DE2124430A1

DE2124430A1 - Drehkolbenmaschine

Info

Publication number: DE2124430A1
Application number: DE19712124430
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. FOIc 3-02 ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-05-20
Filing date: 1971-05-17
Publication date: 1971-12-02
Also published as: FR2091238A5

Description

. r!dOTMNcT D.PL..PHY8. DR. J. FR.OKE

BRAUNSCHWEIG MÖNCHEN

AIv Börje Christensson, Tärnvägen 12, Bunkeflq#strand, S-230 Hk Vintrie, Schweden

"Drehkolbenmaschine"

Die vorliegende Jirfindμng bezieht sich auf Vorrichtungen in Drehkolbenmaschinen der Art, bei denen eine Schale oder dgl. vorgesehen ist, in der Kolbeneinheiten innerhalb einer Kammer drehbar montiert sind, welche Kammer eine kreisförmige Querschnittsgestalt aufweist. Insbesondere ist eine solche Drehkolbenmaschine geeignet als Heißgasmaschine, Dampfmaschine als Kompressor oder dgl.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Drehkolbenmaschine zu schaffen, welche im Gegensatz zu Maschinen mit innerer Verbrennung eine außenliegende Verbrennung aufweist, welche es möglich macht, eine vollständige Verbrennung zu erreichen, so daß die Abgase frei von giftigen Elementen sind« Weiterhin soll eine ausgezeichnete Energieausbeutung erhalten werden, Vielehe die Maschine außerordentlich ökonomisch im Eetrieb macht.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster Einlaß vorgesehen ist, der mit allen und jeden einzelnen von zwischen den Kolben gebildeten Zwischenräumen in einem ersten Abschnitt des kreisförmigen Kammerquerschnittes steht, entlang welchem Sektor die Kolbenzwischenräume im Volumen zunehmen, da£ die Kolbenzwischenräume weiterhin mit einem ersten Auslaß in einem zweiten Sektor in Verbindung stehen, entlang dem die Kolbenzwischenräume im Volumen abnehmen, daß ein zweiter Einlaß vorgesehen ist, der mit den Kolbenzwischenräumen in einem dritten Sektor verbunden ist, entlang dem die Kolbenzwischenräume wieder an Volumen zunehmen, während ein zweiter Auslaß mit den Kolbenzwischenräumen in einem vierten Sektor in Verbindung tritt, in welchem die KörnenZwischenräume erneut im Volumen abnehmen. Jeder Einlaß kann dabei mit einem Schieber versehen sein, der in der Mantelwand der Kammer angeordnet ist.

Aufgrund dieser Anordnung erhält man eine Maschine mit außenliegender Verbrennung, die es im Gegensatz zu Maschinen mit innerer Verbrennung ermöglicht, eine vollständige Verbrennung zu erhalten, so daß die Abgase von giftigen Elementen und Bestandteilen frei sind. Weiterhin wird eine sehr gute Energieausbeute erzielt, so daß eine außerordentlich ökonomisch arbeitende Maschine erhalten wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Auafüh^ungsbeispielen näher erläutert.

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— X *.

Die Fig. 1, 3 und 5 zeilen jeweils Schnitte durch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung in verschiedenen Ausführungsformen, während

die Fig. 2, 4 und 6 jeweils die zugehörigen getriebemäßigen Verbindungen zwischen den Drehkolben und der durch die Drehkolben angetriebenen Welle zeigen.

Fig. 1 veranschaulicht im Schnitt eine Drehkolbenmaschine gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform. Hierbei handelt es sich um eine Dampfmaschine 43. Diese Maschine weist zwei Einlasse 6 und zwei Auslässe 7 auf. Beide Einlasse 6 stehtn mit der zylindrischen Kammer 4 in direkter Verbindung, und zwar, bezogen auf die Y-Achse, jeweils in den Quadranten 1' und 3¹· Die Auslässe stehen mit der zylindrischen Kammer 4 in den Quadranten 2' bzw. 4^: in Verbindung. In jedem der beiden Einlasse 6 ist ein Schieber 6^f angeordnet, der durch eine nicht dargestellte Regeleinrichtung verschiebbar ist, um die Zuspeisung von Dampf zu der Maschine zu steuern und damit die Drehgeschwindigkeit der Maschine einzustellen. Der Schieber 6' ist so montiert, daß er imstande ist, die Dampfzuführung zu den verschiedenen Kolbenzwischenräumen 34,35 an der Mantelwand 5 der Kammer 4 zu drosseln. Hierdurch wird in sehr einfacher V/eise der nachteilige Druckabfall eliminiert, der sonst zwischen dem Schlitten und den Kolbenzwischenräumen 34,35 der Kammer 4 auftreten würde. Wenn unter Druck stehender Dampf durch die beiden Einlasse 6 gedruckt wird, wird in den beiden Kolbenzwischenräumen 34,35 ein positiver Druck erzeugt. Dabei wird angenommen, daß die Zwischen-

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räume 3^,35 ihren kleinsten Volumenwert in dem Augenblick einnehmen, wenn sie gerade in Verbindung mit den Einlassen gebracht v/erden. Hierdurch wird eine Kraftwirkung erzeugt, die bestrebt ist, die beiden Kolbeneinheiten 8 und 9 aus einander zudränge ri. Da diese mit einem Planetenradgetriebe 18 gernäfc Fig. 2 verbunden sind, erzeugt ein Umlauf des Kolbens 9 in entsprechender Weise eine zunehmende Geschwindigkeit und eine Umdrehung der Kolbeneinheit 8 eine abnehmende Geschwindigkeit in bezug auf die Antriebswelle 17· Danach tritt eine Volumenvergrößerung der Kolbenzwischenräume 34 und 35 auf, so daß zusätzlicher Dampf eingebracht v/erden kann, solange die Zwischenräume mit den Linlässen 6 in Verbindung stehen. Die Länge dieser Periode hängt von uer Stellung des Schiebers 6¹ ab. Jach Erreichen des maximalen Volumens des Zwischenraumes treten die beiden Zwischenräume 3*J und 35 mit den Auslässen 7 in Verbindung, während zur gleichen Zeit die Drehgeschwindigkeit der Kolbeneinheit 9 vermindert und die Geschwindigkeit der Kolbeneinheit 8 gegenüber der Ausgangswelle 17 gesteigert wird. Der eingeschlossene Dampf wird dann durch den Auslaß 7 herausgedrückt und kann beispielsweise zu einer dampferzeugenden Heizeinrichtung zurückgeleitet v/erden, um den Dampf erneut aufzuheizen und den Druck zu steigern. Der gleiche Vorgang läuft in bezug auf die anderen beiden Zwischenräume 36 und 37 ab, deren Arbeitszyklen um eine Vierteldrehung gegenüber den ersten beiden Zwischenräumen versetzt sind. Die Dicke der Zwischenwand 7' wird so gewählt, daß eine Kompression des Restdampfes auf einen Druck erfolgt, der gleich dem Druck des Einlaßdampfes ist, wodurch eine rasche und vollständige Füllung

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der Kolbenzwischenräume sichergestellt wird.

Fig. 3 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Drehkolbenmaschine, welche beispielsweise als Dampfmaschine 44 verwendet werden .kann. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Kolbeneinheiten 8 und 9 jeweils nur mit einem Kolbenelement 10j 11 versehen, wobei diese Kolbenelemente durch zwei Kolbenzwischenräume 34 und 35 voneinander getrennt sind. Diese · Zwischenräume nehmen den Zustand minimalen Volumens nur einmal während jeder Umdrehung an. Dieser Zustand tritt bei Erreichen der Y-Achse auf. In diesem Augenblick werden die Zwischenräume 34,35 in Verbindung mit dem Einlaß 6 der Maschine gebracht. Wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Kolbeneinheiten 8,9 mit einem Planetenradgetriebe 18 verbunden, dessen Planetenräder 27 und 28 den gleichen Durchmesser wie das Sonnenrad 31 aufweisen. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß das Volumen der Kolbenzwischenräume 34,35 während der Umdrehung im Uhrzeigersinn zunimmt, wobei angenommen wird, daß Dampf unter Druck durch den Einlaß 6 zugeführt wird. Das Volumen des Zwischenraumes 34 erreicht seinen maximalen Volumenwert, wenn die Kolbeneinheit 9 2/3 einer Umdrehung und die Kolbeneinheit 8 1/3 einer Umdrehung ausgeführt haben. Dieser Zwischenraum 34 wird dann in Verbindung mit dem einzigen Auslaß 7 der Maschine gebracht, während zur gleichen Zeit das Volumen des Zwischenraumes vermindert und Dampf durch die Druckwirkung aus dem Auslaß 7 herausgedrückt wird.

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In den Fig. 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Maschine gezeigt, die gegenüber der nach den Pig. 1 und 3 abgewandelt ist. Ähnlich wie bei den dort gezeigten Maschinen ist die Maschine nach dem modifizierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 und 6 als Dampfmaschine, als Heißgasmaschine, als Kompressor oder dgl. verwendbar. Bei dieser Maschine sind drei Einlasse und drei Auslässe 6 bzw. J vorgesehen, welche in entsprechenden Kinkelabständen von etwa 120° angeordnet sind. Weiterhin sind die beiden Kolbeneinheiten 8 und 9 jeweils mit drei Kolbenelementen versehen, die jeweils mit 10,11,45 bzw. 12,13_S46 bezeichnet sind. Die Planetenräder 27,28 dieser modifizierten Ausführungsform besitzen einen Durchmesser, der 1/3 des Durchmessers des Sonnenrades 31 ausmacht. Hierdurch wird erreicht, daß die jeweiligen Zwischenräume 34,35>47 und 36_S37»48 an Volumen bis zum Erreichen des maximalen Wertes zunehmen und in ihrem Volumen bis auf den Minimalwert abnehmen jeweils während eines Drittels einer Umdrehung. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 3 ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 weist jeder Einlaß einen Schieber 6' auf, der in gleicher Weise angeordnet ist, wie dies Fig.l zeigt.

Die Kolbeneinheiten 8,9 können beispielsweise in verschiedenen anderen Weisen geformt sein und es können verschiedene sich ändernde Zahlen von Kolbenelementen vorgesehen sein. Gleichzeitig kann die Maschine mit einer variierenden Anzahl von Einlassen und Auslässen versehen werden. Durch Veränderung der Dimensionen des Durchmessers der Planetenräder gegenüber den Sonnenrad ist

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es möglich, die gewünschte Anzahl von Zunahmen und Abnahmen des

eiiG der Zwischenräume bei jeder Umdrehung d'er Kolbeneinheiten zu erhalten.

Ls iat weiterhin darauf hinzuweisen, daß die in den Fig. 1 bis 6 wi edel-gegebenen Ausführungsbeispiele einer Maschine auch als Kompressor verwendet werden können. In diesem Falle wird die Antriebsrolle 7 durch einen Antriebsmotor angetrieben, der auföerhalb uer .iaschine angeordnet ist. In diesem Falle ist die Anordnung eines Schiebers in der Verbindung 6, die nunmehr als Auslaß dient, selbstverstandlicn nicht erforderlich.

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Claims

Patentansprüche

\l^/Drehkolbenmas chine zur Verwendung z.B. als Heißgasrnaschine, Dampfmaschine, Kompressor oder dgl. mit einem manteiförmigen Gehäuse, in dem Kolbeneinheiten in einer Kammer von kreisförmiger Querschnittsgestalt drehbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Einlaß (6) vorgesehen ist, der mit allen oder jedem einzelnen Zwischenräum (3*1,35) zwischen den Kolbeneinheiten (8,9) in einem ersten Sektor des Querschnittskreises der Kammer (4) in Verbindung tritt, wobei sich das Volumen des Zwischenraumes entlang dieses Sektors vergrößert und daß der Zwischenraum mit wenigstens einem Auslaß (7) in einem zweiten Sektor in Verbindung tritt, _χ entlang dem sich das Volumen aller oder jedes einzelnen Kolbenzwischenraumes verkleinert.
2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum mit einem zweiten Einlaß in einem dritten Sektor in Verbindung tritt, entlang dem sich das Volumen erneut vergrößert, während ein zweiter Auslaß mit allen oder jedem einzelnen Kolbenzwischenraum in einem vierten Sektor in Verbindung tritt, entlang dem das Zwischenraumvolumen wieder abnimmt.
3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einlaß einen Schieber in der Wand der Kammer aufweist.

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4. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei Sätze von Kolbeneinheiten, bestehend jeweils aus drei Kolbenelementen, vorgesehen sind, denen drei Sätze von Einlassen und Auslässen in Umfangsabständen von etwa 120° zugeordnet sind,
5. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbeneinheiten (8,9) jeweils mit einem Planetenradgetriebe (18) und über dieses mit einer gemeinsamen Welle verbunden sind, wobei die Planetenräder und das Sonnenrad veränderbare Durchmesserverhältnisse aufweisen.
6. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen Einlaß und Auslaß vorgesehener Steg (7¹) im Kammermantel eine solche Breite aufweist, daß die Restgase oder -dämpfe in den Kolbenzwischenräumen entlang dieses Steges auf einen dem Einlaßdruck entsprechenden Druck komprimierbar sind.

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