DE2200240A1

DE2200240A1 - Drehkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2200240A1
Application number: DE19722200240
Authority: DE
Inventors: Sauder Kenneth D
Original assignee: SAUDER KENNETH D
Current assignee: SAUDER KENNETH D
Priority date: 1971-01-06
Filing date: 1972-01-04
Publication date: 1972-07-27
Also published as: CA949454A; IT945744B; US3693601A; FR2121269A5; GB1376242A

Description

DIPL.-ING. HANS W. GROENING 9 9 ΓΙ Π 9 / Π

DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN Z Z U U 4 4 U

PATENTANWÄLTE

4. Januar 1972
S 72 - 2·

Kenneth Dale Sauder, 1861 Brentwood Drive, Clearwater, Florida, USA

Drehkolben-Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Drehkolben-Brennkraftmaschine, in der zu ihrem Antrieb brennbare Gase komprimiert, gezündet und expandiert werden.

In der Vergangenheit wurden zahlreiche Versuche gemacht, Drehkolben-Brennkraftmaschinen zu konstruieren und herzustellen, um die bekannten und theoretischen Vorteile, derartiger Maschinen gegenüber herkömmlichen Kolben-Brennkraftmaschinen oder Gasturbinen auszunutzen. Unter anderem ist bei Drehkolben-Brennkraftmaschinen (kurz: Drehkolbenmaschinen) eine vollständigere Spülung der verbrannten Gase möglich, wobei gleichzeitig die bei herkömmlichen Kolbeninaschinen bei hohen Drehzahlen auftretenden Vibrations- und Auswuchtprobleme vermieden werden. Ein weiterer Vorteil, der die Drehkolbenmaschine gegenüber herkömmlichen Maschinen auszeichnet»

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:-ü.-ihiiit, l-i-xj-xi, daü iji.rf Iu υ Lneia 'veit-bii Dreh&ahlbereioli mit; hoho.-u Ii i i-i.atigOf' .rad ar-lteiiti-ih. ΙΚ)3ν/ο,··βη kann die Maschine bei ;jüd tu- ^u wihirichttaj Goaoli'/iiblL^lcci it; hf. fried tgend arbeiten, so da ΰ teur·.-.! ·.:.. ' t;ohv/vji.*o, on-.u'^i'.iVfcjrbr'iaoheiul·.: irotriebe bei i[olbenmaach:iiien od:¹-' elektrische (fetri-ibu be χ Turbinen wbertTüasig werden, Drehkulbt.O.·- maachinen sind vuicii doabaib vorteiliiuiti,, well sie bei. vorhäJ ϊ,ϋΙ;.ίϋ ί■·■ ßi.f eini'achsjt* Korismikt'uui v/^higer T^LLe als Kolbenmasciiinon b^> '·'■ ■ tigen und die bchvLori._f'ik'«i ':-o,s dei¹ VentLLjteuerung vex'iui-;deri wc"--!--U.. Auch sind Di ehkoltiftnma;soiii.nv;u bei. veriiäitniatiiäßig hoher Amigaui·; ^;-i.^ vergleich jv/e,i ne klrfin>u' and J..«ichter als 'ii

v/e;;en· d iβίίϋ)¹ v.ahlr-::.i ^ii^n Υ.)ΐ.Ί.· · i.l^ aliid in der yorga tieit vipitu'iei I)i*ehko-lheai;;.;:;ciii tit-'n bekanntgeworden. Eine der t-r :\>l.nOiv}iöt".:-m Könnt ruktiou>'u Ist die Wankel-Maschine. Bei einer modernen AtusfiUinni^afwriu dL^iiet· Maschine ist der Stator in Fot-m einor Dpitrochoide mil; zwöi. Vorsprängen und der Rotor in form ^ ^e;¹ 'i'i'ochoidtj ausgebildet, Der .-j/mmetrische ttotor dreht ,sich in eliieü; ^i'oßi'n "fjag(ir auf dem Kurbel.aιίά dor Kurbelwelle, die? konzentrlf;■·.'■■ ;:ur AnfcriebuwelLe angoordneh ist. Die drei Spitzen oder Kanten <'■);-! Rotors üind mit Dichtungskan.t;en veraehen. Elin Innenzahnrad am ϊ(.·^θί· das konzentrisch zum Rotorla^er liegt, laßt den Rotor wie ein i'l.aru.' f-.'iiirad um ein Sonnenrad drehen, das konzentrisch aur Kurbelwel.üj liefet. Jier Rotor treibt bu Ί ;einor piano ten radartigen Bewegung mn das oonnenrad die Ausgangs ,/eile um <lar> Dreifache schneller an, als die Kurbelwelle läuft. Die Wankel-Ma;-iohine hat getrennte Ansau^;·* fordichtungs-, Arbeita- und -\uapui'fphasen während der Rotordreii^ng, wie diet; auch bei der yiertakt-ii<jll)t;nmaoohine der i'all Int.

Ürohko.l bemuaachineu habun übI. icherweise mehrere beweglich am Rotor angebrachte X¹TUgU-I odor arid«)re Dichtungen, die an der Irnenwandung dea Zylind;w dicht, streif cn und dadurch getrennte Kämmt-rn bilden. Bei. bekannten Drehkolboiuiiadchinen mit Rotationspumpen und -kompressoren ist ea äuDerst sohwi.erig, eine leififcungüfähige Hochj^tUichwindigkeitsmasohine zu koriütrviieren, da die gleitenden _ iMli-iiii oiler andere Dichtungen der Wirkung der Zentripetalkraft

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unterworfen sind. Durch diese Kraft wird der Druck der Dichtung gegen die Uinfangswandung des Zylinders, in dem die Flügel laufen? progressiv erhöht,, so daß der Wirkungsgrad derartiger Maschinen in unzulässiger Weise absinkt„ Durch die erhöhte Reibung ergibt sich ferner eine abnorm schnelle Abnutzung der Anlageflächen, so daß zusätzlich zum schlechten Wirkungsgrad der Maschine rauhe Oberflächen entstehen„ Hierdurch ergeben sich beträchtliche Leckverluste innerhalb des Zylinders, die die Maschine für einen Normalbetrieb unbrauchbar machen»

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile bekannter Drehkolbenmaschinen eine Drehkolbenmaschine zu schaffen, die einfach aufgebaut ist , weniger bewegliche Teile enthält, bei der die Schwierigkeiten der Ven~ tilsteuerung vermieden sind, und die eine höhere Ausgangsleistung aufweist.

Die erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine enthält mehrere Rotationspumpen unterschiedlicher Kapazität, die aufeinanderfolgend innerhalb eines Zylinders derart angeordnet sind, daß aufeinanderfolgend und schrittartig Einlaß-, Kompressions=, Arbeitsund Auspuffphasen auftreten. Dies wird dadurch erreicht, daß jede Rotationspumpe eine oder mehrere Rotorgruppen enthält, die aufeinander folgend derart angeordnet sind, daß jede Rotorgruppe in direkter Verbindung mit den angrenzend angeordneten Rotorgruppen steht.

Bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine sind die einzelnen Pumpen aufeinander folgend im wesentlichen linear in einem langgestreckten Zylinder angeordnet. Jede Pumpe kann mehrere Rotorgruppen enthalten, wobei jede Rotorgruppe wenigstens z\iei geriffelte oder mit Rillen versehene Rotoren enthält. Die Rotoren der einzelnen Rotorgruppen sind jeweils mit den entsprechenden Rotoren der restlichen Rotorgruppen auf einer gemeinsamen Antriebswelle befestigt. Die Rotoren einer Rotor-

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gruppe sind so angeordnet, daß ihre Rillen miteinander in Eingriff stehen und mit den Rillen der änderten Rotoren der Gruppe kämmen. Durch die Viechseiwirkung zwischen den durch die Pumpen hindurchströmenden bie.nnbaren Gase und den gerillten Rotoren entstehen getrennte Einlaß-, Kompressions-, Arbeits- und Auspuffphasen eines Zyklus während der Drehung der Rotoren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die erste Rotationspumpe zwei Gruppen gerillter Rotoren enthalten, die an einem Ende des Zylinders angrenzend an den Zylindereinlaß angeordnet sind. Ein an dieser Stelle eintretendes brennbares Gasgemisch wird, während es durch die erste bzw. zweite Rotorgruppe strömt, stufenweise komprimiert. Beim Austritt aus der zweiten Rotorgruppe tritt das komprimierte Gas in die dritte Rotationspumpe ein, die als einzelne Gruppe gerillter Rotoren ausgebildet iat. Diese Rotorgruppe ist im Zylinder angrenzend an die Zündeinrichtung angeordnet, die beispielsweise in Form herkömmlicher Zündkerzen ausgebildet ist. Beim Zünden der Zündkerzen zündet auch das komprimierte Gas und expandiert. Alternativ kann die erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine auch als Dieselmaschine arbeiten, wobei Zündkerzen oder dergleichen überflüssig werden. Das expandierte Gas strömt darauf in die dritte Rotationspumpe, die drei Rotorgruppen mit je wenigstens zwei gerillten Rotoren enthält. Das expandierte Gas wird aufeinanderfolgend in den Zwischenraum zwischen beiden Rotorgruppen gedruckt, wo es bei umlaufenden Rillen bzw. Rotoren eingeschlossen wird. Durch die Wechselwirkung zwischen dem Gas und den Rillen entsteht eine Keilwirkung zwischen den Rillen, so daß die entsprechenden Antriebswellen jeder Rotorgruppe eine Drehung der Maschine verursachen. Das Kompressionsverhältnis jeder einzelnen Rotorgruppe ist in erster Linie abhängig vom Gasdurchsatz durch die Rotoren, der seinerseits abhängig ist von der Tiefe und Breite der Rillen der miteinander zusammenarbeitenden Rotoren.

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Bei einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine sind die Rotorgruppen mit den einzelnen Rotationspumpen etwa in Eorm eines Stapels angeordnet, so daß die Längsachsen der Rotoren in unterschiedlichen Rotorgruppen im wesentlichen parallel zueinander liegen. Demzufolge ist der Zylinder, in dem jeder der Rotoren angeordnet ist, in verschiedne Zylinderkammern unterteilt, die jeweils in Verbindung mit der nächstangrenzenden Rotorgruppe stehen. Bei dieser Ausfuhrungsform arbeitet jede Rotorgruppe mit getrennten Antriebswellen, die miteinander über mehrere, miteinander in Eingriff stehende Stirnräder verbunden sind. Es sei darauf hingewiesen, daß die Rotationspumpen auch anders als in Form eines Stapels oder linear angeordnet sein können, so z. B. in Form eines Kreises oder Bündels,

Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine unterscheidet sich ferner von der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Rotoren jeder Rotorgruppe eine unterschiedliche Größe haben können. Da ferner einander entsprechend angeordnete Rotoren nicht auf einer gleichen Achse liegen, kann jede Rotorgruppe mit einer unterschiedlichen Drehzahl laufen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält die angrenzend an die Zündeinrichtung angeordnete Rotationspumpe wenigstens zwei Rotoren, deren Durchmesser geringer ist als der der Rotoren der restlichen Rotorgruppen. Zusätzlich sind die mit der Welle dieser Rotorgruppe zusammenarbeitenden Zahnräder größer und drehen sich daher langsamer, als die restlichen mit den einzelnen Rotorgruppen verbundenen Zahnräder.

Bei beiden oben beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine ist zweckmäßigerweise am Auslaßende des Zylinders eine Abgasentgiftungseinrichtung angeordnet. Die Abgasentgiftungseinrichtung enthält eine Lufteinlaßpumpe mit wenigstens zwei gerillten Rotoren, deren Rillen miteinander in Eingriff stehen, so daß sie die hindurchströmenden Gase komprimieren. Im Betrieb kann durch den in der Abgasentgiftungseinrichtung vorgesehenen Lufteinlaß Luft in die Luftkompressionsgruppe der Rotoren

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strömen, in der die Luft komprimiert und in den Zylinder zurückgefördert wird, und zwar an einer Stelle, an der die Gase die zweite Rotationspumpe verlassen. An dieser Stelle wird die komprimierte Luft mit den aufgeheizten Gasen durch deren Expansion innig vermischt. Durch die Vermischung der aufgeheizten Auspuffgase mit zusätzlicher komprimierter Luft werden die Luft verschmutzende Bestandteile wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe oder dergleichen verbrannt. Die Hilfsluft kann dem Zylinder an der für eine vollständige Verbrennung der die Luft verschmutzenden Bestandteile günstigsten Stelle zugeführt werden.

Die beiden oben beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine können mit zufriedenstellendem Ergebnis bei Automobilen oder ähnlichen Fahrzeugen verwendet werden, wobei herkömmliche Transmissionen und/oder Differentiale überflüssig werden. Bei dieser Art der Anwendung sind die einzelnen Rotationspumpen, die die dritte Rotationspumpe umfassen, körperlich voneinander getrennt. Wenigstens eine der Rotationspumpen steht in direkter Verbindung mit jedem Antriebsrad des Fahrzeugs. Alter- · nativ kann eine Pumpenkombination so angeordnet sein, daß sich eine Drehzahländerung im Antrieb der Räder ergibt. Der restliche Teil der dritten Rotationpumpe bleibt in direkter Verbindung mit der zweiten Rotationspumpe, so daß sie von dieser die verbrannten, expandierenden Gase empfängt. Es sei betont, daß der mit der zweiten Rotationspumpe in direkter Verbindung stehende Teil der dritten Rotationspumpe wenigstens die gleiche Kapazität wie die erste Rotationspumpe haben muß, die zur Kompression der eintretenden Gase dient. Die in direkter Antriebsverbindung mit den Rädern stehende Rotationspumpe ist mit dem restlichen Teil der dritten Rotationspumpe über eine Ventilanordnung verbunden, die dazu dient, die expandierenden Gase selektiv zu einem der Enden dieser Rotationspumpe zu lenken. Die Räder können hierdurch entweder in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung angetrieben werden, indem die expandierenden Gase in der erforderlichen Richtung durch die Rotationspumpe gelenkt werden, so daß sich die Räder des Fahrzeugs entweder vorwärts oder rückwärts ~

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drehen. Durch die erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine wird also die zugrundegelegte Aufgabe insgesamt gelöst.

Anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig, 1 zusammen ein Schnittbild einer ersten Ausführungsform der

¹¹¹¹ erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine, bei der mehrere Rotationspumpen aufeinanderfolgend linear in einem langgestreckten Zylinder angeordnet sind_s wobei hieran eine Abgasentgiftungseinrichtung angeschlossen ist;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1 mit der Darstellung des gegenseitigen Eingriffs der Rillen der einzelnen Rotoren einer Rotorgruppe;

Fig. 3 den Querschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine, bei der mehrere Rotationspumpen etwa in Form eines Stapels angeordnet sind; und

Fig. 4 eine Endansicht der Ausführungsform der Fig» 3 mit der Darstellung des Zusammenwirkens der mit den einzelnen Rotationspumpen zusammenarbeitenden Zahnräder.

Die erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine der Fig. 1 enthält ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Gehäuse, das einen langgestreckten Zylinder 12 umschließt. Der Zylinder 12 ist, wie aus Fig. 2 deutlich zu sehen ist, von einem Kühlmantel 14 umgeben, der Wasser oder ein anderes Kühlfluid enthält.

Innerhalb des Zylinders 12 sind mehrere Rotationspumpen aufeinanderfolgend im wesentlichen linear hintereinander angeordnet. Sie stehen miteinander so in Verbindung, daß während der Drehung der Rotationspumpen Einlaß-, Kompressions-, Arbeits- und Auspuffphasen entstehen. Jede Rotationspumpe enthält eine oder mehrere Rotorgruppen. Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform enthält die erste Rotationspumpe zwei Rotorgruppen, die insgesamt mit 16 (Fig. 1A) und 18 (Fig. 1) bezeichnet sind. Jede dieser Rotorgruppen

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enthält zwei gerillte Rotoren 20 und 22 bzw. 24 und 26. Die gerillten Rotoren sind bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen schraubenförmig gerillt. Sie werden daher im folgenden, ebenso wie die weiteren noch zu erwähnenden Rotoren als Spindelrotoren bezeichnet. Die zweite Rotationspumpe enthält eine insgesamt mit 28 bezeichnete Rotorgruppe mit zwei Spindelrotoren 30 und 32. Die dritte Rotationspumpe enthält drei Rotorgruppen 34, 36 und 38 mit je zwei Spindelrotoren 40 und 41, 42 und 44 bzw. 46 und 48. Die Spindelrotoren jeder Rotorgruppe sind mit den entsprechend angeordneten Rotoren der restlichen im Zylinder 12 angeordneten Rotorgruppen jeweils auf einer gemeinsamen Antriebswelle befestigt. Bei der in den Figuren 1 und 1A gezeigten Ausführungsform sind die Spindelrotoren 20, 24, 30, 40, 42 und 46 auf einer Antriebswelle 47 (Fig. 1A) befestigt. Ebenso sind die Spindelrotoren 20, 26, 32, 41, 44 und 48 sämtlich auf einer Antriebswelle 4 9 (Fig. 1A) befestigt. An den einander gegenüberliegenden Enden des Zylinders 12 sind Zylinderdeckel 51 (Fig. 1A) und 53 (Fig. 1) angeordnet, in denen mittels Lagern 55 und 57 (Fig. 1A) bzw. 59 und 60 (Fig. 1) die Antriebswellen gelagert sind. Jeder Rotor ist auf seiner Antriebswelle so gelagert, daß seine Rillen bzw. Gewinderillen 50 mit denen des oder der anderen Rotoren der gleichen Rotorgruppe wirksam in Eingriff stehen(Fig.2). Durch die gegenseitige Zusammenarbeit der Gewinderillen der Rotoren einer Rotorgruppe einerseits und die Zusammenarbeit der Gewinderillen mit den Zylinderwandungen ergibt sich eine Wechselwirkung zwischen den durch den Zylinder hindurchtretenden Gasen und der Rotorgruppe selbst. Dies soll im folgenden noch näher erläutert werden.

Im Betrieb tritt ein brennbares Gasgemisch über einen Einlaß 52 (Fig. 1A) in den Zylinder 12 ein. Die erste, die Rotorgruppen 16 und 18 umfassende Rotationspumpe liegt am äußersten Ende des Zylinders 12 angrenzend an den Einlaß 52. Demzufolge werden die brennbaren Gase schrittweise komprimiert, wenn sie durch die Rotorgruppen 16 und 18 hindurchtreten. Die aus der Rotorgruppe 18 austretenden komprimierten Gase treten unmittelbar in die zweite Rotationspumpe mit der Rotorgruppe 28 ein. Am Gehäuse 10 ist eine Zündeinrichtung

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in Form von Zündkerzen 54 und 56 angebracht. Die Zündkerzen stehen mit dem Innern des Zylinders 12 in Verbindung, und zwar in einem . Bereich unmittelbar angrenzend an die Rotorgruppe 28.' Beim Eintritt der kompromierten Gase in die Rotorgruppe 28 werden die Zündkerzen 54 gezündet, so daß das komprimierte Gas verbrennt. Die nunmehr stark expandierten verbrannten Gase treten in die dritte Rotationspumpe ein, die die Rotorgruppen 34, 36 und 38 enthält. Da die verbrannten Gase stark expandiert sind, erzeugen sie eine Keilwirkung zunächst auf die Rotoren der Rotorgruppe 34 und daran anschließend auf die Rotoren der Rotorgruppen 36 und 38. Diese Keilwirkung wirkt als Antriebskraft auf die Antriebswellen 47 und 49 und ist vergleichbar dem Arbeitshub bei herkömmlichen Kolbenmaschinen.

Nach dem Austritt aus der Rotorgruppe 38 können die Gase entweder zum Auslaß oder zur zusätzlichen Expansion in eine oder mehrere zusätzliche Rotorgruppen geleitet werden. Die Abgasentgiftungseinrichtung enthält eine Luftkompressions-Rotationspumpe-mit wenigstens einer Rotorgruppe 64. Diese Rotorgruppe enthält ebenfalls zwei Spindelrotoren 66 und 68, die jeweils so auf die Antriebswellen 47 und 49 gesetzt sind, daß ihre Gewinderillen miteinander kämmen. Über einen Lufteinlaß 70 wird Frischluft in eine Kammer 74 geführt, in der die Rotorgruppe 64 angeordnet ist. Die in die Kammer 74 eintretende Luft wird durch die Wechselwirkung mit den Spindelrotoren 66 und 68 komprimiert» Nach der Kompression strömt die Luft durch eine Leitung 76, die direkt mit dem Innern des Zylinders 12 in Verbindung steht, und zwar an einer Stelle zwischen der zweiten und dritten Rotationspumpe oder, wie in Fig. 1 gezeigt ist, zwischen den R-otorgruppen 28 und 34» Die Frischluft wird mit den aufgeheizten Gasen gemischt, die aus der Rotorgruppe 28 strömen. Dieses Gemisch expandiert, wenn es durch die nachfolgenden Rotorgruppen 34» 36 und 38 strömt. Durch die Zufuhr zusätzlicher Luft und die Temperatur dieses Gemisches werden die Kohlenwasserstoffe und andere Abfallprodukte im Auspuff verbraucht, so daß von der Rotorgruppe 38 ein Schadstofffreies Auspuffgas durch den Auslaß 78 strömte Die Maschine ist so bemessen, daß die komprimierte Luft an der günstigsten Stelle

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■zur vollständigen Verbrennung der Kohlenwasserstoffe und anderer luftverschmutzender Schadstoffe in den Zylinder 12 eingeführt werden kann, die in den Gasen verbleiben, nachdem diese durch die Verbrennungsphase an der Rotorgruppe 28 hindurchgetreten sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 1A enthalten die erste, zweite und dritte Rotationspumpe eine bestimmte Anzahl von Rotorgruppen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Rotationspumpen auch einzelne Rotorgruppen enthalten können. Die genaue Anzahl der Rotorgruppen der einzelnen Rotationspumpen ist abhängig von den bestimmten Eigenschaften des jeweils zu konstruierenden Motors.

Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine, bei der die Rotorgruppen, die die erste, zweite und dritte Rotationspumpe enthalten, etwa in Form eines Stapels angeordnet sind. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist von einem insgesamt mit 80 bezeichneten Gehäuse ein Zylinder 82 umschlossen. Der Zylinder enthält mehrere Kammern, die von einem ein Kühlfluid führenden Kühlmantel 84 voneinander getrennt sind.Eine erste Rotationspumpe enthält eine Rotorgruppe 86 mit Spin~ delrotoren 88 und 90, die am Ende des Zylinders 82 angrenzend an den Einlaß 92 angeordnet sind. Die zweite Rotationspumpe enthält eine einzelne Rotorgruppe 94 mit zwei Spindelrotoren 96 und 98. Die Rotorgruppe 94 ist im Zylinder 82 angrenzend an die Zündeinrichtung angeordnet, die aus einer Zündkerze 100 bestehen kann. Die dritte Rotationspumpe enthält zwei Rotorgruppen 102 und 104 mit je zwei Spindelrotoren 106 und 108 bzw. 110 und 112. Die dritte Rotationspumpe liegt am Ende des Zylinders 82 angrenzend an und in Verbindung mit dem Auslaß 114. Jede Rotorgruppe jeder Rotationspumpe arbeitet mit einer einzelnen Antriebswelle zusammen, d. h. die Rotorgruppen 86, 94, 102 und 104 arbeiten jeweils mit einer Antriebswelle 116, 118, 120 bzw. 122 zusammen. Die Antriebswellen sind durch mehrere Stirnräder 124, 126, 128 und 130 miteinander verbunden. Jede Antriebswelle ist am Gehäuse 80 mittels entsprechend angeordneter Lager gelagert, die an Zylinderdeekeln 132 und 134 befestigt sind. Die Zylin-

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derdeckel ihrerseits sind jeweils an einem Ende des Gehäuses 80 befestigt.

Die erste und zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine unterscheiden sich darin, daß die Rotorgruppen der Ausführungsform der Figo 3 und 4 mit unterschiedlichen Dreh= zahlen umlaufen und entsprechend unterschiedliche Durchmesser aufweisen können. Die Drehzahl wird durch <ä.e Größe des Stirnrades be= stimmt j das an der mit der einzelnen Rotorgruppe zusammenarbeitenden Antriebswelle befestigt ist„ Bei der hier gezeigten Ausführungs= form ist das Stirnrad 126 größer als die beiden angrenzenden Stirn- räder ₉ so daß die Rotorgruppe 94, die die zweite Rotationspumpe umfaßt, langsamer dreht als die restlichen Rotorgruppen der zweiten und dritten Rotationspumpe,, Bei der Ausführungs form der Fig» 1 ist der bei einer Rotorgruppe mögliche Gasdurchsatz abhängig von der Anzahl, Tiefe und Breite der Rillen der einzelnen Rotoren sowie von der Größe des die Drehzahl der Pumpe bestimmenden Zahnrades.

Es sei darauf hingewiesen„ daßj, obwohl die beiden vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele unter besonderer Bezugnahme auf Rotationspumpen mit zwei gerillten Rotoren beschrieben wurden, jede beliebige Rotationspumpenkonstruktion bei der erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine verwendet werden kann« Hierzu gehören auch Rota=- tionspumpen mit einer einfachen Welle.

Patentansprüche

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Claims

PATEHTAN S. PRUOHE

Drehkolben-Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, gekennzeichnet durch mehrere aufeinander folgend innerhalb des Gehäuses (10, 80) angeordnete Rotationspumpen (16, 18, 28, 34, 36, 38; 86, 94, 102, 104), durch mit wenigstens einer der Rotationspumpen verbundene Antriebswellen (47, 49; 116, 118, 120, 122), durch eine erste, angrenzend an den Einlaß (52; 92) des Zylinders (12; 82) angeordnete Rotationspumpe (16, 18; 86), durch die die in den Zylinder eintretenden Gase komprimiert werden, durch eine am Gehäuse (10; 80) angeordnete Zündeinrichtung (54, 56; 100), die in Verbindung mit einer zweiten Rotationspumpe (28; 9^) steht, durch die bei ihrer Zündung die durch die zweite Rotationspumpe hindurchtretenden Gase verbrannt werden, und durch eine dritte Rotationspumpe (34, 36, 38; 102, 104) im Gehäuse (10; 80), die mit der zweiten Rotationspumpe (28; 94) in Verbindung steht, so daß die Antriebswelle(n) durch die Einwirkung der verbrannten Gase auf die dritte Rotationspumpe angetrieben wird.

Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rotationspumpen je wenigstens einen innerhalb des Zylinders (12; 82) drehbar befestigten gerillten Rotor (20, 22, 24, 26, 30, 32, 40, 41, 42, 44, 46, 48; 88, 90, 96, 98, 106, 108, 110, 112) enthält, von denen jeder innerhalb des Zylinders (12, 82) in direkter Verbindung mit dem angrenzend angeordneten Rotor steht.

Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rotationspumpen wenigstens eine innerhalb des Zylinders (12, 82) angebrachte Rotorgruppe (16, 18, 28, 34, 36, 38; 86, 94, 102, 104) enthalten, von denen jede wenigstens zwei gerillte Rotoren (z. B. 20, 22) enthält, von denen wenigstens einer mit wenigstens einem anderen seiner Gruppe zusammenarbeitet, so daß jede Rille (50) des einen Rotors mit einer entsprechend angeordneten Rille (50) des anderen Rotors in Eingriff steht und die Gase durch die Wechselwirkung der zusammenarbeitenden Rillen, wenigstens einer Rotojrgruppe komprimiert werden. 209831/0640

4. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet , daß die Rotorgruppen im wesentlichen linear zueinander und parallel zur Längsachse des Zylinders (12) angeordnet sind.

5. Drehkorben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß jeder Rotor jeder Rotorgruppe mit den entsprechend angeordneten Rotoren der restlichen Rotorgruppen auf einer gemeinsamen Antriebswelle (47, 49) angeordnet ist.

6. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Rotorgruppen (86, 94, 102, 104) innerhalb des Gehäuses (80) etwa in Form eines Stapels drehbar gelagert sind, so. daß die Längsachsen jeder Rotorgruppe im wesentlichen parallel zueinander liegen.

7. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mehrere parallel zueinander angeordnete Antriebswellen (116, 118, 120, 122), die mittels an den Antriebswellen befestigten Zahnrädern (124, 126, 128, 130) miteinander verbunden sind, wobei das an der zweiten Rotationspumpe (94) angebrachte Zahnrad (126) größer ist als die benachbarten Zahnräder (124, 128), so daß die zweite Rotationspumpe (94) infolge der Wechselwirkung zwischen dem mit der zweiten Rotationspumpe verbundenen Zahnrad und den nächst angrenzenden Zahnrädern langsamer läuft als die nächst angrenzenden Rotationspumpen (86, 102).

8* Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet ₉ daß die erste Rotationspumpe wenigstens zwei Rotorgruppen (16_? 18) enthält, die hintereinander angeordnet sind und sowohl mit dem Zylindereinlaß (52) als auch der zweiten Rotationspumpe (34₅ 36, 38) in Verbindung stehen, so daß die Gase vom Einlaß durch die beiden Rotorgruppen der ersten Rotationspumpe schrittweise komprimiert werden,,

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9. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Rotationspumpe (34, 36, 38) wenigstens zwei mit der zweiten Rotationspumpe (28) und dem Zylinderauslaß (78) in Verbindung stehende Rotorgruppen (34, 36, 38) enthält, daß die Rotoren (40, 41, 42, 44, 46, 48) der dritten Rotationspumpe mit den Antriebswellen (47, 49) verbunden sind, und daß die Gase von der zweiten Rotationspumpe (28) mit der dritten Rotationspumpe zusammenwirken und die Antriebswellen antreiben.

10. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem Auslaßbereich (78) des Zylinders (12) in Verbindung stehende Abgas-Entgiftun£seinrichtung (64).

11. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1O, dadurch gekennzeichnet , daß die am Gehäuse (10) befestigte und mit dem Zylinderauslaß (78) in Verbindung stehende Abgas-Entgiftungseinrichtung (64) einen mit dem Zylinder (12) an einer Stelle in Verbindung stehenden Lufteinlaß (70) enthält, die angrenzend an die zweite (28) und die dritte Rotationspumpe (34, 36, 38) liegt, so daß die Gase von der zweiten Rotationspumpe mit der Luft gemischt und schrittweise zur dritten Rotationspumpe und zum Auslaß (78) geführt werden.

12. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Abgas-Entgiftungseinrichtung eine vierte Rotationspumpe (64) enthält, die mit dem Lufteinlaß (70) und dem Zylinder (12) in Verbindung steht, so daß die Luft aus dem Lufteinlaß (70) komprimiert wird, bevor sie mit den Gasen von der zweiten Rotationspumpe (28) gemischt wird.

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13. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die vierte Rotationspumpe wenigstens eine Rotorgruppe (64) mit wenigstens zwei gerillten Rotoren (66, 68) umfaßt, so daß die durch die Rotorgruppe hindurchtretenden Gase durch die miteinander kämmenden Rillen der Rotoren der Rotorgruppe komprimiert werden.

14. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch. 13» dadurch gekennzeichnet , daß jeder Rotor (66, 68) jeder Rotorgruppe (64) der vierten Rotationspumpe auf einer gemeinsamen Antriebswelle (47, 49) mit den entsprechend gelagerten Rotoren der ersten, zweiten und dritten Rotationspumpe befestigt ist.

5. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 12 oder 1 3 > dadurch gekennzeichnet , daß der Lufteinlaß (70) mit einem Ende der Rotorgruppe (64) der vierten Rotationspumpe in Verbindung steht, und daß das entgegengesetzte Ende der Rotorgruppe (64) durch eine Leitung (76) mit dem Zylinder (12) verbunden ist.

6. Drehkolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch !gekennzeichnet , daß die gerillten Rotoren (z. B. 20, 22) als Spindelrotoren ausgebildet sind.

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