DE1949478U

DE1949478U - Kreiskolbenmaschine.

Info

Publication number: DE1949478U
Application number: DEY284U
Authority: DE
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1961-08-16
Filing date: 1962-07-17
Publication date: 1966-11-10
Also published as: US3259113A

Description

Patent^wälte ■ ΒΛ 50 3 40 8*26. 9. 61

Dipl.-Ing. R.Beetz u. 81-7874H-DfH (7) 26.9.1966

Dip!,-Ing, Lamprecht

München 22, Stainsdoristr. 10

Y 28V46a Gbm

Kreiskolbenmaschine

Die Neuerung bezieht sich auf eine Kreiskolbenmaschine für Dieselbetrieb, insbesondere auf eine Kreiskolbenmaschine mit einem eine planetarische Drehung ausführenden Rotor.

Kreiskolbenmaschine^ wie sie für Brennkraftmaschinen Verwendung finden, bestehen gewöhnlich aus einem vieleckigen Rotor, der in einem Gehäuse gelagert ist, dessen innere Oberfläche im allgemeinen als vielflügelige epitrochoidal und im speziellen als doppel-epitrochoidale Fläche ausgebildet ist. Exzentrisch in bezug auf die Achse des Gehäuses ist der Rotor derart drehbar angeordnet, daß seine. Kanten im dauernden abdichtenden Kontakt auf der inneren Oberfläche des Gehäuses gleiten.

Schwierigkeiten ergeben sich bei einem Kreiskolbenverbrennungsmotor dieser Art jedoch dann, wenn er im Dieselbetrieb arbeiten soll, da bei ihm ein freier Räum zwischen der inneren Oberfläche des Gehäuses und der äußeren Oberfläche des Rotors erforderlich und daher die für Dieselbetrieb notwendige Kompression vor allem bei Motoren kleiner Größe nicht zu erzielen ist, da das Volumen des Arbeitsraumes.im Augenblick des oberen Totpunkts, wenn die Kommpression ihren höchsten Wert erreicht hat, noch groß ist im Vergleich zu dem minimalen Volumen bei Verbrennungsmaschinen mit hin- und hergehenden Kolben*,

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Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kreiskolbenmaschine anzugeben, mit welcher der für Kreiskolbenmaschinen im Dieselbetrieb erforderliche hohe Kompressionsdruck erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß der Einlaß eines Verbrennungsmotors, der aus einem Gehäuse mit doppel-epitrochoidaler oder annähernd epitrochoidaler Innenwandung und aus einem auf einer Exzenterwelle seitlich versetzt drehbar gelagerten, mit drei an der Innenwandung des Gehäuses gleitenden Dichtkanten mit einem Drittel der Drehzahl der Exzenterwelle umlaufenden, dreieckigen Rotor besteht, mit dem Auslaß eines Verdichters verbunden ist, der aus einem Gehäuse mit einflügel-epitrochoidaler Innenwandung und aus einem auf einer Exzenterwelle seitlich versetzt drehbar: gelagerten, mit zwei an der Innenwandung des Gehäuses gleitenden Dichtkanten mit der halben Drehzahl der Exzenterwelle umlaufenden, spindelförmigen Rotor besteht, und daß die Exzenterwellen von Verbrennungsmotor und Verdichter mechanisch miteinander verbunden sind.

Gemäß der Neuerung sind also ein einflügel-Epitrochoidaler Kreiskolbenmotor und ein zweiflügel-epitrochoidaler Kreiskolbenmotor nebeneinander angeordnet,, wobei ersterer als Verdichter und zusätzlicher Expansionsraum und der zweite als Verbrennungsmotor dient. Mit dieser Anordnung ist es leicht möglich, die gewünschte Kompression über eine Zweistufenkompression zu erhalten.

Tm allgemeinen ist es bei Dieselmotoren, wo die durch Korn-

pressionszündung expandierenden Gase zur Arbeitsleistung dienen, nicht möglich., die Energie dieser Gase im Motor selbst vollständig auszunutzen. Demgemäß besteht eine Weiterbildung der Kreiskolbenmaschine gemäß der Neuerung, die sich durch eine besonders hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnet, darin, daß an den Auspuffkanal des Verbrennungsmotors eine Expansionsmaschine angeschlossen ist. Mit dieser weiteren Maschine gelingt es, auch die in den Auspuffgasen enthaltene Energie auszunutzen. Die Expansionsmaschine kann eine Maschine vom volumetrischen Typ oder eine getrennte Strömungsmaschine sein.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt; es zeigen:

Pig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Kreiskolbenmaschine gemäß der; Neuerung;

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-A der Fig. l'j Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie B-B der Fig. Ij

Fig. 4 bis 11 eine schematische Darstellung der gegenseitigen Zuordnung¹ dejc Rotoren von Verdichter und Verbrennungsmotor während ^'"-verschiedener Betriebsphaseri.

Im rechten Teil.der Fig. 1 und in-der Fig. 2 ist der Verbrennungsmotor und im linken Teil der Fig. 1 und in der Fig. J ist der Verdichter dargestellt.

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Gemäß Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 das Gehäuse des Verbrennungsmotors mit einer näherungsweise doppelflügel-epitrochoidalen, inneren Oberfläche, auf der die Dichtkanten des Rotors 3 entlanggleiten. Eine Exzenterwelle 5 erstreckt sich durch die Mitte der annähernd epitrochoidalen Fläche und hat einen seitlich versetzten Teil 5a, auf dem sich in einem Lager 7 der Rotor j5 dreht. An einer Trennplatte oder Zwischenwand 11 ist ein.Zahnrad 9 koaxial zur Exzenterwelle 5 befestigt, das mit der am Rotor 3 angebrachten Innenverzahnung 13 im Eingriff steht.

Das Verhältnis der Zähne auf dem Zahnrad 9 und dem Zahnrad beträgt 2:3. Aus diesem Grunde dreht sich der Rotor 3 mit einer drittel Drehung um seine eigene Achse, während die Exzenterwelle 5 in derselben Richtung wie der Rotor 3 eine volle Umdrehung ausführt. Der Frischlufteinläß 15 (Fig. 2) ist in einer Zwischenwand 11 angeordnet. Mit 17 ist die Einspritzdüse und mit 19 der Auspuffkanal bezeichnet.^; ■; ·

Gemäß Fig. 1 und 3 besitzt das Gehäuse 21 eine Innenwand, die annähernd als einflügel-epitrochoidale Oberfläche ausgebildet ist und mit einem Rotor 23 zusammenwirkt, dessen Kanten dichtend auf der inneren Oberfläche gleiten. Eine Exzenterwelle' 25 ist im Gehäuse 21 koaxial mit der Exzenterwelle 5 des Verbrennungsmotors gelagert und verläuft koaxial zur Zentralachse des durch eine Epitrochoide begrenzten Innenraumes. Auf der Exzenterwelle 25 ist ein Teil 25a seitlich versetzt angebracht, auf dem in

einem Lager 27 drehbar der Rotor 23 angeordnet ist. Die Exzenterwellen 5 und 25 sind über einen Klemmbolzen 29 miteinander verbunden, wobei die versetzten Teile 5a und 25a der entsprechenden Wellen um einen Winkel von l8o° gegeneinander verdreht sind. Sin Lagerstab Jl ist in der seitlichen Wand 33 des Gehäuses 21 koaxial zur Exzenterwelle 25 angeordnet. Der Lagerstab 31 trägt ein Lager 45, auf dem die Exzenterwelle 25 angeordnet ist. Außerdem ist auf dem Lagerstab 31 ein Zahnkranz 35 vorgesehen, der mit einer Innenverzahnung 37 des Rotors 23 in Eingriff steht. Das Zähnezahlverhältnis zwischen dem Zahnrad 35 und 37 liegt bei Ii2. Auf Grund dieser Tatsache dreht sich der Rotor 23 um seine eigenen: Achse mit der halben Geschwindigkeit wie die Exzenterwelle 25 in derselben Richtung wie diese.

In Fig. 3 bezeichnet außerdem das Bezugszeichen 39 einen Frischlufteintritt und 4l eine Auslaßöffnung in der seitlichen Gehäusewand 4-3 des Verdichters. Die Öffnung 41 steht mit der öffnung 15 in der Trennwand 11 über einen Überströmkanal in Verbindung.

Die in die Fig. 2 und 3 eingezeichneten Pfeile geben die Drehrichtung der Exzenterwellen 5 und 25 an und damit auch die Drehrichtung der Rotoren 3 T^

Die Funktionsweise der Kreiskoltoenmaschine gemäß der Neuerung wird anhand der Fig. 4Vbisll beschrieben. In jeder der Figuren ist der Verbrennungsmotor auf der rechten Seite dargestellt und der Verdichter auf der linken Seite. Der Einfachheit halber wird der Funktionsablauf nur für die mit V₁ bezeichnete Arbeitskammer des

Verdichters beschrieben. -

Die Fig. 4 bis 7 zeigen den Punktionsablauf während der Ansaugphase der Frischluft in den Arbeitsraum V, des Kompressors. Der Arbeitsraum V-, steht während dieser Phase immer mit dem Ansaugkanal 39 in direkter Verbindung.

Die in Fig. 8 gezeigte Stellung des Kompressors entspricht dem Anfang der Kompressionsphase der im Arbeitsraum V, befindlichen Luft. Die Fig. 9 und 10 zeigen die Stellung des Rotors im Verdichter während der Phase des Überströmens der Luft vom Arbeitsraum V. in den Arbeitsraum V, ^f des Verbrennungsmotors über den Überströmkanal., in dem die Frischluft durch die öffnung 41 zur Einlaßöffnung 15 fließt. Dieses Überströmen geschieht auf Grund der Kompression im Arbeitsraum V, unter Druck.

Die Fig. 11 entspricht der Stellung der Rotoren zu dem Zeitpunkt, in dem das Überströmen der frischen Luft unter dem Einfluß der Kompression vom Arbeitsraum V, zum Arbeitsraum V,^! beinahe beendet ist. Kurz nach dieser dargestellten Phase gleitet die bisher vorn liegende Kante des sich drehenden Rotors 23 erneut über den Einlaßkanal 39> und es beginnt ein neuer Ansaugproaeß für den Arbeitsraum V. in der bereits beschriebenen Weise. Mittlerweile beginnt für den ArbeitsraumVV' des Verbrennungsmotors derselbe Prozeß/ wie er, beginnend mit der Fig. 4, für den Arbeitsraum Vp¹ dargestellt ist, d.h. während der in der Fig. 4 und folgenden entsprechenden Betriebsphasen läuft in der Arbeitskammer Vg¹ ein normaler Viertakt-Dieselbetrieb mit Kompression der angesaugten Luft, Brennstoffeinspritzung, Explosion, Expansion und Auspuff ab. :

Claims

iÄ.503 400*26.9. £6· Schutzansprüche

1. Kreiskolbenmaschine für Dieselbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (15) eines Verbrenniingsmotors, der aus einem Gehäuse (l) mit doppel-epitrochoidaier oder annähernd epitrochoidaler Innenwandung und aus einem auf einer Exzenterwelle (5) seitlich versetzt drehbar gelagerten, mit drei an der Innenwandung des Gehäuses (l) gleitenden Dichtkanten mit einem Drittel der Drehzahl der Exzenterwelle (5) umlaufenden, dreieckigen Rotor (5) besteht, mit dem Auslaß (4l) eines Verdichters verbunden ist, der aus einem Gehäuse (21) mit einflügel-epitrochoidaler Innenwandung und aus einem auf einer Exzenterwelle (25) seitlich versetzt drehbar gelagerten, mit zwei an der Innenwandung des Gehäuses (21) gleitenden Dichtkanten mit der halben Drehzahl der Exzenterwelle (25) umlaufenden, spindelförmigen Rotor (2J) besteht, und daß die Exzenterwellen (5 und 25) von Verbrennungsmotor und Verdichter mechanisch miteinander verbunden sind.

2. Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Auspuffkanal (19) des Verbrennungsmotors eine Expansionsmaschine angeschlossen ist.

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