkanales des Maschinengehäuses, wobei seitliche Wandungen 30 bzw. 31* welche diesen Kanal bilden, in Umfangsrichtung sinusförmig und an der mit Bezug auf Fig. 4 unteren Gehäuseseite weiter voneinander entfernt sind als an der in der gleichen Figur dargestellten Oberseite des Gehäuses. Infolgedessen ist gemäß der Darstellung in Fig. 4 der Zeichnungen das Spiel zwischen den Ringkanalwandungen 30 bzw. 31 und dem Stegteil 27 des Maschinenrotors am kleinsten. Ein abgewickelter Zylinderschnitt durch diesen Ringkanal zeigt infolgedessen einen sich abwechselnd verengenden und erweiternden Querschnitt, dessen größte Breite in Fig. 4 unten bei E-E und dessen geringste Breite in der gleichen Figur oben bei F-F angedeutet ist. Die Kugelflachen des Nabenteils wirken mit entsprechenden Hohlkugelflächen des Maschinengehäuses 32, 33 zusammen, die jeweils beiderseits des erwähnten Ringkanales angeordnet sind, und der Umfangs-

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teil 2β des Maschinenrotors ist mit Hohlkugelflächen 34, versehen, die zu denjenigen des Rotor-Nabenteils konzentrisch sind und mit Kugelflächen 36, 37 des Maschinengehäuses zusammenwirken.

Sich in Umfangsrichtung erstreckende nachgiebige Ringdichtungen 38, 39 sind in entsprechenden Nuten der Hohlkugelflächen 32, 33 beiderseits des genannten Rlngkanales untergebracht und ähnliche Ringdichtungen 40, sind in entsprechenden Nuten der Kugelflächen 36 und des Maschinengehäuses angeordnet. Im Maschinengehäuse sind außerdem Gasdurchtrittsoffnungen 42, 43 angeordnet, die mit dem Ringkanal in der Nähe seiner breitesten Stelle Verbindung haben und beiderseits seiner achssenkrechten Mittelebene angeordnet sind. Der Umfang des Maschinenrotor-Umfangsteiles weist wiederum eine Kugelmantelform auf und an der so gebildeten kugeligen Oberfläche des Maschinenrotor-Umfangsteiles liegt wiederum eine Ringdichtung 44 an, die in einer Nut einer entsprechenden Ringwandung 45 des Maschinengehäuses untergebracht ist. Am linken Ende der Maschinenwelle 22 ist ein Zahnrad 46 befestigt, welches über ein Untersetzungavorgelege 48, 49, 50 ein Kegelrad 47 antreibt.

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Am Rotor-Nabenteil ist ein Kegelzahnkranz 51 gebildet, der schräg in das Kegelrad 47 eingreift, so daß eine Drehung der Maschinenwelle eine Drehung des Maschinenrotors in gleichem Drehsinn und mit halber Drehzahl bewirkt.

In radialer Richtung sich erstreckende Gleitdichtungen sind in den Nasen des Maschinenrotor-Stegteiles angeordnet und liegen an den beiden Seitenwandungen des Maschinengehäuse Ringkanales an. An der rechten Seite des Maschinenrotor-Stegteiles sind zwei einander diametral gegenüberliegend angeordnete solche Dichtungen 52, 53 vorgesehen und an der linken Seite des Maschinenrotor-Stegteiles sind ebenfalls zwei solcher Dichtungen 54, 55 einander diametral gegenüberliegend derart angeordnet, daß sie mit Bezug auf die erstgenannten Dichtungen in Rotorumfangsrlchtung um 90° versetzt sind.

Bei Drehung der Maschinenwelle 22 beschreibt der Wellenzapfen 23 und das auf ihm gelagerte Lager 24 eine kegelige Bahn um die Maschinenwelle herum, wobei die Spitze des Bahnkegels im Schnittpunkt der Mittellinie des Wellenzapfens 23 mit der Mittellinie der Maschinen-

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welle 22 liegt. Gleichzeitig bewirkt das Kegelrad 47 eine Drehung des Maschinenrotors auf dem Kegelrollenlager 24, wobei der Zahneingriffspunkt des Kegelrades 51 in einem bestimmten Drehzahlverhältnis zur Drehzahl der Maschirie^wel.¹ * um diese herum wandert.

Auf Grund der oben im einzelnen dargelegten Verhältnisse folgen die GIeitdichtungen 52, 53, 54 und 55 sinusförmigen Umlaufbahnen derart, daß sie stets in Berührung mit den innen zugeordneten Wandungen des Ringkanales des Maschinengehäuses bleiben.

Diese Bewegung des Maschinenrotors und der Gleitdichtungen kann anhand der Fig. 7a bis 7f der Zeichnungen gut verfolgt werden, welche einen abgewickelten Zylinderschnitt durch den Maschinenrotor-Stegteil und die beiden Seiten des Ringkanales jeweils in verschiedenen Bewegungsphasen der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine darstellen und in welchen die Maschinenrotorbewegung von links nach rechts erfolgt. Die in Fig. ja. angegebenen Stellen E-E und P-P entsprechen den diametral einander gegenübergelegenen Stellen gleicher Bezeichnung in Fig. 4. Die Fig. 7b bis jf geben jeweila aufeinanderfolgende Stellungen

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der genannten Teile wieder, wobei jeweils um 30° fortschreitende Drehstellungen des Maschinenrotors jeweils um 60° fortschreitenden Drehstellungen der Maschinenwelle entsprechen, d.h. die in den Pig. 7b bis 7f dargestellten Betriebszustände entsprechen jeweils einer Maschinenwellendrehung um 60°, 120°, l80°, 24-0° und 300° mit Bezug auf die in Fig. 7a gezeigte Stellung. Die in Fig. 7d angegebenen Stellen Q-Q und H-H entsprechen den in gleicher Weise bezeichneten Stellen der Fig. 5 der Zeichnungen, welche denjenigen Betriebszustand zeigt, gemäß welchem sich die Maschinenwelle um l80° mit Bezug auf die in Fig. 4 dargestellte Stellung gedreht hat, während sich der Maschinenrotor in der in Fig. 5 gezeigten Stellung mit Bezug auf die in Fig. 4 gezeigte Stellung um 90° gedreht hat. Aus den Zeichnungen ist außerdem die gegenseitige Relativbewegung der Stirnflächen des Maschinenrotor-Stegteiles mit Bezug auf die Wandungen des Maschlnengehäuse-Hlngkanales ersichtlich.

Aus den Fig. 7a bis 7f ist In Verbindung mit Fig. 4 der Zeichnungen ersichtlich, daß ein zwischen den beiden Dichtungen 52 und 53* der Vorderfläche des Maschinenrotor-Stegteiles und der dieser gegenüberliegenden

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Seitenwandung des Maschinengehäuse-Ringkanales 31 gelegener Raum A mit fortschreitei der Rotordrehung aus der in Pig. 7a gezeigten Stellung in die in Pig. 7d gezeigte Stellung fortschreitend volumenmäßig kleiner wird, bis er in der letztgenannten Stellung so gut wie nicht mehr vorhanden ist, da in dieser Stellung die zwischen den genannten Dichtungen 52 und 53 gelegene Stirnfläche des Maschinenrotor-Stegteils an der ihr gegenüberliegenden Seitenwandung des Maschinengehäuse-Ringkanales fast unmittelbar anliegt. Eine Weiterdrehung des Maschinenrotors in dem in den Pig. 7e und 7f angegebenen Drehsinn bewirkt eine Wiedervergrößerung dieses Raumes, dessen weitere Raumveränderung sich wiederum in gleicher Reihenfolge in der in den Pig. 7a bis 7f bezüglich des Raumes B angegebenen Weise vollzieht. In gleicher Weise beginnt ein in Fig. 7a eigentlich noch nicht vorhandener Raum C sich in der aus Fig. 7b ersichtlichen Weise zu vergrößern, wenn der zwischen den Dichtungen 5^ und 55 gelegene Maschinenrotor-Stegteil sich von der linken Seitenwandung 350 des Maschinengehäuse-Ringkanales wegbewegt und dieser Raum vergrößert sich fortschreitend in dem Maße, in welchem der Masohinenrotor in die in Fig. 7f gezeigte Stellung weitergedreht wird, wonach dieser Raum sich wiederum in der Weise weiterverttaderfc, wie dies in den Fig. 7a bis 7f

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bezüglich eines Raumes D angegeben ist.

Hat der Maschinenrotor mit Bezug auf die Maschinenwelle die in Pig. 4 der Zeichnungen angegebene Neigung, so hat sich der unten gelegene Teil des Maschinenrotor-Umfangsteiles nach rechts bewegt und liegt nicht mehr an der Wandung 30 des Maschinengehäuse-Ringkanales an, so daß nunmehr dieser Bereich des Ringkanales zum Gasdurohtrittskanal 42 offen ist und aus diesem Kanal Gas in den Raum D so lange eintreten kann, bis der Maschinenrotor wieder mit Bezug auf die Maschinenwelle eine Neigung einnimmt, in welcher der Maschinenrotor-Urofangsteil 26 wieder in Anlage mit dem unteren Teil der Dichtung 40 kommt, d.h. bis die in F.'.g. 7d gezeigte Stellung wieder erreicht ist. In dieser Stellung wird das in den Raum D eingeströmte und darin enthaltene Gas nunmehr in dem Maße verdichtet, in welchem der Raum D sich verkleinert. In dem Maschinenrotor-Stegteil ist ein Überströmventil 56 angeordnet, welches so eingestellt ist, daS es bei einem bestimmten, im Raum D herrschenden Gasdruck öffnet, was in der in Fig. 7e gezeigten Maschinenrotorsteilung der Fall ist, unddem im Raum D befindlichen Gas gestattet, in den Raum B überzuströmen. Dieser Vorgang wird dadurch unter-

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stützt, daß sich der Raum D weiter verkleinert. Bei Betrachtung der Fig. 7a muß unterstellt werden, daß das genannte Gasvolumen bereits in den Raum A enthalten ist und der in diesem Raum herrschende Gasdruck das Überströmventil 56 wieder auf seinen Sitz zurückgedrückt hat.

In Abwandlung der soeben beschriebenen Anordnung eines gasdruckgesteuerten Überströmventils kann selbstverständlich auch ein durch mechanische Mittel, beispielsweise also ein durch einen Nockenring gesteuertes Überströmventil vorgesehen sein. Eine fortschreitende Drehung des Maschinenrotors in die in Fig. 7b gezeigte Stellung hat eine weitere Gasverdichtung zur Folge. Eine im Maschinengehäuse gebildete Brennkammer 57 hat Verbindung zu einer durch die Vorderwandung 31 des Maschinengehäuse-Ringkanales führenden Öffnung, so daß, wenn der Maschinenrotor die in Fig. Jc gezeigte Stellung erreicht hat, das verdichtete (Jas in die Brennkammer einzuströmen beginnt.

In der in Fig. 7d gezeigten Rotorstellung befindet sich eigentlich das ganze verdichtete aas in der Brennkammer, so daß an diesem Punkt das (Jas in herkömmlicher Weise gezündet werden kann. Da sich nunmehr der Raum A wieder vergrößert, strömt das nach der Zündung expandierende aas

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in diesen Raum hinein und leistet dabei mechanische Nutzarbeit auf den Maschinenrotor, vrelohe über das Lager und den Wellenzapfen 23 auf die Maschinenwelle 22 tibertragen wird. Das in der in Pig. 7a gezeigten Stellung im Raum B enthaltene expandierende Gas kann aus diesem Raum dann ausströmen, wenn der Raum B die in Fig. 7b gezeigte Stellung erreicht hat, in welcher der Maschinenrotor-Umfangsteil 26 sich nach links von dem unteren Teil der Dichtung 39 wegbewegt hat, so daß der Auslaßkanal 43 Verbindung mit dem Raum B bekommt und das in diesem Raum enthaltene verbrannte Gas über den Auslaßkanal zum Auspuff der Maschine austreten kann. In diesem Zusammenhang ist auch Pig. 5 der Zeichnungen von Bedeutung. Die nun wiederum erfolgende Öffnung des Überströmventils 56 hat zur Folge, daß vom Raum D verdichtetes Gas in den Raum B einströmt, wodurch die Ausspülung der Abgase aus diesem Raum vervollständigt wird, wonach der Abgaskanal wiederum durch den Maschinenrotor-Umfangsteil 26 abgedeckt wird.

In Fig. 8 der Zeichnungen ist eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehkolben-Zweitaktmaschine dargestellt, deren Maschinenrotor wiederum in der zuvor beschriebenen Weise auf einer Maschinenwelle

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angeordnet und in gleicher Weise angetrieben ist, wobei auch im vorlegenden Pail der Maschinenrotor wiederum einen Nabenteil 6l aufweist, von welchem ein Maschinenrotor-Stegteil 62 in radialer Richtung absteht, der wiederum in der zuvor beschriebenen Weise im Querschnitt sinusförmig gestaltet ist. Der Maschinenrotor wird auch bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine wiederum von einem Maschinengehäuse 63 umschlossen, doch weist der Maschinenrotor bei dieser Maschinenkonstruktion keinen Maschinenrotor-Umfängsteil auf, sondern die Umfangsfläche des Maschinenrotor-Stegteiles liegt mit einem gewissen Arbeitsspiel einer hohlkugelmantelförmigen Innenfläche des Maschinengehäuses gegenüber, welche einen Teil des zuvor beschriebenen Maschinengehäuse-Ringkanales bildet. Die kugelmantelfÖrmige Maschinenrotrr-Umfangsflache ist mit einer Ringdichtung versehen, die radial nach außen ragt und an der hohlkugelmantelförmlgen Innenfläche des Masohlnengehäuses anliegt und so verhindert, dafl Gas von einer Seite des Maschinenrotor-Stegteiles zur anderen Seite desselben übertritt. Dichtungsstreifen 65$ 66 erstrecken sich an der rechten Stirnfläche des Maechinenrotor-Stegteiles in radialer Richtung vom Masohinenrotor-Nab#nt#il nach außen und

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sind an diametral einander gegenüberstehenden Stellen des Maschinenrotors angeordnet. Sie liegen an der rechten Stirnwandung des Maschinengehäuse-Ringkanales an. Gleiche Dichtungen 68, 69, die insbesondere in den Pig. 9a bis 9o der Zeichnungen ersichtlich sind, befinden sich an der linken Seite des Maschinenrotor-Stegteiles und sind wiederum um 90° gegenüber den soeben erwähnten anderen Dichtungen versetzt angeordnet. Sie liegen an der linken Innenwandung 70 des Maschinengehäuses an. An jeder Seite der Vertikalebene, in welcher die Vfellenachse liegt, des Maschinengehäuses sind öffnungen 71, 72 angeordnet, von welchen beiden Offnungen nur die öffnung 71 in Fig. 8 dargestellt ist. Diese öffnungen liegen außerdem symmetrisch mit Bezug auf die Mittellinie des Umfangs-Ringkanales und bilden Gaseinlaß- und Gasau&laßöffnungen, über welche wiederum Gas in den bzw. aus dem genannten Ringkanal eintreten bzw. austreten kann.

Die Bewegung des Maschinenrotors und der daran angebrachten Dichtungen ist für diesen Fall in den Fig. 9a bis 9c der Zeichnungen dargelegt, welche wiederum abgewickelte Zylinderschnitte der In Flg. 8 dargestellten Konstruktion bei jeweils um 120° weitergedrehter Masohinenwelle zeigen und in welchen die Stellen K-K und L-L den

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in Fig. 8 in gleicher Weise bezeichneten Stellen entsprechen.

Die Gaseintrittsöffnung 71 ist so lange zum Raum M hin offen, bis sie aufgrund der Weiterdrehung des Maschinenrotors in die in Fig. 9b gezeigte Stellung abgedeckt ist, wonach die Gasverdichtung beginnt, die so lange weitergeht, bis die Dichtung 68 über die Verbindungsöffnung 73 einer in der Wandung 70 angeordneten Brennkammer 7^ hinweggestrichen ist, was aus Fig. 9c ersichtlich ist. Eine weitere Drehung des Maschinenrotors bewirkt eine Verkleinerung des Raumes M, die so lange anhält, bis das ganze in diesem Raum enthalte!e verdichtete Gas einen Verdichtungsgrad erreicht hat, bei welchem die Zündung stattfinden kann. Das gezündete und expandierende Gas gelangt in den sich vergrößernden Raum N und leistet dabei auf den Maschinenrotor Nutzarbeit, was sich so lange fortsetzt, bis die Auslaßöffnung 72 freigegeben wird. Bei dieser Maschinenkonstruktion ist also kein Überströmventil und auch keine Überströmöffnung vorgesehen, so daß sioh an beiden Seiten des Maschinenrotor-Stegteiles jeweils gleiche Vorgänge vollziehen. Aus diesem Gründe muß auch in der Maschinengehäuse-Ringkanalwandung eine weitere Verbindungsöffnung 75 vorgesehen sein, die

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zu einer weiteren Brennkammer 76 führt. Bei dieser Konstruktion einer erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine ist es von Vorteil, wenn das einströmende Gas zuvor aufgeladen wird. Eine gute Spülung wird dadurch erzielt, daß jeweils der Gasaustritt aus einer Kammer bereits beginnt, bevor die jeweils andere Kammer vom Gasaustritt abgeschlossen wird.

Die Anordnung der Gaseintritts- und austrittsöffnungen kann insofern abgewandelt werden, daß die Gasladung über einen Durchlaß in den Kugelflächen des Maschinenrotor-Nabenteiles zu- und abgeführt wird, so daß von der in diesem Falle nützlichen Fliehkraftwirkung Gebrauch gemacht werden kann.

Gemäß einer weiteren Abwandlung der in Fig. 8 der Zeichnungen gezeigten Maschinenkonstruktion können die genannten Ein- und Auslaßöffnungen auch so angeordnet sein, daß die Maschine als Pumpe arbeitet, sofern der Mascinenrotor durch eine äußere Antriebsquelle in Umlauf versetzt wird.

Die Arbeitsfolge einer in dieser Weise als Dreh-

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1 δ 7 ei 91 M

kolbenpumpe wirkenden erfindungsgemäi3en Drehkolbenmaschine ist in den Fig. 10a bis 1Of der Zeichnungen dargelegt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Einlaßöffnungen 8l, 82 in den Stirnwandungen 8j5* 84 eines wiederum in erfindungsgemäßer Weise sich abwechselnd verengenden und erweiternden Maschinengehäuse-Ringkanales gebildet und sie liegen jeweils mit Bezug auf eine mittlere Stelle des sich erweiternden Teiles dieses Maschinengehäuse-Ringkanales einander gegenüber, wobei ihre gegenseitige Lage auf den Maschinenrotor bezogen ist. Auslaßöffnungen 85# 86 sind in gleicher Weise mit Bezug auf den sich verengenden Teil des Maschinengehäuse-Ringkanales angeordnet.

Wird der Maschinenrotor, dessen Maschinenrotor-Stegteil 87 in der zuvor beschriebenen Welse mit Gleitdiohtungen 88, 89* 90 und 91 ausgestattet ist, in Umdrehung versetzt, so hat dies zur Folge, daß durch die Einlaßöffnungen das zu pumpende Strömungsmittel eingesaugt und in der durch Pfeile angedeuteten Welse durch die Auslaßöffnungen ausgestoßen wird.

Handelt es sich bei dem zu pumpenden Strömungsmittel um ein kompressibles Strömungsmittel und werden

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hohe Kompressionsverhälfcnisse verlangt, so kann bei dieser Konstruktion eine gewisse Neigung zum Rückstrom auftreten, so daß es erforderlich sein kann, Rückschlagventile oder andere geeignete Mittel zur Verhütung eines solchen Rückstromes anzuordnen.

In Abwandlung der Erfindung ist es auch möglich, durch entsprechende Anordnung der Durchtrittsöffnungen eine Drehkolbenpumpe mit im gleichen Gehäuse angeordneter Antriebsmaschine herzustellen, in welchem Falle das Brenngas an einer Seite des Maschinenrotors eingelassen und verbrannt wird und die Pumpenleistung an der anderen Seite des Maschinenrotors abgenommen wird.

Die Fig. 11 und 12 der Zeichnungen zeigen eine doppeltwirkende Viertaktmaschine gemäß der Erfindung, die wiederum die grundprinzipielle Anordnung einer Maschinenwelle, eines dazu schrägstehenden Wellenzapfens, eines Masohinenrotor-N&benteils und eines Steuergetriebes zeigt, wie dies bereits bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen der erfIndungsgemäßen Drehkolbenmaschine der Fall war. Bei dieser Ausfuhrungsform der Erfindung ist Jedoch das Steuergetriebe so ausgelegt, daß das

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Untersetzungsverhältnis zwischen der luaRchinenwelle und dem Maschinenrotor nicht mehr 2:1, sondern nunmehr J5 : 1 beträgt.

Auch die Anordnung des Maschinenrotor-Stegteiles und des zugehörigen Maschinengehäuse-Ringkanales unterscheidet sich wesentlich von derjenigen der bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung.

Der Maschinengehäuse-Ringkanal hat nunmehr in bezug auf einen Zylinderschnitt eine zweifach sich verengende bzw. erweiternde Form und ist oben und unten am Maschinengehäuse enger als an dessen beiden Seiten, wie aus einem Vergleich der beiden Fig. 11 und 12 olne weiteres ersichtlich ist, in welchen die Seitenwände des Maschinengehäuse-Ringkanales mit den Bezugsziffern 101 und 102 bezeichnet sind. Der Maschinenrotor-Stegteil 103 hat wiederum die erfindungsgemäße sinusförmige Gestalt, wobei seine Anordnung mit Bezug auf den Maschinenrotor-Nabenteil 104 sich zwischen den in den Fig. 11 und 12 erkennbaren Stellen ändert, in welchen Figuren der Maschinenrotor wiederum in jeweils um eine Viertelsumdrehung gedrehter Stellung mit Bezug aufeinander dargestellt ist.

In den beiden Stirnflächen des Maschinenrotor-

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Stegteiles sind jeweils um 120° gegeneinander versetzte Nischen 105, 106 gebildet, wobei jeweils die Nischen an einer Seite des Maschinenrotor-Stegteiles jeweils mittig zwischen denjenigen der anderen Seite des Maschlnenrotor-Stegteiles liegen. Diese Nischen dienen, wie später noch erläutert werden wird, als Brennkammern. An jeder Seite der Nasen des Maschinenrotor-Stegteiles sind wiederum drei Gleitdichtungen 107 bzw. 108 derart angeordnet, daß immer diese Dichtungen sich an den Stellen befinden, an welchen auf der anderen Seite des Maechinenrotor-Stegteiles sich Nischen befinden. Diese Öleitdichtungen liegen an den ihnen gegenüberliegenden Stirnwandungen des Maschinengehäuse-Ringkanales an·

Die Fig. 15a bis l]5f der Zeichnungen zeigen wiederum eine Umfangsabwioklung des Masohinengehäuse-Rlngkanales der in den Fig. 11 und 12 gezeigten Anordnungen und zwar sind diese Abwicklungen längs der äußersten Rotormantellinie genommen. Die Bewegung des Maschinenrotors erfolgt wiederum von links nach rechts und die in den Abwicklungen angegebenen Stellen N-N und P-F entsprechen wiederum den in Fig. 12 angegebenen, einander diametral gegenüberliegenden Stellen gleicher Bezeichnung. Die Fig. IJb bis IJf zeigen jeweils aufeinanderfolgende RotorStellungen, welche der Maschinenrotor jeweils nach Drehung um SO⁰ einnimmt und welohe

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jeweils einer Weiterdrehung der Masohinenwelle um jeweils 6o° entsprechen.

Der Raum Q hat in der Darstellung in Flg. seine größten Abmessungen und steht außerdem dort in Verbindung mit einer Ausladöffnung 109, welche in der Ringkanalwandung 102 gebildet ist. Dieser Raum verkleinert sich mit fortschreitender Rotordrehung und die darin befindlichen Oase müssen Infolgedessen wegen des Vorhandenseins von Dichtungen 108 , 108^ durch die Auslaßöffnung 109 ausströmen*

Wenn der Maechinenrοtor die in Fig. Ij5e dargestellte Stellung erreicht hat« istdle Dichtung 108 über die Einlaßöffnung 110 hinweggeglitten, welch letztere ebenfalls in der MaschlnengehKuse-Rlngkanalwandung 102 gebildet 1st und Sas in den Raum Q so lange eintreten läßt, bis die Austrittsöffnung 109 Infolge Weiterdrehung des Maschinenrotors abgedeckt ist.

Die sich Im Anschluß daran abspielenden Vorgänge sind anhand der Volumenänderungen des Raumes R dargelegt, welcher sich fortsohreitend vergrößert, während er mit der Einlaßöffnung 110 in Verbindung steht, was sich so lange fortsetzt, bis diese durch die Dichtung

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in der in Fig. 13f dargelegten Weise abgedeckt wird, worauf der Raum sich wieder zu verkleinern beginnt und infolgedessen die Kompression des in diesen Raum eingeströmten Gases einsetzt.

Der weitere Ablauf der Ereignisse ergibt sich aus den VolumenMnderungen des Raumes S* Die Verdichtung setzt sich über den in Fig. 13a gezeigten Vorgang hinweg noch fort« während in dem in Fig. 13b gezeigten Zustand die Gasladung in der Nische 106 eingeschlossen 1st« in welchem Augenblick mit der Zündung der Gasladung begonnen werden kann· Die daraufhin erfolgende Gasexpansion wirkt auf den Maschinenrotor antreibend und dieser gibt Infolgedessen mechanische Nutzarbelt nach außen hin ab.

Während dieser Arbeitsleistung vergrößert sich das Volumen des Raumes S, welcher endlich infolge der Weiterbewegung der Dichtung IGEr Anschluß an die Auslaß-Öffnung 109 findet« wonach das Arbeitsspiel wieder von vorne beginnt.

Eine gleichartige Folge von Arbeitsvorgängen findet auf der entgegengesetzten Seite des Maschinenrotor-Stegteiles statt, auf welcher ebenfalls Auslaß- und

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Eintrittsöffnungen 1X1 bzw. 112 an entsprechenden Stellen der Maschinengehäuse-Ringkanalwandung 101 angeordnet sind·

Die Maschine hat also zwei Arbeitstakte je Masohinenwellenuradrehung und sechs Arbeitstakte je Maschinenrotorumdrehung.

Durch Änderung der relativen Lagen der Einlaß- und Auslassöffnungen kann der "Überdeckungsgrad* der Auslaß- und linlaStakte geändert werden, wodurch eine möglichst wirksame Spülung der Verbrennungsgase möglich ist.

Es liegt im Rahmen der Erfindung« auch das Maschinengehäuse umlaufen zu lassen. Auf diese Weise ist es möglich, den inneren Massenausgleich zu verbessern und bezüglich des Maschinenrotors das ideale Verhältnis der Drehschwingungen zu den translatorischen Schwingungen zu erzielen, so daS die Lager der Maschine keinerlei Maesenkräften ausgesetzt sind.

Eine derartige Anordnung ist besonders als Teil von Gasgeneratorsystemen mit Turbomasohinen von Nutzen«

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wo es besonders leicht möglich ist, die axiale Symmetrie -des Systems, das Verhältnis des Hubvolumens zur Maschinen größe und die Maschinenwellendrehzahl im Verhältnis zur Maschinenleistung günstig zu gestalten.

Pur den Fachmann ergeben sich zahlreiche Abwandlungsmöglichkeiten, die alle mehr oder minder herkömmlicher Art sind, die jedoch alle bezüglich der vorbeschriebenen wenigen bevorzugten Ausführungsformen erfindungsgemäßer Drehkolbenmaschinen anwendbar sind und in Verbindung mit diesen die Wartung bzw. die Herstellung solcher Maschinen verbilligen und vereinfachen. So können beispielsweise die Brennkammern der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine, anstatt fest innerhalb des Maschinengehäuses angeordnet zu sein, auch abnehmbar von außen auf entsprechende öffnungen der Maschinengehäusewandungen aufgesetzt sein und in diesen Brennkammern können übliche Brennstoffeinspritzvorrichtungen angeordnet sein, so daß der Maschinenrotor, anstatt ein Gas-Luftgemisch zu verdichten, nur reine Luft zu verdichten braucht.

Die Maschinengehäuse können mehrteilig ausgeführt sein, so daß jeweils ein Gehäuseteil zwecks Zuganges zum Maschinenrotor oder zu anderen inneren Teilen der

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Maschine abgenommen werden kann. Gemäß einer solchen Konstruktion können zwei stirnseitige Gehäuseteile vorgesehen sein, in welchen die Maschinenwellenlager untergebracht sind und die geneigte Stirnwandungen aufweisen, welche wiederum die Seitenwandungen des Maschinengehäuse-Ringkanales bilden und die an einen ringförmigen Teil des Gehäuses angeschraubt sind, welcher die Form eines Hohlkugelmantels hat und an einer Seite eine größere Hingbreite hat als an der anderen Seite. Bin solches Ringgehäuse kann auch zweiteilig ausgeführt sein, wovon der breitere Gehäuseteil sich dann besonders leicht abnehmen läßt. ^;

Insbesondere bei Zweitaktmaschinen nach der Erfindung können auch andere Ein- und Auslaßverhältnisse vorgesehen sein. So wäre eine Abwandlungemögllohkeit die Unterteilung des Auslasses in mehrere Auslaßkanäle und die Anbringung nur eines einzigen Einlasses.

Eine andere Abwandlung von weniger allgemeinen Charakter bestünde darin, daß die GIeitflächen des Maschinenrotors flach ausgeführt werden, was besser ist, als dieselben konisch auszuführen, wobei eine entsprechende

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Wahl der Anstellwinkel der Dichtungen getroffen werden muß.

Es ist auch möglich, auf gesonderte Radialdichtungen zu verzichten, was insbesondere bei erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschinen von Vorteil sein dürfte, die mit hohen Drehzahlen und niedrigen Arbeitsdrücken arbeiten, in welchem Falle die Seitenflächen der Ringkanäle leicht kugelig ausgeführt werden müssen und die aufeinander gleitenden Flächen des Maschinenrotors und des Maschinengehäuses so gestaltet sein müssen, daß an den diesbezüglichen Stellen die jeweils zu fordernde Linienberührung zwischen diesen Teilen aufrechterhalten wird.

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Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1. Drehkolbenmaschine mit einer in einem Maschinengehäuse gelagerten, über einen Teil ihrer Länge schräg verlaufenden Welle und einem auf diesem schrägen Wellenteil koaxial und drehbar angeordneten, scheibenförmigen Maschinenrotor, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinengehäuse (6 bzw. 21 bzw. 63) einen Ringkanal (E-E, Έ-Έ bzw. A-A, G-G bzw. K-E, L-L) aufweist, welcher im Maschinengehäuse von sinusförmig gestalteten Seitenwandungen (30 bzw. 31) gebildet ist, wobei dieser Ringkanal in bezug auf einen zylindrischen Querschnitt koaxial mit der Welle eine sich abwechselnd verengende und erweiternde Gestalt aufweist und wobei dieser Kanal die Maschinenarbeitskammer bildet, in welche ein ringförmiger, sich am Umfang bzw. in der Nähe des Umfanges des Maschinenrotors (4 bzw. 25 bzw. 61 bzw. 104) befindlicher Teil (27 bzw. 62 bzw. 10J) des Maschinenrotors hineinragt, daß weiter eine Einrichtung (42, 56, 57, 43 bzw. 71, 72, 75, 76 bzw. 1Θ, 11 bzw. 47, 51) vorhanden ist, mittels welcher der Maschinenrotor zu fortgesetzter Umdrehung relativ zu dem Ringkanal gezwungen wird, und daß zwischen diesem Teil des Maschinenrotors und den Seitenwandungen des Ringkanales Abschlüsse (9 bzw. 52, 53, 54, 55 bzw. 65, 66 bzw. 107)

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   V»

   gebildet sind, welche die Maschinenärbeitskammer in eine Vielzahl von sich bei Drehung des Maschinenrotors größenmäßig verändernden Räumen (A, B, O, D bzw. M, H bzw. Q, E, S, T₁ U, V) unterteilen.

   2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenwelle (1 bzw. 22) und der Maschinenrotor (4 bzw. 25 bzw. 61 bzw. 104·) mit verschiedenen Drehzahlen umlaufen und daß das Verhältnis zwischen diesen Drehzahlen

   beträgt, worin

   u)yjQ die Maschinenwellendrehzahl, υ OA die Eelativdrehzahl des Maschinenrotors mit Bezug auf die Maschinenwelle und

   N die Anzahl der Maschinenwellenumläufe während Jeweils einer vollständigen Maschinenrot orumdrehung

   bedeuten.

   3>. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Maschinenrotor (4- bssw. 25 bzw. 61 bzw.

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   und das MascM.nengeM.use (6 bzw. 21 bzw. 63) mit verschiedenen Drehzahlen umlaufen und daß die Drehzahlen der umlaufenden Teile der Maschine folgende Formel erfüllen:

   21 =

   - 1

   «IQ

   ^,1Q die Maschinenwellendrehzahl, Oq/i die Belativdrehzahl des Maschinenrotors mit Bezug auf die Maschinenwelle,

   a) ,Q die Maschinengehäusedrehzahl als unveränderlicher Faktor der Maschinenwellendrehzahl und

   N die Anzahl der Maschinenwellenumläufe während jeweils einer vollständigen Maschinenrotorumdrehung

   bedeuten.-

   4. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3« dadurch, gekennzeichnet, daß zwischen der Maschinenwelle (1 bzw, 22) und dem Maschinenrotor (4 bay. 25 bzw. 61 bzw. 104) ein, eine kinematische Beziehung zwiionen diesen beiden Seilen

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   herstellendes Zahnradgetriebe (10 bzw. 46 ... 49, 51) angeordnet ist·

   5· Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnradgetriebe (10 bzw. 46 ... 49» 51) ein auf der Maschinenwelle (1 bzw. 22) angeordnetes Kegelrad (11 bzw. 47) aufweist, welches in ein am Maschinenrotor (4 bzw. 25 bzw. 6l bzw. 104) gebildetes Kegelrad (10 bzw. 51) eingreift.

   6. Drehkolbennaschine nach einem der Ansprüche 1

   bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenrotor einen Nabenteil (25 bzw. 61 bzw. 104) und einen radial von diesen abstehenden ringförmigen Steg (27 bzw· 66 bzw. 103) aufweist, welch letzterer der genannte Teil des Rotors ist, welcher in den Ringkanal des Maschinengehäuses (21 bzw. 63) hineinragt (Fig. 4, 5, 8, 11 und 12).

   7. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Abschlüsse in jeweils umfangsmäfligem Abstand voneinander angeordnete, in radialer Richtung verlaufende Dichtflächen (52, 53 bzw. 65, 66 bzw. 107) aufweisen, welche an- dem Maschinenrotor-Steg (27 bzw. 66 bzw. 103) gebildet sind und wtlche an den Seltenwandungen

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   (30, 31 bzw. 67, 69, 70 bzw, 101, 102) des Gehäuse-Ringkanals anliegen.

   8. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Dichtflächen von Gleitdichtungen (52, 53 bswv 65, 66 bzw. I07) gebildet sind (Pig. 4, 5, 8, 11 und 12).

   9* Drehkolbenmaschine nach Anspruch 7 oder 8, deren Maschinenrotor mit halber Maschinenwellendrehzahl umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils an beiden Seiten des Maschinenrotor-Steges (27 bzw. 66 bzw. I03) jeweils einander diametral gegenüberliegende Dichtflächen (52, 53 bzw. 65, 66 bzw. 107) gebildet sind (Pig. 4,5, 8, 11 und 12).

   10. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (52, 53 bzw. 65, 66 bzw. 107) der einen Seite des Maschinenrotor-Steges (27 bzw. 66 bzw. 103) jeweils in der Mitte zwischen den Dichtflächen (54, 55) der anderen Seite des Maschinenrotor-Stegeß liegen (Pig. 4, 5, 8, 11 und 12),

   11. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 9 oder 10,

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   dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (27 bzw. 66 bzw· 103) mindestens eine öffnung (56) aufweist, die eine Verbindung zwischen einer Seite des Steges und dessen anderer Seite herstellt (Fig. 4 und 5).

   12· Drehkolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte öffnung bzw. die genannten öffnungen mit Überströmventilen (56) ausgestattet sind (Pig. 4 und 5)·

   · Drehkolbenmaschine nach Anspruch 7 oder 8, deren Maschinenrotor mit einem Drittel der Maschlnenwellendrehzahl umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinengehäuse-Ringkanal zweifach sich verengend bzw. sich erweiternd ausgeführt 1st und daß an jeder Seite des Maschinenrotor-Steges (27 bzw· 66 bzw· 103) jeweils drei Dichtflächen (I07) in gleichen Iftafangsabständen derart angeordnet sind, daß jeweils die Dichtflächen einer Seite des Steges (103) mittlg zwischen denjenigen der anderen Seite des Steges liegen (Pig · 11 und 12), und daß schließlich die Seitenwandungen einen Kanal bilden, welcher in bezug auf einen zylindrischen Schnitt koaxial mit der Welle zwei sich verengende und erweiternde Teile aufweist, wobei die Weite dieses Kanäle« jeweils an diametral

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   einander gegenüberliegenden Punkten ein Maximum hat und jeweils an weiteren» einander diametral gegenüberliegenden Punkten, welch letztere jeweils auf dem Umfang In der Mitte zwischen den Punkten maximaler Kanalweite liegen, ein Minimum hat.

   14. Drehkolbenmaschine nach Ansprach 13« dadurch gekennzeichnet, daß in den Seitenflächen des Steges (103) nischenartige Kammern (105) angeordnet sind (Fig. 11 und 12), In welchen eine Verbrennung des Brennstoffes bewirkt wird und welche jeweils räumlich getrennt voneinander zwischen den Dichtflächen in den genannten Seitenflächen angeordnet sind.

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