DE1751091B2

DE1751091B2 - Parallel- und aussenachsige rotationskolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1751091B2
Application number: DE19681751091
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-04-02
Filing date: 1968-04-02
Publication date: 1973-04-12
Also published as: DE1751091C3; DE1751091A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit Kämmeingriff zwischen mindestens einem Schraubenrippen- und Schraubennutenrotor, die innerhalb eines axial beidseitig von Seitenteilen begrenzten Mantels Verdrängerkammern bildend angeordnet sind und die mindestens drei Rippen bzw. Nuten haben, welche im wesentlichen außerhalb bzw. innerhalb ihrer Teilkreise liegen, mit Einlaß- sowie Auslaßöffnungen, mit Brennstoffzuleitungen und mit Zündeinrichtung.

Derartige Rotationskolbenmaschinen sind in Zweifach-Anordnung in Form von Schraubenverdichter und Entspannungsmaschine nach Bauart Lysholm mit außerhalb beider Maschinen stattfindenden Verbrennung aus der Zeitschrift »Transactions of the ASME - Journal of Engineering for Power - Paper No. 66-GT-86« bekannt.

Die mit Rücksicht auf einen guten Wirkungsgrad wünschenswert hohen Verbrennungstemperaturen auf der Einlaßseite solcher Rotaiionskolben-Brennkraftmaschinen mit außerhalb der Verdrängerkammern stattfindender Verbrennung können aber bei den Eigenschaften der heute üblichen Materialien für die notwendige Einhaltung eines gewissen Laufspieles problematisch werden. Zu große Laufspiele ergeben andererseits untragbare Leckverluste.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei derartigen Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit

ίο Schraubenrotoren zur Erzielung guter Wirkungsgrade das Laufspiel optimal klein zu halten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß in Anwendung als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung die Brennstoffzu-

*5 fuhr durch die Anzahl und Lage der Brennstoffzulei tungen und die Zündung mittels je einer Zündeinrichtung pro Rotor derart erfolgt, daß durch einen entsprechenden Verbrennungsablauf in den Verdrängerkammern eine weitgehend gleichmäßige thermi-

sehe Belastung der Rotoren und des Gehäuses und damit ein optimal kleines Laufspiel der Rotoren eingehalten werden kann.

Die vorteilhaften Eigenschaften der Rotationskolbenmaschinen mit Schraubenrotoren werden so mit

^a5 den Vorteilen eines pulsierenden, motorischen Arbeitsverfahrens bei Brennkraftmaschinen verbunden, indem die Maschinenteile, wie Rotoren und Gehäuse, mit zeitlicher Unterbrechung thermisch beansprucht werden. Auf diese Weise kann sich eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb und zwischen diesen Teilen einstellen, womit die Einhaltung der Laufspiele erreicht wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß als Zündeinrichtung Laserstrahler vorgesehen sind, so daß das Brennstoff-Luft-Gemisch allseitig vom Zentrum der Verdrängerkammern aus abbrennen kann.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Rotationskolben-Brennkraftmaschine ein Verdichter vorgeschaltet werden. Hierdurch kann mittels der Höhe der Vorverdichtung Einfluß auf die Verbrennung bzw. auf den Verbrennungsablauf genommen werden.
In einfacher Weise können zusätzlich zu den Brennstoffzuleitungen kühlmittelzuführende Leitungen an die Verdrängerkammern angeschlossen sein, wobei eine Kühlflüssigkeit auch gleichzeitig die Aufgabe einer Dichtflüssigkeit übernimmt und auf diese Weise sowohl Einfluß auf den Verbrennungsablauf als insbesondere auf die thermische Belastung genommen wird.

Schließlich kann vorzugsweise die Brennstoffzufuhr über Temperaturfühler geregelt sein.

Der Erfindungsgegenstand wird an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fi g. 1 einen Längsschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit vereinfachter Ansicht der schraubenförmigen Rotoren Und der Laser-Zündeinrichtung und

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie I-I in Fig. 1 mit Rotoren mit Lysholm-Profil.

Die in Fig. 1 dargestellte Rotationskolben-Brennkraftmaschine weist zwei miteinander im schraubenförmigen Kämmeingriff stehende Rotoren 1 und 2 auf, von denen Rotor 1 als Schraubenrippenrotor und Rotor 2 als Schraubennutenrotor bezeichnet werden. Die Wellen beider Rotoren sind in den Seitenteilen 3 und S mittels der Lager 6 gelagert. Die Rotoren 1 und

2 umschließt der Mantel 4, dessen Innenfläche die Form zweier im Querschnitt sich überschneidender Zylinder aufweist. Durch die Zahnräder 7 und 8 wird ein berührungsloser Lauf der Rotoren 1 und 2 erreicht. Den Seitenteilen 3 und 5 sind die Schutzhauben 9 und 10 zugeordnet. Weiterhin besitzt das Seitenteil 3 die Fenster 15 und 16, die für die Laserstrahler 11 und 12 durchlässig sind und mit Hilfe der Sammellinsen 13 und 14 in den Verdrängerkammern, die durch die Rotoren 1 und 2, Seitenteil 3 und Mantel 4 gebildet werden, die von den Brennpunkten 17 und 18 ausgehende Zündung eines Kraftstoffes gestatten.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Seitenteiles 3 nach Linie I-I in Fig. 1 mit den Rotoren 1 und 2 ent sprechend dem Lysholm-Profil. Weiterhin eingezeichnet ist der Mantel 4, andeutungsweise die Elektroden 25 und 26, die Öffnungen 28 und 29 für die Brennstoffzufuhrleitungen zur Einspritzung. Die Fenster 15 und 16 gestatten den Durchgang der La serstrahlung, während die öffnungen 30 an die Zufuhrleitungen für Kühlmittel zur Innenkühlung angeschlossen sind.

An Stelle einer Laserzündung oder elektrischen Funkenzündung mittels der Elektroden 25 und 26 pro Rotor sind auch handelsübliche Zündkerzen entweder im Seitenteil 3 und/oder Mantel 4 möglich.

Das gasförmige Arbeitsmittel wird zusammen mit oder ohne Brennstoffzusatz durch die Einlaßöffnung 20 zugeführt und nach Beendigung des Arbeitsvorganges durch die Auslaßöffnung 19 abgeführt.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Durch die Einlaßöffnung 20 strömt das Arbeitsmittel, das bereits vorverdichtet sein kann, und auch Brennstoff in die von den Rotoren 1 und 2 und dem Seitenteil 3 sowie dem Mantel 4 gebildeten Verdrängerkammern. Nach Einleitung einer Drehbewegung entsprechend den in Fig. 2 angegebenen Drehrichtungen werden diese Verdrängerkammern von der

Einlaßöffnung 20 laufend abgetrennt. Die Zündung des Brennstoffes in den Verdrängerkammern wird vorzugsweise durch die Laserstrahler 11 und 12 oder durch Lichtbogenzündung mittels der Elektroden 25 und 26 oder auch durch übliche Zündkerzen vorge-

■lo nommen. Die Laserzündung eignet sich insbesondere für große Maschinen, weil dann die Verbrennung im Zentrum der sich bildenden Verdrängerkammern ausgelöst werden kann. Durch die öffnungen 28 und

29 für die Brennstoffzufuhr wird der Verbrennungsablauf nach der Zündung steuerbar. Die weitere Dre hung der Rotoren 1 und 2 führt danach zur Expansion des erhitzten Arbeitsmittels, bis durch die öffnungen

30 das Kühlmittel, z.B. eine Flüssigkeit, zugeführt wird, die gleichzeitig die Aufgabe einer Dichtflüssig-

so keit erfüllt. Auf diese Weise ergibt sich bei Einführung eines vorverdichteten Arbeitsmediums ein Dreitaktverfahren mit den Arbeitstakten: A saugen, Verbrennen und Entspannen und danacn Ausströmen oder Ausschieben.

Die in Fig. 2 andeutungsweise gezeigten Elektroden 25, Fenster 15 und 16 für Laserstrahler, öffnungen 28 und 29 für Brennstoffzufuhr sowie öffnung 30 für Kühlmittelzufuhr sind nicht nur auf das Seitenteil 3 beschränkt, sondern auch im Mantel 4 möglich

und können jeweils einer oder mehreren Verdrängerkammern zugeordnet sein. Die Brennstoffzufuhr un<j damit der Verbrennungsablauf lassen sich so durch die entsprechend bemessenen und angeordneten Öffnungen 28 und 29 steuern. Kontinuierliche wie pulsie-

rende Einspritzvorrichtungen sind dazu verwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Kämmeingriff zwischen mindestens einem Schraubenrippen- und Schraubennutenrotor, die innerhalb eines axial beidseitig von Seitenteilen begrenzten Mantels Verdrängerkammern bildend angeordnet sind und die mindestens drei Rippen bzw. Nuten haben, welche im wesentlichen außerhalb bzw. innerhalb ihrer Teilkreise liegen, mit Einlaß- sowie Auslaßöffnungen, mit Brennstoffzuteitungen und mit Zündeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in Anwendung als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung die Brennstoffzufuhr durch die Anzahl und Lage der Brennstoffzuleitungen und die Zündung mittels je einer Zündeinrichtung pro Rotor derart erfolgt, daß durch einen entsprechenden Verbrennungsablauf in den Verdrängerkammern eine weitgehend gleichmäßige thermische Belastung der Rotoren und des Gehäuses und damit ein optimal kleines Laufspiel der Rotoren eingehalten werden kann.

2. Parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Kämmeingriff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zündeinrichtung Laserstrahler vorgesehen sind.

3. Parallel- und außenaciisige Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Kämmeingriff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdichter vorgeschaltet ist.

4. Parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Kämmeingriff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Brennstoffzuleitungen kühlmittelzuführende Leitungen an die Verdrängerkammern angeschlossen sind.

5. Parallel- und außenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit Kämmeingriff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr über Temperaturfühler geregelt ist.