DE1966564A1 - Drehkolbenmaschine - Google Patents

Description

• Drehkolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine mit in Ringzylindern zusammenarbeitenden Ringsegmentkolben, deren scheibenförmigen waben paarweise mit der einen Stirnseite gleitend aneinanderliegen und mit dem Mantel die innere Wandung des Ringzylinders bilden, wobei die erste Nabe mit einer Hohlwelle und die zweite Nabe mit einer inder Hohlwelle koaxial angeordneten, relativ zur Hohlwelle um einen bestimmten, lem relativen Kolbenhub entsprechenden VJinkelbetrag verdrehbaren Kernwelle verbanden ist, die über ein an einem Ende beider Wellen angreifendes Getriebe, z.B.
• Kurbelgetriebe, auf eine zur Achse beider Wellen exzentrische Welle arbeiten.
• Gemäß der Erfindung ist bei der neuen Anordnung daß sich die Außenkeilwelle bis zum Getriebe an einem Ende des Maschinengehäuses erstreckt und auf dieses Ende der Keilwelle eine die Hülse und den zugewandten Hohlwellenabschnitt zum Teil durchziehende Innenkeilwellenpartie aufgeschoben ist, die auf ihrem über den Abschlußdeckel vorstehenden Ende eine quer zur zentralen Längsachse angeordnete, mit dem Innenkeilwellenabschnitt fest verbundene zweite Kurbel trägt, die dem Getriebe zugeordnet und in Abstand von der ersten kurbel angeordnet ist.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung sind anhand der Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Drehkolbenmaschine gemäß der Erfindung in einem senkrechten Längsschnitt, Fig. 2- die Drehkolbenmaschine nach Fig. 1 in einem senkrechten Schnitt gemäß dem Verlauf II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Einzelheit der abgewandelten Ausführungsform einer Drehkolbenmaschine gemäß der Erfindung in einer schaubildlichen Darstellung, Fig. 4 eine Einzelheit der Drehkolbenmaschine in Fig. 1 in einer schaubildlichen Darstellung, Fig. 5 eine Prinzipdarstellung der geometrischen Achsenverhältnisse der Drehkolbenmaschine gemäß der Erfindung, Fig. 6a bis 6g jeweils Prinzipdarstellungen verschiedener nacheinander durchlaufender Funktionsstufen einer Drehkolbenmaschine gemäß der Erfindung bei großen Exzentrizitäten, Fig. 7a bis 7g Prinzipdarstellungen entsprechend Fig. 6a bis 6g jedoch mit geringer Exzentrizität der Drehkolbenmaschine gemäß der Erfindung und Fig. 8 eine Prinzipdarstellung eines Zusatz-Dampf-Kreislauies im T-s-Diagramm für den Betrieb der Drehkolbenmaschine gemäß der Erfindung.
• In den Zeichnungen ist eine Drehkolbenmaschine 1 mit in Ringzylindern zusammenarbeitenden Ringsegmentkolben gezeigt, deren scheibenförmigen Naben aneinanderliegen und aneinander umlaufen und mit ihrer Umfangsfläche die innere Ringwandung des Ringzylinders bilden (Fig. 3), wobei die erste der. aneinanderliegenden naben mit einer zentralen Hohlwelle und die zweite mit einer zur Hohlwelle koaxialen, diese durchziehenden Kernwelle verbunden ist, die über ein an einem Ende beider Wellen angreifendes Übertragungsgetriebe 2 z.B.
• eine Kurbelschleife bzw. wie gezeichnet einen Zweifach-Doppelkurbeltrieb auf eine gemeinsame Achse A beider Wellen exzentrische Welle 5 mit der Wellenachse B arbeiten. Der Kürze wegen soll dieser Zweifach-Doppelkurbeltrieb im folgenden Surbeltrieb genannt werden. Die Maschine 1 besitzt mehrere in Richtung der zentralen Achse A hintereinander angeordnete Gruppen von Ringzylindern 4, 5, 6 mit darin zusammenarbeitenden Ringsegmentlrolben 7, 8 bzw. 9, 10 bzw. 11, 12, die jeweils baukastenmäßig aneinandergereiht sind. Hierbei sind die mit einer Habe 1) bzw. 14 einer Gruppe 4 verbundenen Wellenpartien 19 bzw. 20 jeweils mit den zugeordneten Wellenpartien 21 bzw. 22 der benachbarten Gruppe 5 in Umfangsrichtung formschlüssig durch Auf- oder Ineinanderstecken in axialer-Riclitung verbunden. Jeae Gruppe 4, 5, 6 enthält mindestens ein Segmèntkolbenpaar 7 P- bzw. 9, 10 bzw. 11, 12. Die Haben 13, 14, die je einen Ringsegmenkolben 7 8 tragens besitzen etwa gleiche Außendurchmesser. Die Breite jedes Segmentkolbens 7, 8 entspricht etwa der Breite beider aneinanderliegender Naben 13, 14. Die Ringsegmentkolben der einen Gruppe 4 sind gegenüber denjenigen der benachbarten Gruppe 5 um einen Winkel versetzt angeordnet, der sich aus dem Verhältnis von 360° zur Anzahl der Gruppen ergibt. Das ergibt bei drei Gruppen von Ringzylindern 4, 5, 6 einen Versatz von 1200. Somit ist ein guter Massenausgleich erreicht. Jede Gruppe 4, 5, 6 enthalt einen die Ringsegmentkolben umgebenden, die äußere Ringwandung des Ringzylinder 4, 5, 6 bildenden Außenring 25, 26 ,27 dessen Breite etwa derjenigen der Segmentkolben entspricht.
• Zwischen den-einzelnen Gruppen -4, 5,- 6 sind diese voneinander trennende Trennscheiben 28, 29 und an den Enden stirnseitige Abschlußdeckel 30, 31 angeordnet, an denen die Segmentkolben jeweils mit ihren axialen Stirnflächen aniiegen.-Die Außenringe 25, 26, 27, die Urennscheiben 2, 29 und die Abschlußdecke-l 30, 31 sind mittels parallel zur zentralen-Achse A und im äußeren Bereich in radialem Abstand von den Ringzylindern 4, 5, 6 verlauf ender Bolzen 30a miteinander lösbar verbunden. Aus Fig. 1 oder auch aus Pig. 3 ist erkennbar, daß die mit der ersten Habe 17 bzw. 17' einer Gruppe 6 verbundene, mit dieser- z.B. einstückige Hohlwellenpartie 23 bzw. 23' sich in axialer Richtung durch eine zentrale Bohrung 32 der benachbarten Trennscheibe 29 hindurch etwa bis zu der zweiten mit der Kernwellenpartie 22 bzw. 22' verbundenen Habe 16 bzw. 16' der benachbarten Gruppe 5 erstreckt und eine etwa zungenförmige, über das stirnseitige Ende der Hohlwellenpartie 23 vorstehende und als Mitnehmer vorstehende Wandungspartie 33 bzw, 33' besitzt, die sich durch eine in entsprechendem radialen- Abstand in dieser zweiten Habe 16 bzw. 16' der benachbarten Gruppe 5 vorgesehene ringförmige Aussparung 34 bzw. 34' hindurch bis zu der zugeordneten mit der Hohlwellenpartie 21 bzw. 21' versehenen ersten Nabe 15, 15' dieser Gruppe 5 erstreckt und in eine in entsprechendem radialen Abstand in dieser Habe 15 bzw. 15' auf der ihrer liohlwellenpartie 21 bzw. 21' abgewandten Seite vorgesehene entsprechende Ausnehmung 35 bzw. 35' formschlüssig etwa nach Art einer Klauenverbindung eingreift. Diese Klauenverbindung der Hohlwellenpartien geht deutlich aus Fig. 3 hervor. Aus Fig. 2 ist ersichtlich wie sich die Mitnehmerzunge 36 der Eohlwellenpartie 21 durch die Aussparung 37 der Nabe 14 hindurch zur Hohlwellenpartie 19 der Nabe 13 nin erstreckt und dort in die Ausnehmung 38 dieser Nabe 13 eingreift. Wie aus Fig. 7 weiterhin hervorgeht, steht die Hohlwellenpartie 23' der ersten Nabe 17' jeder Gruppe in axialer Richtung von der Stirnseite der Habe vor, die mit der einen axialen Stirnfläche des Segmentkolbensn 11 in einer Ebene liegt und die der Stirnseite dieser lXiabe 17' gegenüberliegt, über die der Segmentkolben 11' in axialer Richtung vorspringt und an der die eine hier nicht mehr gezeigte, mit einer Kernwellenpartie verbundene Nabe dieser Gruppe, die wie die Habe 16' ausgebildet ist, anliegt. Sig. 3 zeigt außerdem deutlich, daß die mit einer Hohlwellenpartie 23' verbundene erste Nabe 17' jeweils am stirnseitigen freien Ende der 1-lohlwellenpartie' die etwa zungenförmig vorspringende, als Mitnehmer dienende mit der Hohlwellenpartie z.B. einstückige und hierbei kreissegmentförmige Wandungspartie 33' besitzt. Diese Nabe 17' enthält genau wie die Nabe 15' im Bereich der der vorstehenden Hohlwellenpartie gegenüberliegenden haubenseite die Ausnehmung 35', die sich von der Stirnfläche der tabe 15' aus durch diese axial hindurchgehend bis in die Hohlwellenpartie 211 ?iinein -erstreckt.
• Die mit der Kernwellenpartie 22' verbundene zweite Nabe 16' enthält dabei jeweils die ringförmige, die labe durchsetzende Aussparung 34'. Diese Aussparung 34' ist in radialer Richtung etwas größer bemessen als die vorsehende Wandungspartie 33' am Ende einer Hohlwellenpartie ist, wobei die Erstreckung in Umfangsrichtung derart gewählt ist, daß die Umlaüfbewegung der an den Naben festen, z.B. mit diesen einstückigen Ringsegmentkolben 11' bzw. 10' unbehindert ist. Diese Ausbildung ist auch deutlich aus Wig. 2 erkennbar, wo sich die Aussparung 37 etwa über zwei Drittel des Umfangswinkels der Nabe 14 erstreckt. Der über die Hohlwellenpartie 23' der-ersten Habe 17' einer Gruppe in Fig. 3 vorstehende-Mitnehmer 33' greift spielfrei in die Ausnehmung 35' in der zugeordneten Habe 15' der benachbarten Gruppe ein. Zur spielfreien Einpassung können Paßeinlagen in Gestalt von Keilen od.dgl dienen. Bei der in Fig, 1 und 2 gezeigten Anordnung ist der Mitnehmer 36 in der Ausnehmung 38 mittels in Umfangsrichtung wirkender elastischer Elemente, z.B. mittels Federn und hierbei vorzugsweise mittels Tellerfedern kraftschlüssig gehalten, wobei die Vorspannung der elastischen Elemente 39 größer als das maximal auftretende Drehmoment gewählt ist.
• Die ersten Naben 15, 17 sind jeweils im Bereich ihrer die zentrale Bohrung der Trennscheibe 28, 29 durchziehenden Hohlwellenpartie 21, 25 mittels eines in der Bohrung der Trennscheibe angeordneten Lagers 40, 41 drehbar gelagert.
• Bei dieser in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist diese Lagerung nicht unbedingt erforderlich. Außerdem können diese Lager derart ausgebildet sein, daß sie zugleich als. Dichtungsringe dienen. Die zur Übertragung 2 an einem Ende des H-aschinengehäuses weisende Hohlwelle 19 der ersten rabe 13 besitzt ein im stirnseitigen Abschlußdeckel 31 gehaltenes Lager 2, z., ein Wälzlager. Auf die im stirnseitigen Abschlußdeckel »1 gelagerte Hohlwellenpartie 19 ist eine liülse 44 aufgeschoben, die ebenfalls mittels eines im Absch1ußdeckel 31 gealtenen Lagers 43, z.B. eines Wälzlagers drehbar gelagert ist und die mit der Hohlwellenpartie 19 in Umfangsrichtung fest verbunden ist. An dem über den Abschlußdeckel 31 vorstehenden. Ende der Hülse 44 ist eine. der Ubertragung 2 zugeordnete erste Kurbel 45 befestigt, die Quer zur zentralen Längsachse A verläuft. Die Hülse 44 mit der ersten Kurbel 45 ist auch aus Fig. 4 ersichtlich.
• Gemäß Fig. 1 erstreckt sich die Kernwellenpartie 22 der zweiten Habe 16 einer Gruppe 5 mit einem über die Nabenstirnseite, die mit einer axialen Stirnseite des Segmentkolbens 10 in einer Ebene liegt, vorstehenden Wellenabsatz 46 in das zugewandte freie Ende der Hohlwellenpartie 23 der sich anschließenden Gruppe 6 hinein und schließt dort an einen von der gegenüberliegenden Nabenstirnseite axial vorstehenden, in der Hohlwellenpartie 23 sich erstreckenden Wellenabsatz der zweiten Habe 18 der benachbarten Gruppe 6 an. Die die zweite Nabe 16 tragende Kernwellenpartie 22 enthält einen von der Nabenstirnseite, die mit einer axialen Stirnseite des Segmentkolbens 10 in einer Ebene liegt, axial vorstehenden, mit der- be z.B. einstückigen kurzen Welle absatz 46 und einen von der anderen Nabenstirnseite axial vorstehenden, mit der Habe 16 z.B. einstückigen längeren Wellenabsatz 47. Die Kernwellenpartien 20, 22, 24 der zweiten Habe 14, 16,- 18 können z.B. gemäß Fig. 1 und 2 als Hohlwellen und hierbei z.B. als Innenkeilwellen ausgebildet sein. Die.
• Maschine 1 weist dabei eine sich durch die aneinander anschließenden Innenkeilwellenpartien etwa vom einen zum anderen Ende der Maschine axial hindurch e.rstreckende -zugeordnete Welle 48, z.B. eine Außenkeilwelle, auf, auf der die zweiten ifaben 14, 16, 18 mit wahren Wellenpartien 20, 22, 24 aufgeschoben und in Umfangsrichtung formschlüssig gehalten sind, Die Außenkeilwelle 48 erstreckt sich bis zu der Übertragung 2 an einem Ende des Maschinengehäuses, wobei auf dieses Ende der Keilwelle 48 eine die Hülse 44 und die zugewandte Hohlwellenpartie 19 der ersten Gruppe 4 zum Teil durchziehende Innenkeilwellenpartie 49 aufgeschoben ist, die auf ihrem über den Abschlußdeckel 31 vorstehenden Ende eine quer zur zentralen Längsachse A angeordnete, mit der Innenkeilwelle 49 fest verbundene zweite Kurbel 50 trägt, die der Übertragung 2 zugeordnet und in Abstand von der ersten Kurbel 45 angeordnet ist. In Fig. 4, in der die Anordnung bezüglich der Kernwellen gegenüber der Anordnung gemäß Big. 1 und 2 abgewandelt ist, ist die zweite Kurbel mit 51 bezeichnet. Zwischen der die erste Kurbel 45 tragenden Hülse 44 und die sich anschliessende Hohlwellenpartie 19 der ersten Nabe 13 verlaufenden, die zweite Kurbel 50 tragenden Innenseilwellenpartie 49 ist etwa in der Ebene der ersten Kurbel 45 ein Lager 52 z.B. ein Wälzlager angeordnet. Bei der Anordnung dieser langen Keilwelle 48 sind die lager 40, 41 in den Bohrungen der Trennscheiben 28, 29, wie bereits gesagt, entbehrlich. Hierbei kann die Hohlwellenpartie 19, 20, 23 der ersten Naben 13, 15, 17 vielmehr jeweils ein Lager 53 enthalten, dasaeweils zwischen der Hohlwellenpartie und der diese durchziehenden Kernwellenpartie 20, 22, 24 angeordnet ist. Zwischen der ersten und der zweiten scheibenförmigen Habe jeder Gruppe 4, 5 6 auf den einander zugewandten Flächen, in der Bohrung 32 zwischen den-grennscheiben 28, 29 und den Hohlwellenpartien 19, 21, 23, und zwischen den axialen Stirnflächen der Naben 13, 14; 25, 16; 17, 18; jeder Gruppe 4, 5, 6 und den axialen daran anschließenden Trennscheiben 28, 29 bzw. Abschlußdeckeln 30, 31 im Bereich der Durchgangsbohrung sind jeweils Dichtungen 54, 41, 55 z.B.
• aus Kunststoff uncl/oder anderen kombinierten Materialien bestehende Ringe oder Leisten angeordnet, die zugleich als Axial- bzw. Radiallager zwischen diesen Teilen dienen. Die zwischen den Hohlwellenpartien 19, 21, 23 der ersten Naen und den Kernwellenpatien 20, 22, 24 der zweiten Tabe jeweils angeordneten Lager 53 können zugleich als Dichtringe dienen.
• Zwischen den Kernwellen 20, 22, 24 der zweiten Habe -14, 16, 18 uni der diese durchziehenden, mit diesen in Umlaufrichtung verbundenen zentralen Außenkeilwelle 48 sind jeweils Dichtungen 56 angeordnet.
• in Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 1 und 2 können die Kernwellen 22' die die zweiten scheibenförmigen Haben 16' tragen, einen vollen Querschnitt gemaß Fig. 3 besitzen und mittels an den einander zugewandten stirnseitigen Enden angeordneter Itnehmer 57 und Klauen 58 in axialer Richtung ineinandergesteckt und in Umfangsrichtung damit formschlüssig verbunden sind. Zu diesem Zweck weisen die kernwellen 22' der zweiten Haben 161 jeweils. an einer Stirnseite z.B. an -der am kürzeren Wellenabsatz 46' liegenden Stirnseite einen von dieser axial vorstehende, diagonal verlaufende Mitnehmerzunge 5'7 und an der anderen Stirnseite, z.B. an der am längerem Wellenabsatz 47' liegenden Stirnseite eine diagonal verlaufende nutförmige Ausnehmung 58 auf, in die beim Zusammenschieben zweier Gruppen die Mitnehmerzunge am Ende einer Kernwellenpartie der sich anscließenden Gruppe formschlüssig eingreift. Es versteht sich, daß hier auch andere hoppelmit-tel möglich sind. Aus Fig. 3 geht im übrigen hervor, daß die Naben 15', 16' und die Kolben 9', 10' 11' jeweils hohl ausgebildet werden können. Auf diese Weise wird einerseits Gewicht gespart und den Haben und Kolben andererseits eine gewisse Elastizität verliehen. Die Drehrichtung des Antriebes ist in Sig. 3 wie in Fig. 1 und 2 in Richtung des Pfeiles 59 angenommen. Sie kann jedoch auch entgegengesetzt@ sein Die an einem stirnseitigen Ende der Maschine 1 angeordnete Übertragung 2 (Fig. 4) enthält eine Zweifachkurbel 60 mit in der Kurbelmitte B angreifender, vom Maschinengehäuse wegwelsender Welle 3, wobei die Wellenachse B exzentrisch mit der### Exzentrizität e1 zur zentralen Wellenachse A oder maschine 1 verläuft. Der Schwingpleuel 61 ist mit seinem anderen Ende an der ersten Eurbel-45 und der Schwingpleuel 62 mit seinem anderen Ende an der zweiten Kurbel 50 bzw. 51 angelenkt, die über die in axialer Richtung zusammensteckbaren Wellenpartien 19, 21, 23 bzw. 20, 22, 24 jeweils mit den ersten bzw. mit den zweiten Haben verbunden sind. Aus Fig.
• 4 geht hervor, daß die Kurbeln 45, 51 und die Zweifachkurbel 60 etwa gabelförmige Aufnahmen besitzen, in denen die Schwing pleuel 61, 62 mittels Bolzen gelenkig gehalten sind. Die Schwingpleuel 61, 62 besitzen jeweils gleiche Länge. Die Zweifachkurbel 60 besteht aus einer quer ur zentralen Achse A der Maschine 1 verlaufenden Scheibe, die in axialem Abstand von der benachbart neben der ersten Kurbel 45 angeordneten zweiten Kurbel 51 angeordnet ist, wobei sich die an der Zweifachkurbel 60 einerseits und einer zugeordneten Kurbel andererseits verschwenkbar angelenkten Schwingpleuel 61, 62 etwa in der Ebene der zweiten Kurbel 50 bzw. 51 erstrecken, wie insbesondere auch aus Fig, 1 hervorgeht. An dem dem Anlenkungspunkt der Schwingpleuel 61, 62 gegenüberliegenden Ende der Kurbel 45, 51 sind jeweils Ausgleichsm-assen vorgesehen. Die Exzentrizität e1 der Wellenachse B der Zweifachkurbel 60 zur zentralen Längsachse A der Maschine 1 ist ein stellbar und veränderbar, womit auch der Hubraum zwischen den in einem Ringzylinder jeder Gruppe zusammenwirkenden Ringsegmentkolben' verändert werden kann. Anhand der Darstellung in Fig. 6a und Fig. 7a wird die Wirkung einer Exzentrizitätsveränderung deutlich. Die schematisch angedeutete Zweifach-kurbel 60' steht in Fig. 6a und Fig. 7å jeweils in der gleiche Winkellage jedoch beträgt die Exzentrizität e1 in Fig. 7a etwa zwei Drittel der gewählten Exzentrizität e1 in Fig. 6a. Die Exzentrizitätsveränderung erfolgt hier da-.durch} daß die Achse B achsparallel und direkt: z.B. in ver; tikaler Richtung zur Zylindermitte A versetzt wird. Dann ergibt sich, daß der minimale Hubraum H4 in Fig. 6a zwischen den einander zugewandten Stirnflächen der Segmentkolben K1, E2 wesentlich kleiner ist- als in Fig, 7a, womit zugleich auch der maximale Hubraum H2 wesentlich größer als in Fig. 7a ist.
• Bei der in Fig, 6a gewählten maximalen Exzentrizität ist somit das Expansionsvolumen am größten. Eine derartig vorgenommene Verringerung der Exzentrizität auf den Wert e1 in Fig. 7a hat zur Folge, daß die Kolbenkanten, die dem Minimalhub til zugewandt sind,- sich von einer z.B. an dieser Stelle vorgesehenen Einlaßöffnung weg bewegen. Gemäß der Erfindung wird die Einlaßöffnung in dem Bereich des Minimalhubes H1 bei der gewählten maximalen Exzentrizität gelegt, auch wenn der Einlaßbeginn von diesem Totpunkt wegverlegt ist. Es gilt nun, die Steuerkantenstellung im Totpunkt gemäß Fig. 7a, die dort durch eine direkt gegen die Zylindermitte A verlagerte Achse B erhalten worden ist, auf die festgelegte Einlaßöffnung abzustimmen. Dies geschieht dann, wenn die Wellenachse B der.Zweifachkiirbel 60 z.B. entlang einer Kurve und hierbei vorteilhaft entlang einer Kreisbahn gemäß Fig. 5 seitlich zur zentralen Achse A des Maschinengehäuses 1 verstellt wird. Die Zweifachkurbel 60 ist mit ihrer Welle 3 exzentrisch mit der Exzentrizität, e2 in Fig. 1 und dreh bar in einem Lagergehäuse 63 gehalten, das seinerseits um seine Mittelachse C z.B. mittels eines am Lagergehäuse 65 festen Schneckenradkranzes 64 und einer diesem gegenüber drehbaren Schneckenverstelltwelle 65, in dem die Ubertragung 2 enthaltenden, am Maschinengehäuse befestigten Getriebegehäuse 66 verschwankbar gehalten ist, wobei die Mittelachse C des Lagergehäuses 63,zwischen maximaler Exzentrizität e1 der Wellenachse B der Zweifachkurbel 60 zur zentralen Längsachse A der Maschine 1 und Exzentrizität =. Null liegt was z.B. aus Fig. 5 hervorgeht, Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Wellenachse. B bei einer Schwenkverstellung des Lagergehäuses 63 um dessen Achse C sich auf der Kreisbahn F bewegt, wobei sich eine Veränderung der Exzentrizität zwischen der Achse B und der zentralen Achse A des zylinders ergibt.
• Wenn man den minimalen Hubraum im Totpunkt nur wenig oder nicht verändern will beim Verlegen des Einlaßpunktes zur Einlaßöffnung hin, legt man die Achse C nur wenig oder über haupt nicht exzentrisch zur Achse A. Die Einlaßöffnung wird im Querschnitt evtl. als Umfangsschlitz oder Längsschlitz im Unfangsrichtung ausgeführt, sie ist evtl. in ihrer Öffnungslänge veränderbar.
• Die im Lagergehäuse 63 mittels der Lager 67, 68 drehbar gehaltene Welle 3 der Doppelkurbel 60 steht an ihrem der Doppelkurbel abgewandten Ende aus dem Lagergehäuse 63 vor und trägt ein an diesem Ende befestigtes Zahnrad 69, das mit einem innen verzahnten Zahnrad 70- in Eingriff steht.
• Das Hohlrad 70 ist seinerseits an dem dem Lagergehäuse 63 zugewandten Ende einer im Getriebegehäuse 66 mittels der Lager 71, 72 gelagerten Welle 73 befestigt, die. als Antriebs-bzw. Abtriebswelle je nach Betriebsweise der Iviaschine aus dem Getriebgehäuse 66 herausgeführt ist. Von dieser Welle 73 kann die Drehbewegung über die Zahnräder zusätzlich auf einen Geräteantrieb, Stellantrieb od.dgl. abgezweigt erden, Die Anordnung kann auch umgekehrt getroffen sein, und zwar derart, daß die mit ihrem der Zweifachkurbel abgewandten Ende aus dem Lagergehäuse vorstehende Welle an diesem vorstehenden Ende ein innenverzahntes Hohlrad trägt, das mit einem außen .verzahnten am zugewandten Ende der Antriebs- bzw. Abtriebswelle befestigten Zahnrad in Eingriff steht. Die zur Verstellung der Exzentrizität e1 dienende, au9 eine Schwenkung des Lagergehäuses 69 um dessen Mittelachse X wirkende Schnee kenverstellwelle 65 kann sowohl-von Hand oder mittels eines Stellantriebes betätigt werden. Aus Fig. 5 geht hervor, daß die Wellenachse B der Zweifachkurbel 60 auf einem um die Mittelachse a des Lagergehäuses 63 verlaufenden Kreis liegt, dessen Mittelpunkt C zwischen der Wellenachse B der Zweifachkurbel 60 und der zentralen Längsachse A der Maschine 1 liegt und dessen Radius durch die Exzentrizität e2 zwischen der Wellenachse der Zweifachkurbel und der Mittelachse C des Lagergehäuses 67 bestimmt ist. Das für die Segmentkolbensteuerkante günstigste Bogenstück dieses Kreises f wird hierbei so gewählt, daß die Steuerkanten bei jedem Füllungsgrad die. im- Bereich des minimalen Hubraums H1 vorgesehene Dampfeinlaßöffnung richtig passieren. Aus Fig. 6a bis 6g oder Fig. 7a bis 7g ist die Arbeitsweise der Maschine z.B.
• als Motor prinzipiell ersichtlich. Der Minimal-Hubraum H1 stellt den Expansionsraum dar, der sich bei Einführen eines energiehaltigen Dampfes unter Drehbetätigung der Kolben E1 und K2 mit unterschiedliche'r Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles vergrößert, während sich der Maximal-Hubraum H2 unter Ausstoßen des darin enthaltenen entspannten Dampfes verkleinert. Bei jedem Umlauf wechselt die Stellung der Kolben und K2 zueinander, wobei die einander gegenüberstehenden Kolbenstirnflächen, die zuvor den Minimalhubraum H1 begrenzt haben, beim nächsten Umlauf. den maximalen. Hubraum. begrenzen.
• Der zwischen den jeweils zugewandten Stirnseitenflächen an beiden Enden der Segmentkolben in jedem Ringzylinder gebildet-e, periodisch sich in der Größe ändernde Raum kann als Expansionsraum oder als Kompressionsraum darin eingeführter Gase, Betriebsdämpfe od.dgl. dienen. Vorteilhaft ist die Maschine 1 als mit Dampf betriebener Motor, z.B. zum Antrieb von Kraftfahrzeugen ausgebildet. Die Maschine kann ebenso als mit Dampf oder Gas od.ähnlich betriebener Verdichter dienen. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn einer der drei Ringzylinder z.B. als Dampfverdichter und die übrigen beiden Ringzylinder als Expansionszylinder arbeiten.
• Die Maschine gemäß der Erfindung kann ebenso- auch als Verbrennungsmoto.r ausgebildet sein, wozu neben- einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung zusätzlich eine Zündvorrichtung vorgesehen sein muß*, Die Einlaßöffnung 74 (Fig. 2) die Au-zlaßöffnung 75 und gegebenenfalls die Zündungsvorrichtung sind jeweils in dem jedem Ringzylinder zugeordneten Außenring enthalten. Auch aus der Darstellung gemäß Fig. 3 sind in dem Ringzylinder 27' eine Einlaßöffnung 74' und zwei Auslaßöffnungen 75' und 75" ersichtlich. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen der Maschine gemäß der Erfindung können jeweils über Schieber, Ventile od.dgl. gesteuert werden. Vorteilhaft jedoch werden die Einlaßöffnung 74 und die Auslaßöffnung ?5 jeweils über die Kanten an beiden Enden der dem Zylinder zugeordneten Ringsegmentkolben 7 7 und 8 gesteuert. Bei einem als Dampfmotor mit- je einer Dampf einlaßöffnung 74 und je einer Dampfauslaßöffnung 75 (Fig. 2) ausgebildeten Maschine ist die Anordnung zweckmäßigerweise derart getroffen, daß die Dampfeinlaßöffnung 74 in dem Umfangsbereich des Ringzylinders 4 angeordnet ist und in diesem einmündet, indem bei maximaler Exzentrizität e1 (Fig. 6a) der Welle 3 der Zweifachkurbel GO gegenüber der Zylinderachse A der kleinste zwischen zwei einander zugewandten Kolbenstirnseiten enthaltene Kolbenfüllraum H1 liegt, wobei die von der Einlaßöffnung 74 in Drehrichtung gemäß dem Pfeil 59 zur Auslaßöffnung 75 weglaufende Kolbenkante 76 des einen Kolbens 8 die Einlaßöffnung 74 freigibt und die zur Einlaßöffnung hin lauf ende Kolbenkante 77 des anderen dem ersten Kolben 8 nachlaufenden Kolbens 7 bei weiterer Umlaufdrehung die Einlaßöffnung 74 verschließt. Um das Anlassen des ,Dampfmotors in jeder Kolbenstellung Zu gewährleisten, sind auf dem Umfang jedes Zylinders 4, 5t 6 in Winkelabständen voneinander in den Außenringen zum Zylinder hin geöffnete zusätzliche Einlaßdüsen 78 angeordnet1 die als An-laßdüsen dienen und bei Anlaufen des Motors von Hand oder mechanisch geöffnet werden.
• Die Dampfauslaßöffnung 75 ist gegenüber der DampSeinlaß-Öffnung 74 um einen dem Umfangswinkel eines Segmentkolbens 7, 8 entsprechenden Winkel entgegen der Kolbenumlaufrichtung gemäß Pfeil 59 veratzt in dem Außenring 25 angeordnet In dem äußeren Ring 25 ist außerdem jeweils eine Nachauslaßöffnung vorgesehen, die in den Zylinder 4 einmündet und die zwischen Einlaßöffnung 74 und Auslaßöffnung 75, von diesen etwa um den gleichen Umfangswinkel entfernt liegt. Diese Hachauslaßöffnung 79 dient zur Abfuhr der in dem Zylinder 4 enthaltenen Restdampfmenge. Der Dampfmotor gemäß der Erfindung kann von einem einzigen Dampfkreislauf und hierbei mit dem Dampf einer ungiftigen, zugleich mechanische Schmierwirkung und einen niedrigen Gefrierpunkt besitzenden Flüssigkeit gespeist werden. Von Vorteil, z.B. für ein rasches Anlassen des Motors kann es sein, wenn dem Dampfkreislauf ein Zusatzkreislauf überlagert bzw. nebengeordnet ist, in dem der Dampf nach der Expansion nur so weit wie für eine anschließende etwa adiabatische Kompression erforderlich ist, kondensiert wird und hiernach einem Verdichte, z.B. einem als Verdichter arbeitenden Ringzylinder + der Maschine zur Yerdichtung bis zum Sättigungsdruck zugeführt wird. Ein derartiger Zusatzkreislauf ist in Fig. 8 im T-s-Diagramm schematisch beschrieben, Der entspannte Dampf wird vom Punkt 84 zum Punkt 81 hin oder aber ungefähr polytropisch vom Punkt 83 um Punkt 81 (gestrichelt) z.B. mittels einer als Verdichter arbeitenden Stufe der Maschine verdichtet. Bei der Ver'dichtung vom Punkt 83 nach 81 (gestrichelt) kann die Wärmeabfuhr während des Verdichtungshubes durch in den Hubraum vernebelt eingespritztes Kondensat erfolgen. Von Punkt 81 bis 82 erfolgt die äußere Wärmezufuhr im Heißdampfgebiet. Der hochgespannte Dampf wird hiernach z.B. in den als Motor arbeitenden restlichen Zylindern der Maschine vom Punkt 82 bis 83 etwa adiaiabatisch unter Energieabgabe entspannt. Der entspannte Dampf wird dann bei 83 in den Kondensator geleitet und dort bei ca. x = 0,8 bis x = 0,65 bis zum Punkt 84 kondensiert und anschließend-von der Verdichterstufe angesaugt.
• Der mit konstanter WJLnkelgeschwindigkeit rotierende Teil muß nicht unbedingt die Zweifachkurbel sein. Die Schwungmasse wird dem mit konstanter Winkelgeschwindigkeit rotierenden Teil zugeordnet und kann sowohl eine Kolbenpartie der Hohlwelle als auch eine Kolbenpartife der Kernwelle sein.
• Wenn die Zylinderaußenwand mit einer Kolbenpartie fest verbunden wird und somit mitrotiert, würde man diesem als Schwungmasse wirkenden Körper die konstante Winkelgeschwindigkeit zuordnen. Ferner können zwei Motoren derart gekuppelt werden, daß die Totpunkte der Hubräume einen zeitlichen Versatz aufweisen.

Claims (17)

A n s p r ü c h e

1. Drehkolbenmaschine mit in Ringzylindern zusammenarbeitenden Ringsegmentkolben, deren scheibenförmigen Naben paarweise mit der einen Stirnseite gleitend aneinanderliegen und mit dem Mantel die innere Wandung des Ringzylinders bilden, wobei die erste Nabe mit einer Hohlwelle und die zweite Nabe mit einer in der Hohlwelle koaxial angeordneten, relativ zur Hohlwelle um einen bestimmten, dem relativen Kolbenhub entsprechenden Winkelbetrag verdrehbaren Kernwelle verbunden ist, die über ein an einem Ende beider Wellen angreifendes Getriebe, z.B. Kurbelgetriebe, auf eine zur Achse beider Wellen exzentrische Welle arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Außenkeilwelle (48) bis zum Getriebe (2) an einem Ende des Maschinengehäuses erstreckt und auf dieses Ende der Keilwelle (48) eine die Hülse und den zugswandten Hohlwellenabschnitt (19) zum Teil durchzieheden Innenkeilwellenpartie (49) aufgeschoben ist, die auf ihrem über den Abschlußdeckel (31) vorstehenden Ende eine quer zur zentralen Längsachse (A) angeordnete, mit dem Innenkeilwellenabschnitt (49) fest verbundene zweite Kurbel (50) trägt, die dem Getriebe (2) zugeordnet und in Abstand von der ersten Kurbel (45) angeordnet ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der die erste Kurbel (45) tragenden Hülse (44) und den durch die Hülse (44) und den sich anschließenden Hohlwellenabschnitt (19) der ersten Nabe (13) verlaufenden, die zweite Kurbel (50) tragenden Innenkeilwellenabschnitt (49) etwa in der Ebene der ersten Kurbel (45) ein Lager (52), z.B. ein Wälzlager, angeordnet ist.

3. Maschine nach Aspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (2) eine Doppelkurbel (60) mit in der Kurbelmitte (B) angreifender, vom Maschinengehäuse wegweisender Welle (3) enthält, wobei die Wellenachse (B) exzentrisch zur zentralen Längsachse (A) der Maschine (1) verläuft und an der Doppelkurbel (60) in gleichen Abständen von der Mitte jeweils ein laschenförmiger Schwinghebel (61, 62) angelenkt ist, d-er mit seinem anderen Ende an der zugeordneten ersten bzw. an der zweiten Kurbel (45) angelenkt ist, die über die Wellenabschnitte (19 bis 24) jeweils mit den ersten bzw.

mit den zweiten Naben verbunden ist.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelkurbel (60) aus einer quer zur zentralen Achse (A) der Maschine (1) verlaufenden Scheibe besteht, die in axialem Abstand von der benachbart neben der ersten Kurbel (45) angeordneten zweiten Kurbel (51) angeordnet ist wobei sich die an der Doppelkurbelscheibe (60) einerseits und einer zugeordnet Kurbel andererseits verschwenkbar" angelenkten laschenförmigen Schwinghebel (61, 62) etwa'in der Ebene der zweiten Kurbel (50 bzw. 51) erstrecken.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Änlenkungspunkt der Schwinghebel (61, 62) gegenüberliegenden Ende der Kurbel (45, 51) jeweils eine Ausgleichsmasse vorgesehen ist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 7 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität (e1) der Wellenachse (B) der Doppelkurbelscheibe (60) zur zentralen Längsachse (A3 der Maschine (1) und damit der Hubraum zwischen den zusammenwirkenden Ringsegmentkolben einstellbar und veränderbar ist.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelkurbelscheibe (60) mit ihrer Welle (3) exzentrisch und drehbar in einem Lagergehäuse (63) gehalten ist, das seinerseits um seine Mittelachse (C) z.B. mittels eines am Lagergehäuse (63) festen Schneckenradkranzes und einer diesem gegenüber drehbaren schneckenverstellwelle (65) in die Übertragung (2) enthaltenden, am Maschinengehäuse befestigten Getriebegehäuse verschwenkbar gehalten ist, wobei die Mittelachse (C) des Lagergehäuses (3) zwischen maximaler Exzentrizität (e1) der Doppelkurbel (60) zur zentralen Längsachse (A) der Maschine (1) und Exzentrizität gleich Hull liegt.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im Lagergehäuse (63) drehbar gehaltene Welle (3) der Doppelkurbel (60) an ihrem der Doppelkurbel abgewandten Ende aus dem Lagergehäuse (63) vorsteht und ein an diesem Ende befestigtes Zahnrad (69)- trägt, das mit einem innen verzahnten Hohlrad (70) in Eingriff steht, das seinerseits an dem dem Lagergehäuse (63) zugewandten Ende einer im Getriebegehause (66) gelagerten Welle (73) befestigt. s'tj die als Antriebs- bzw. Abtriebswelle aus dem Getriebegehäuse (66) herausgeführt ist.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verstellung der Exzentrizität (e1) dienende, auf eine Schwenkung des Lagergehäuses (63) um dessen Mittelachse (C) wirkende Schneckenverstellwelle (65) von IIand o-der mittis eines Stellantriebes -betätigbar,ist.

10. Maschine nacn einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenachse (B) der Doppelkurbel (-60) geradlinig oder entlang einer Kurve seitlich zur zentralen Achse (A) des Maschinengehäuses (1) verstellbar ist..

11. Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenachse (B) der Doppelkurbel (60) -auf einem um die Mittelachse (C) des Lagergehäuses (63) verlaufenden Kreis (f) liegt, dessen Mittelpunkt (C) zwischen der Wellenachse (B) der Doppelkurbel (60) und der zentralen Längsachse (A) der Maschine (1) liegt und dessen Radius durch die Exzentrizität .(e2) zwischen der Welle achse (B) der Doppelkurbel (60) und der Mittelachse (g) des Lagergehäuses (63) bestimmt ist.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (74), die Auslaßöffnungen (75) und gegebenenfalls die Zündungsvorrichtung jeweils in dem jedem Ringzylinder zugeordneten Außenring (25) enthalten sind.

13. Maschine nach einen der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßöffnungen (74, 75) jeweils über die Kanten an beiden Enden der Ringsegmentkolben -(7, 8) steuerbar sind.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 1 b.is 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßöffnung jeweils über Schieber, Ventile od.dgl. steuerbar sind

15. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß bei einer als Dampfmotor mit je einer Dampfeinlaßöffnung (74) und je einer Dampfauslaßöffnung (75) ausgebildeten Maschine die Dampfeinlaßöffnung (74) in de'm Umfangsbereich des Ringzylinders (4) angeordnet ist und in diesen einmündet, indem bei maximaler Exzentrizität (el) der Welle (3) gegeniiber der Zylinderachse (A) der kleinste zwischen zwei einander zugewandten Kolbenstirnflächen enthaltene Füllraum (H1)' liegt, wobei die von der Einlaßöffnung (74j in Drehrichtung (Pfeil 59) zur Auslaßöffnung (75) weglaufende Kolbenkante (76) des einen Kolbens (8) die Einlaßöffnung (74) freigibt und die zur Einlaßöffnung hinlaufende Kolbenkante (77) des anderen dem ersten Kolben (8) nachlaufenden Kolbens (7) bei weiterer Umlaufdrehung die Einlaßöffnung (74) verschließt.

16. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfauslaßöffnung (75) gegenüber der Dampfeinlaßöffnung (74) um einen den Umfangswinkel eines Segmentkolbens (7, 8) entsprechenden Winkel entgegen der Kolbenumlaufrichtung (gemäß Pfeil 59) versetzt in dem Außenring (25) angeordnet ist.

17. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16> dadurch gekennzeichnet, daß in den Außenringen (25) jeweils eine in den Zylinder (4) einmündende Nachauslaßöffnung (79) angeordnet ist, die zwischen Einlaß (74) und Auslaß (75) an diesem etwa um den gleichen Umfangswinkel entfernt liegt.