DE2150606A1

DE2150606A1 - Expansionsmaschine

Info

Publication number: DE2150606A1
Application number: DE19712150606
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: HUBERS CORNELIUS
Current assignee: HUBERS CORNELIUS
Priority date: 1970-10-29
Filing date: 1971-10-11
Publication date: 1972-05-04
Also published as: NL153638B; IT940759B; BE774589A; US3783615A; FR2110090A5; GB1371386A; NL7015862A; DE2150606C3; DE2150606B2

Description

zur s-frt^r i'tan

fÄte

Dlpl-lng. R. BEETZ «en. Dlpl-lng. K. LAMPRECHT

Dr.-lng· R- B E E T Z Jr.

8 München 22, Steinsdorf»tr. 10

91-17.6O9P(l7.6lOH) II.IO.1971

Cornells Hubers, van Ostadelaan 2, Rozenburg, Niederlande Expansionsmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Expansionsmaschine für oder an einer Verbrennungsvorrichtung, die ein Gemisch von Verbrennungsgasen unter Druck liefert, welche Expansionsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet wird, dass die Expansionsmaschine als Drehkolbenantriebsmaschine mit einem epizykloidalen Drehkolben ausgebildet ist, die mit einem Steuerorgan versehen ist, das ebenfalls als Drehkolbenorgan mit einem epizykloidalen Drehkolben ausgebildet ist, wobei sowohl das Gehäuse der Drehkolbenantriebsmaschine als das Gehäuse des Steuerorgans mit zwei Einlassöffnungen und mit zwei Auslassöffnungen versehen ist, wobei wenigstens der Auslass des Steuerorgans mit einem Ventil oder Verschlussorgan, vorzugsweise mit einem Rückschlagventil, versehen ist. Da bei der Expansionsmaschine gemäss der Erfindung die Verbrennung ausserhalb dieser

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Maschine in einem separaten Verbrennungsraum erfolgt/ kann dieser derart geregelt werden, dass die Verbrennung vollständig oder nahezu vollständig ist. Die Steuerung der erfindungsgemässen Expansionsmaschine ist dadurch besonders einfach, d^ss das Steuerorgan als Drehkclbanorgan mit einem epizykloidaien Drehkolben ausgebildet ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass nur Ventile oder Verschlussorgane in die Leitungen oder Kanäle,durch welche Luft hindurch strömt, angeordnet zu werden brauchen. Diese Ventile können vorteilhaft als Rückschlagventile ausgebildet sein.

Gemäss einer vorteilhaften, einfachen Ausführungsform der erfindungsgemässen Expansionsmaschine können die Drehkolben des Motors und des Steuerorgans dreiseitige epizykloidale Kolben sein, wobei der Kompressionsauslass des Drehkolbenmotor mit der Kompressionskammer des Steuerorgans verbunden ist, deren Auslass über ein Rückschlagventil mit der Verbrennungsvorrichtung in Verbindung steht.

Zwecks Erhöhung der Leistung der erfindungsgemässen Expansionsmaschine kann der Kompressionsauslass des Drehloibenmotors über eine mit einem Rückschlagventil versehene Leitung zu einer Kühler laufen, der mit dem Kompressionsraum des Steuerorgans in Verbindung steht.

Die erfindungsgemässe Expansionsmaschine kann auch mehrstufig ausgebildet sein, wobei der Auslass des Expansionsraumes der ersten Stufe in offener Verbindung mit dem Expansionsraum der folgenden Stufe steht, während der Komprcssionsraura dieser folgenden Stufe über ein Rückschlagventil mit einem Kühlraum mit Pufferwirkung in Verbindung steht, welcher Kühlraum mit dem Kompressionsraum der vorangehenden Stufe in offener Verbindung steht, e'er über ein Rück-

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schlagventil mit der Verbrennungsvorrichtung in Verbindung steht.

Falls erwünscht kann dabei der Xompressionsraum der vorangehenden Stufe über ein Rückschlagventil nit einen zweiten Kühlraum mit Pufferwirkung in Verbindung stehen, dar in offener Verbindung mit dem Kompressionsraum des Bedienungsorgans steht. Dadurch kann eine zusätzliche Erhöhung der Leistung erzielt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der beispielsweise zwei Ausführungsformen der erfindungsgemässen Expansionsmaschine schanktisch dargestelt sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Einstufenausführung der erfindungsgemässen Expansionsmaschine;

Fig. 2 einen Querschnitt einer Dreistufenausführung und

Fig. 3 eine Seitenansicht von links nach rechts in Fig. 2 dieser KehrStufenausführung.

Die in Fig. 1 dargestellte Drehkolbenmaschine hat ein Gehäuse 1, in dem sich ein dreiseitiger epizykloidaler Kolben 2 in der Drehrichtung der Uhrzeiger drehen kann. Das Gehäuse 1 hat eine Lüfteinlassoffnung 3, eine Auslassöffnung 4 für die expandierten Verbrenr.ungsgase, eine Luftausiasscffnung 5 für die durch den rotierenden Kolben 2 in einer Kammer 6 des Gehäuses 1 komprimierte Luft und eine Einlassöffnung oder einen Einlasskanal 7 für die Zufuhr von heissen Verbrennungsgasen unter Druck zu einer Kammer 8, in der diese Verbrennungsgase expandieren. Die Auslassöffnung 5 und die Einlassöffnung 7 sind durch einen Teil 9 voneinander getrennt, gegen den der Kolben 2 abdichtend anliegt.

Die Auslassöffnung 5 und die Einlassöffnung 7 werden durch ein Steuerorgan 10 gesteuert, das als Drehkolbanorgan mit einem

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zykloidalen Drehkolben 11 ausgebildet ist und dessen Gehäuse ein Ganzes mit dem Gehäuse 1 der Expansionsmaschine bildet. In einer Trennwand 12, die den Drehkolbenraum der Expansionsmaschine von dem Drehkolbenraum des Steuerorgans IC trennt, sind die Auslassöffnung 5 und die Einlassöffnung 7 vorgesehen. Das Gehäuse 1 ist ferner mit einer in den Raum des Drehkolbens 11 des Steuerorgans 10 ausmündenden Einlassöffnung 13 für die Verbrennungsgase versehen, die unter Druck aus einer nicht dargestellten Verbrennungsvorrichtung kommen, welche Einlassöffnung in offener Verbindung mit dieser Verbrennungsvorrichtung steht. Diese Verbrennungsvorrichtung, die selbst kein Teil der Erfindung ist, kann von dem in der holländischen Anmeldung 7C15852 beschriebenen Typ sein. Weiter hin weist das Gehäuse 1 eine Lufteinlassöffnung 14 auf, die über ein nicht dargestelltes Verschlussorgan, vorzugsweise ein Rückschlagventil, mit der Verbrennungsvorrichtung in Verbindung steht. Die oben beschriebene Vorrichtung wirkt als folgt: Die in der nicht dargestellten Verbrennungsvorrichtung mit den erwünschten Druck gebildeten Verbrennungsgase kommen durch die Oeffnung 13 in das Bedienungsorgan 10 und werden durch den Drehkolben .11 des Bedienungsorga.'.3 10 über die Einlassöffnung 7 in der Trennwand 12 in einen durch din Drehkolben 2 und das Gehäuse 1 der Expansionsmaschine gebildeten Expansionsraum'8 transportiert, in welchem Raum diese Verbrennungsgase expandieren und den Drehkolben 2 antreiben. Wenn der Drehkolben 2 so weit gedreht ist dass der Auslass 4 mit der Ausseniuft in Verbindung kommt, entweichen die expandierten Verbrennengsgase in die Ausseniuft. Inzwischen ist der Drehkolben 2 so weit gecreht, dass axe Luft-

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einlassöffnung 3 freigegeben ist und der Raum 6, der während des Drehsns immer grosser wird, sich Kit Lift gefüllt hat. Wenn sich der Drehkolben 2 weiter dreht, wird die Lufteir.lassöffnung 3 geschlossen, wonach die im Raum 6 befindliche Luft komprimiert wird bis die Luftauslassöffnung 5 freigegeben wird und die im Raum 6 komprimierte Luft in einen Raum zwischen dem Drehkolben 11 und dem Gehäuse 1 des Steuerorgans 10 strömt. Der Raum 6 wird dabei fortwährend verkleinert und die darin vorhandene Luft wird dabei zusammengepresst, wobei diese Luft, sich vor dem Drehkolben 2 versetzt. Der Drehkolben 11 versetzt sich dabei über den gleichen Winkel wie der Drehkolben 2 in derselben Drehrichtung, wodurch zwischen dem Drehkolben 11 und dem Gehäuse des Steuerorgans 10 ein Raum gebildet wira, in ~. . die komprimierte Luft über die Luftauslassöffnung 5 durch den Drehkolben 2 getrieben wird. Wenn sich der Drehkolben Il so weit gedreht hat, dass, die Luftauslassöffnung 14 freigegeben wird, wird diese Luft durch den Drehkolben 11 in die Verbrennungsvorrichtung getrieben. Inzwischen ist aber bereits eine zv/eite Menge Verbrennungsgase dem Drehkolben 2 zugeführt, expandiert und der Aussenluft abgegeben, während eine zweite Luftmenge zusammengepresst wird und eine dritte Menge Verbrennungsgase über die Einlassöffnung 7 durch den Drehkolben 11 des Steuerorgans 10 in einen Raum zwischen dem Drehkolben 2 und dam Cahäuse 1 gedruckt wird. Der obenbeschriebene Zyklus wiederholt sich bei jeder Umdrehung der Drehkolben 2 und 11 also dreimal.

Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Expansionsmaschine unterscheidet sich von derjenigen gemäss Fig. 1 dadurch, dajs sie dreistufig ausgeführt ist. Dabei ist der Zylinder 15 der dritten

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Stufe mit einem ventillosen Lufteinlass 16 versehen, der in eine Kammer 17 ausmündet, in der die .darin geströmte Luft einer ersten Kompression unterworfen wird. Die Druckluft strömt durch einen mit einem Rückschlagventil 18 versehenen Luftauslass 19 durch eine Leitung 20 zu dem ersten Zwischenkühler 21,.der mittels einer nicht dargestellten Kühlvorrichtung gekühlt wird. Von diesem Zwischenkühler 21 strömt die gekühlte Druckluft durch eine Leitung 22 zu einem ventillosen Lufteinlass 23 in eine Kammer 24 des zweiten Zylinders 25 der zweiten Stufe, in der die Luft einer zweiten Kompression unterworfen wird. Diese Druckluft strömt durch einen mit einem Rückschlagventil 26 versehenen Luftauslass 27 dieses zweiten Zylinders 25 durch eine Leitung 28 zu einem zweiten Kühler 29, der ebenfalls mittels einer nicht dargestellten Kühlvorrichtung gekühlt wird. Von diesem zweitan Kühler 29 strömt die Luft durch eine Leitung 30 und den Lufteinlass 31 .des Zylinders 32 der ersten Stufe in die Kammer 33 dieses Zylinders, in der diese Luft einer dritten Kompression unterworfen wird. Die auf diese Weise komprimierte Luft geht durch einen mit einem Rückschlagventil 34 versehene Luftauslass 35 zu einer nicht dargestellten Verbrennungsvorrichtung, von wo die darin gebildeten Verbrennungsgase durch einen ventillosen Einlass 36 in die Füllkammer 37 des Zylinders 32 strömen und dan Kolben 38 dieses Zylinders antreibe... Der Zylinder 32 ist mit einem ventillosen Auslass 39 versehen, der mit einer Karxr.er 40 des zweiten Zylinders in Verbindung steht, in welcher Kammer die Verbrennungsgase zum zweiten Male expandieren und dabei den Kolben 41 des zweiten Zylinders 2 5 antreiben, welcher Kolben entgegen der Drehrichtung

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des Kolbens 38 des ersten Zylinders rotiert. Der zv/eite Zylinder 25 ist mittels eines Kanals 42 rr.it einer Kammer 43 des dritten Zylinders 15 verbunden, in welcher Kamine :· di . Verbrennungsgase zum dritten Male expandieren und dabei den Zioiben 44 dieses dritten Zylinders antreiben, der in derselben Drehrichtung wie der Kolben 38 des ersten Zylinders rotiert. Der Zylinder 15 der dritten Stufe weist einen ventillosen Auslass 45 auf, durch welchen die Verbrennungsgase in die Ausseriluft strömen.

In dem oben beschriebenen Falle dient die erste Stufe 32 zugleich als Steuervorrichtung. Wenn die erste Stufe 32 ausschliesslich als Bedienungsvorrichtung benutzt wird, kommt der Zwischenkühler 2> in Fortfall. Es ist klar, dass die Vorrichtung dann als Zweistufenvorrichtung wirkt. Die dann als Bedienungsvorrichtung dienende dritte Stufe muss dann auf dieselbe Weise wie die Bedienungsvorrichtung 10 in Fig. 1 angeordnet sein.

Es ist klar, dass die Erfindung nicht auf die oben beispielsweise beschriebenenAusführungsformen beschränkt ist, sondern dass darin zahlreiche Aenderungen angebracht werden können ohne das Gebiet der Erfindung, wie diese in den Ansprüchen angegeben ist, zu verlassen. Es ist zum Beispiel auch ir.ögiich der Lufteinlc.ssöffnung 4 bereits komprimierte Luff zuzuführen. Zum Anlaufen kann ein normaler Startmotor verwendet werden. Es ist aber auch möglich einen Behälter mit Druckluft zum Starten des Motors zu benut-

selbst
zen, welcher Behälter vom Motor/wieder aufgeladen werden kann.

Auch kann mit Zwischenaufladung gearbeitet werden, während statt Rückschlagventile auch gesteuerte Ventile angewandt werden könn-

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Claims

Patentansprüche

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/ΓΓ) Expansionsmaschine für oder an einer Verbrennungsvorrichtung, die ein Gemisch von Verbrennungsgasen unter Druck liefert, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsmaschine als Drehkolbenantriebsmaschine mit einem epizykloidalen Drehkolben ausgebildet ist, die mit einem Steuerorgan versehen ist, das ebenfalls als Drehkolbenorgan mit einem epizykloidalen Drehkolben ausgebildet ist, wobei sowohl das Gehäuse der Drehkolbenantriebsmaschine als das Gehäuse des Steuerorgans mit zwei Einlassöffnungen und mit zwei Auslassöffnungen versehen ist, wobei wenigstens der Auslass des Steuerorgans mit einem Ventil oder Verschlussorgan, vorzugsweise mit einem Rückschlagventil, versehen ist.
2. Expansionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkolben des Motors und des Steuerorgans dreiseitige epizykloidale Kolben sind, wobei der Kompressionsauslass des Drehkolbenmotors direkt mit der Kompressionskammer des Steuerorgans verbunden ist, deren Auslass über ein Rückschlagventil mit der Verbrennungsvorrichtung in Verbindung steht.
3. Expansionsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsauslass des Drehkolbenmotors durch eine mit einem Rückschlagventil versehene Leitung zu einem Kühler läuft, der mit dem Kompressionsraum des Steuerorgans in Verbindung steht, wobei die Kühlintensität dem Kompressionsgrad im Steuerorgan entspricht.
4. Expansionsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

zeichnet, dass sie mehrstufig ausgebildet ist, wobei der Auslass

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des Expansionsraumes der ersten Stufe in offener Verbindung mit dem Expansionsraum der folgenden Stufe steht/ während der Kompressionsraura dieser folgenden Stufe über ein Rückschlagventil mit einem Kühlraum mit Pufferwirkung in Verbindung steht, welcher Kühlraum mit dem Kompressionsraum der vorangehenden Stufe in offener Verbindung steht, der über ein Rückschlagventil mit der Verbrennungsvorrichtung in Verbindung steht.
5. Expansionsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsraum der vorangehenden Stufe über ein Rück- schlagventil mit einem zweiten Kühlraum mit Pufferwirkung in Verbindung steht, der mit dem Kompressionsraum des Bedienungsorgans in offener Verbindung steht.

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