DE2003868A1

DE2003868A1 - Rotationskolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2003868A1
Application number: DE19702003868
Authority: DE
Inventors: Hanns-Dieter Dipl-Ing Paschke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-01-29
Filing date: 1970-01-29
Publication date: 1971-08-05

Description

Rotationskolben-Brennkraftmaschine Die Erfindung schlägt eine Kühlung mit einem gasförmigen Medium vor für die Kolben und lagerungen von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen,insbesondere von Kreiskolben-Drennkraftmaschinen in Trochoiden-Bauart,mit einem Gehäuse,das sich aus einem Mantel mit bogiger Innenfläche und Seitenwänden zusammensetzt und in dem ein mehreckiger Kolben exzentrisch umläuft,wobei Arbeitskammern wechselnden Volumens gebildet werden,die von der Umfangsfläche des Kolbens,der inneren Mantelfläche und den Innenflächen der Seitenwände begrenzt sind,und wobei der Kolben mindestens einen Hohlraum aufweist,der von einem gasförmigen Kühlmittel durchströmt wird.
Es ist bereits eine Kühlung des Kolbens durch ein gasförmiges Kühlmittel vorgeschlagen worden,wobei dieses Kühlmittel durch das Kolbeninnere während des Ansaugtaktes in die Arbeitskammer angesaugt wird.@ierzu sind komplizierte,teure Seitenwände mit grossen Gasquerschnitten notwendig.Durch die Erwärmung des Kühlmittels wird die Füllung solcher Maschinen wesentlich vermindert. Eine Durchleitung des Kühlmittels,und damit eine intensive Kühlung,durch das Kolben- oder @ellenlager ist nicht möglich.
Ziel der Erfindung ist es,die Kühlung und die Schmierung des @olbens und der lager derartiger Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit einfachen Teilen durchzuführen und zu verbessern.
Erfindungsgemäss steht dazu mindestens ein @anal,der einerseits r:iit dem Kolbenhohlraum in Verbindung ist'andererseits mit jeder Arbeitskammer mindestens während eines Teiles ihres Verdichtungstaktes in Verbindung.Dadurch ist jede Arbeitskammer während eines Teiles des Verdichtungstaktes mit dem Kolbenhohlraum verbunden, wodurch ein Teil der Füllung der Arbeitskammer in das Kolbeninnere gedrückt wird und als Kühl- resp.Schmiermittel verwendet werden kann.
Nach weiteren Vorschlägen wird die @ündung dieses Kanales von dem Kolben gesteuert und liegt an einer solchen Stelle in einer Legrenzungsfläche der Arbeitskammer,dass sie vor Verdichtungstakt-Ende abgesteuert ist.Ferner wird vorgeschlagen,dass die @ündung dieses Kanales an einer Stelle liegt,die bei Einlass-Ende mindestens teilweise vom Kolben freigegeben ist.Nach einem weiteren Vorschlag befindet sich die @ündung dieses Kanales in einer Seitenwand.@eiterhin wird vorgeschlagen,dass sich der Kanal von der @rheitskammer durch ein @ellenlager zum Kolbenhohlraum erstreckt.
Es wird ferner vorgeschlagen mindestens einen weiteren kanal vorzusehen,der einerseits mit dem Kolbenhohlraum und andererseits mit jeder Arbeitskammer mindestens während eines Teiles ihres Ansaugtaktes in Verbindung steht.Nach einem weiteren Vorschlag erstreckt sich dieser zweite Kanal über ein @ellenlager zum Kolbenhohlraum.
Nach weiteren Vorschlägen sind die @ellenlager als @älzlager ausgebildet und sind die ündungen der beiden Kanäle in verschiedenen Seitenwänden angeordnet.Terner werden Mittel zur Zugabe eines schmierfähigen Stoffes zu dem Kühlmedium vorgeschlagen.Nach einem weiteren Vorschlag mündet ein Schmiermittelzuführkanal in den ILanal,der während eines Teiles des Verdich@ tungstaktes mit der Arbeitskammer in Verbindung steht.Ferner wird vorgeschlagen,dass der Schmiernittelzufuhrkanal in das Wellenlager mündet,das einen Teil des Kanales bildet,der während eines Teiles des Verdichtungstaktes mit der betreffenden @rbeitskammer in Verbindung steht.Nach einern weiteren Vorschlag wird als schmierendes Kittel Dieselkraftstoff verwendet.
Nach einem weiteren Vorschlag ist der Aussenring des Kolbenlagers über ein ringförmiges Element mit dem Kolben verbunden ,das eine oder mehrere axial durchgehende ussparungen aufweist.Ferner wird vorgeschlagen,dass auf jeder Weite des Kolbenlagers jeweils ein ringraum angeordnet ist,der radial nach aussen hin vom Kolben begrenzt ist,wobei die beiden Ringräume durch die Zwischenräume im Isolbenlager und/oder durch die Aussparungen in dem ringförmigen element @iteinander verbunden sind.
Es wird weiterhin vorgeschlagen,dass der Kolben nur auf einer Stirnseite mit einer Seitendichtung versehen ist und mit der anderen Stirnseite direkt an der benachbarten Seitenwand gleitet.
Nach einem weiteren Vorschlag ist der Einlass als Umfangseinlass ausgebildet.
In den zwei Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindung an ein ei Kreiskolben-Brenn kraftmaschin e im Prinzip dargestellt.
Das Gehäuse der Brennkraftmaschine besteht aus den beiden Seitenwänden 1 und 2 und dem dazwischen angeordneten Umschliessungskörper 3.In den en Seitenwänden 1 und 2 befinden sich die Wellenlager 11 und 21 in denen die Welle 4 gelagert ist,Die Welle 4 weist ein asz Exzenter 42 auf,auf welchem iiber das Kolbenlager 41 der Kolben 5 gelagert ist.Der Kolben 5 weist mehrere Ecken 51 auf'die sich ständig in unmittelbarer Nähe zur lFantelfläche 31 des Umschliessungskörpers 3 befinden,wodurch volumenveränderliche Arbeitskammern 32 gebildet werden.In den Ecken 51 des Kolbens 5 können radialbewegliche Dichtungen angeordnet sein.
In den Arbeitskammern 32 laufen die vier Takte: Ansaugen,Verdichten,Expansion und Ausschieben ab.In der Stirnseite 52 des Kolbens 5 befindet sich die Seitendichtung 53,die zwischen der Seitenwand 1 und dem Kolben 5 abdichtet.Die andere Stirnseite 54 des Kolbens gleitet an der Seitenwand 2 und dichtet dadurch zwischen Seitenwand 2 und Kolben 5 ab.' Der Hohlraum des Kolbens 5 wird durch die land 55 und den Exzenter 42 in zwei Ringräume 56-und 57 getrennt.Ein Getriebe 12 ,58 sorgt für ein bestimmtes Drehzahlverhältnis zwischen Kolben 5 und Exzenterwelle 4, das im Ausführungsbeispiel 1:3 beträgt.Die lellendichtungen 43 ,44 dichten den Kolbenhohlraum gegen die Seitenwände 1 und 2 nach aussen hin ab.
In der Seitenwand 1 befindet sich die Mündung 16 des Kanales 13, der am anderen Ende in die Aussparung 14 mündet.Die Mündung 16 befindet sich in der Seitenwand 1 an einer Stelle,die ausserhalb der Umrisslinie 59 des Kolbens 5 liegt und damit vom Kolben bei Einlass-Ende (Stellung 6 ) frei gegeben ist und vor Verdichtungstakt-Ende -(Stellung 7 ) von dem Kolben abgesteuert ist.Der Ringraum 57 steht durch das Wellenlager 11,über Durchbrüche 15 mit der Aussparung 14 in Verbindung.
In der Seitenwand 2 befindet sich die Zündung 26 des Kanales 23, der am anderen Ende in die Aussparung 24 mündet.Die Zündung 26 befindet sich in der Seitenwand 2 an einer Stelle'die bei Einlass-Ende (Stellung 6 ) von dem Kolben abgesteuert ist.Der Ringraum 56 steht über das Wellenlager 21,über Durchbrüche 25 mit der aussparung 24 der Seitenwand 2 in Verbindung.
Der Aussenring 45 des Kolbenlagers 41 sitzt in dem ringförmigen Element 46,das Aussparungen 47 hat, die die beiden Stirnseiten des Elementes 46 miteinander verbinden.Durch diese Aussparungen 47 und, durch die Zwischenräume im Kolbenlager 41 sind die Ringräume 56 und 57 miteinander verbunden.
Durch den Schmiermittelzufuhrkanal 48 kann das Wellenlager 11 geschmiert werden.Durch den Schmiermittelzufuhrkanal 17 kann ein schmiermittel in den Kan al 13 beigegeben werden.Im Umschlieseungekörper 3 befindet sich der Umfangseinlass 33 und der Auslass 34.
Virkungsweise: Während eines Teiles des Verdichtungstaktes wird ein Teil der Füllung aus der Arbeitskammer 32 durch die Mündung 16 in den Kanal 13 gedrückt,von dort über die Amssparung 14, durch die Durchbrüche 15 und durch das ellen lager 11 in den Ringraum 57.Von dort gelangt ein Teil durch das Kolbenlager 41 und durch die Aussparungen 47 in den Ringraum 56.Bei der Durch strömung findet eine Kühlung und Schmierung statt,wobei das Schmiermittel entweder der Füllung in der irbeitskammer bereits beigemischt ist oder durch den dcluni emnittelzufuhrkan al 17 oder 48 beigefügt wird.Vor Verdichtungstakt-Ende wird die Zündung 16 abgesteuert und damit die Verbindung von der Arbeitskammer 32 zu den Ringräumen 56 und 57 unterbrochen.
Während des Ansaugtaktes der nächsten Arbeitskammer steuert der Kolben 5 die Mündung 26 auf,damit wird diese Wbeitskammer mit den Ringräumen 56 und 57 verbunden.Der in das Kolbeninnere gedrückt Teil der Füllung kann durch das Wellenlager 21,durch die Durchbrüche 25 in die Aussparung 24 der ,Seitenwand 2 strömen und von dort durch den Kanal 23 über die Mündung 26 in diese nächste Arbeitskammer gelangen.Wird als Schmiermittel Dieselkraftstoff beigegeben 2 so wird er in dieser Arbeitskammer beim Arbeitstakt verbrannt.
Durch den Druck in der Arbeitskammer wird die Stirndichtung 53 gegen die Seitenwand 1 angedrückt.Durch entsprechende Nusbildung der Pläche der Stirnseite 54 wird der Kolben 5 mit seiner Stirnseite 54 durch den Gasdruck gegen die Seitenwand 2 angedrückt, so dass er an der Wand gleitet und mit ihr Kontakt hat.Dadurch wird lärme vom Kolben 5 an die gekühlte Seitenwand 2 abgeführt, wodurch die Menge des benötigten Kühlmittels verringert wird.
Da ausserdem das Kühlmittel unter Druck in und aus dem Kolben inneren gefördert wird und da ausserdem die Kühlmittelmenge nur ein Teil der Füllung der Arbeitskammer ist,können die durchströmten Querschnitte klein gehalten werden.Sie müssen deshalb nicht eingegossen werden,was ein kompliziertes Gussteil bedeutet, speziell bei Druckguss,sondern können auf cinfache Weise hineingebohrt werden.
Da mit fortschreitender Verdichtung die Temperatur der Füllung in der Arbeitskammer ansteigt,ist es günstig,das Kühlmittel nur während des ersten Teiles des Verdichtungstaktes der rbeitskammer zu entnehmen.Das wird erreicht,wenn die Mündung 16 des Kanales 13 vor Verdichtungstakt-Ende,z.B. Stellung 7, vom Kolben 5 abgesteuert ist,und bei Verdichtungstakt-Beginn,gleich Einlass-Ende,Stellung 6,vom Kolben 5 mindestens teilweise bereits freigegeben ist.
DieErfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.Vielmehr sind zahlreiche Änderungen möglich,ohne den Rahmen der erfindung zu verlassen.So kann beispielweise der hanal 23 weggelassen werden.In diesem Fall wird bei Freigabe der Mündung 16 das im Kolbenhohlraum befindliche Kühlmittel auf Grund seines höheren Druckes durch den Kanal 13 in die Arbeitskammer 32 strömen.Mit forts-chreitender Verdichtung in dieser Arbeitskammer wird ein Teil der Füllung wieder in den Kolbenhohlraum gedrückt.Es findet also eine pulsierende Strömung statt.Wird dabei die @ Zündung 16 so angeordnet,dass sie erst nach Winlass-Ende vom Kolben freigegeben wird,z.B. an der Stelle 16',so strömt das im Kolbenhohlraum befindliche Kühlmittel während des ersten Teiles des Verdichtungstaktes in die Arbeitskammer 32.Mit fortschreitender Verdichtung Wird ein Teil der Füllung wieder in den Kolbenhohlraum gedrückt.Es findet also eine pulsierende Strömung statt,wobei der aus der vorhergehenden Arbeitskammer in den Kolbenhohlraum gedrückte Ladungsanteil der- folgenden Arbeitskammer nach ihrer Füllung wieder zugeführt wird.Dadurch wird eine Verminderung des Füllungsgrades vermieden.
erden in jeder Seitenwand ein Kanal 16 vorgesehen und haben diese Kanäle verschiedene Steuerzeiten,so wird eine Durchströmung des Kolbenhohlraumes in einer Richtung erreicht.
-Ansprüche-

Claims

Patentansprüche 1.Rotationskolben-Brennkraftmaschine,insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoiden-Bauart,mit einem Gehäuse,das sich aus einem Mantel mit bogiger Innenfläche und Seitenwänden zusammensetzt und in dem ein mehreckiGer Kolben exzentrisch umläuft,wobei @rbeitskammern wechselnden Volumens gebildet werden, die von der Umfangefläche des I olbens,der inneren Mantelfläche und den Innenflächen der Seitenwände begrenzt sind,und wobei der Kolben mindestens einen Rohlraum aufweist,der von einern gasförmigen Kühlmittel durchströmt wird,gekennzeichnet durch mindestens einen Kanal,der einerseits mit dem Kolbenhohlraum und andererseits mit jeder Arbeitskammer zum mindesten während eines Teiles ihres Verdichtungstaktes in Verbindung steht.
2.Rotationskolben-Drennkraftmaschine nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dass die Kündung dieses Kanales von dem Kolben gesteuert ist.
3.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet,dass die @ündung des Kanales an einer solchen Stelle in einer Legrenzungsfläche der Arbeitskammer liegt, dass sie vor Verdichtungstakt-Ende abgesteuert ist.
4.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet,dass die zündung des Kanales an einer Stelle liegt, die bei Einlass-Ende mindestens teilweise vom Kolben freigegeben ist.
5.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,dass sich die Mündung in einer Seitenwand befindet.
6.Rotationskolben-@rennkraftmaschine nach einem der vorher,ehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,dass sich der Kanal von der Arbeitskammer durch ein Wellenlager zum Kolbenhohlraum erstreckt.
7.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem der verhergehenden Ansprüche,gekennzeichnet durch mindestens einen weiteren Kanal,der einerseits mit dem Kolbenhohlraum und andererseits mit jeder Arbeitskammer mindestens während eines Teiles ihres ein saugtaktes in Verbindung steht.
8.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet,dass sich der zweite Kanal iiber ein lellenlager zum-Kolbenhohlraum erstreckt.
@.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 6 und/oder 8, dadurch gekennzeiclinet'dass die Jellenlager als wälzlager ausgebildet sind.
10.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet,dass die LMndungen der beiden Wanäle in verschiedenen Seitenwänden angeordnet sind.
11. Ro tation skolb en-Brennkraftmas chin e nach ein em oder m ehr er ender vorhergehenden Ansprüche,gekennzeichnet durch Mittel zur Zugabe eines schmierfähigen Stoffes zu dem Kühlmedium.
12.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass in den K-anal,der während eines Teiles des Verdichtungstaktes mit der Arbeitskammer in Verbvindung steht,ein Schmiermittelzuführkanal mündet.
13.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet,dass der Schmiermittelzuführkanal in das Wellenlager mündet,das einen Teil des Kanales bildet,der während eines Teiles des Verdichtungstaktes mit der Arbeitskammer in Verbindung steht.
14.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nacli Anspruch 11 oder 12 oder 19 dadurch gekennzeichnet,dass als schmierendes Kittel Dieselkraftstoff verwendet ist.
15.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorilergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,dass der Aussenring des.Kolbenlagers über ein ringförmiges Element mit dem Kolben verbunden ist,das eine oder mehrere axial durchgehende tussparungen aufweist.
16.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekenDzeichnet,dass auf jeder Seite des Kolbenlagers jeweils ein Ringraum angeordnet ist, der radial nach aussen hin vom Kolben begrenzt ist,wobei die beiden Ringräume durch die Zwischenräume im Kolben lager und/oder durch die Aussparungen in dem ringförmigen Element miteinander verbunden sind.
17.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,dass der Sinlass als Umfangseinlass ausgebildet ist.
18.Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,dass der Kolben nur auf einer Stirnseite mit einer Seitendichtung versehen ist und mit der anderen Stirnseite direkt an der benachbarten Seitenwand gleitet.