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Bezeichnung: Antriebsvorrichtung mit mindestens einer Rotationskolbenmaschine
mit Kämmeingriff Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit mindestens
einer Rotationskolbenmaschine mit Kämmeingriff zwischen einem Kolbenläufer und einem
diesen exzentrisch umgebenden, in einem ortsfesten Maschinengehäuse umlaufenden
Absperrläufer, wobei der Kolbenläufer (n) Verdrängerkörper und der Absperrläufer
(n + 1) Arbeitsräume aufweisen und beide Läufer gleichsinnig mit entsprechender
Relativdrehzahl umlaufen.
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Es gibt eine große Anzahl Rotationskolbenmaschinen mit Kämmeingriff
(vgl. Wankel, Einteilung der Rotationskolbenmaschinen).
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Hierbei laufen der Absperrläufer und der Kolbenläufer exzentrisc zueinander
versetzt gleichsinnig um. Dabei tauchen die Verdrängerkdrper des Kolbenläufers in
die Arbeitsräume des Absperrläufers und komprimieren das darin befindliche Gas.
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Dies wird in bekannter Weise gezündet und explodiert.
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Wie bei anderen Kolbenverbrennungskraftmaschinen erfolgt hierbei eine
diskontinuierliche Verbrennung mit den ihr anhaftenden Nachteilen der unzureichenden
Kraftstoffausnutzung und der mit unverbrannten Stoffen beladenen Abgase, Der vorliegenden
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolbenmaschine zu schaffen,
bei der eine kontinuierliche Verbrennung ermöglicht wird, um die vorgenannten Nachteile
zu vermeiden.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das maschinengehäuse
eine für alle Arbeitsräume gemeinsame Brennkammer zur Durchführung einer kontinuierlichen
Verbrennung aufweist und jeder Arbeitsraum des Absperrläufers mindestens eine Durch
brechung aufweist, die ihn während seines Umlaufes mit den im maschinengehäuse Ein-
und Ausladkanälan zur bzw. von der Brennkammer verbindet. Der Gaswechsel mit der
Brennkammer erfolgt somit durch radiale Bohrungen im Abaperrilufer. Ein seitlicher
Ladungswechsel über den Spalt zwischen Kolben- und Absperrläufer ist nicht möglich,
da der Abstand zwischen beiden 'auf Grund des hohen Uerdichtungsverhältnisses nur
wenige Zehntel Millimeter betragen kann.
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Eine vorteilhafte Wei-terbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennkammer einlaßseitig mit einem Verdichter und auslaßseitig mit, mindestens
einem Rotationskolbenmotor verbunden ist. Auf diese Weise kann die Verdichtungsarbeit
einerseits und die Verbrennungsarbeit andererseits auf unterschiedliche maschinen
verteilt werden, Vorteilhaft ist der Verdichter eine Rotationskolbenmaschine.
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Um eine den Lastzuständen angepaßte Steuerung der maschine zu erreichen,
ist gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen. daß zur Verstellung der
Steuerzeiten zwischen den ,Rrbeitsräumen und der Brennkammer durch Verstellung des
oberen Totpunktes in Umfangsrichtung mindestens einer Rotationskolbenmaschine der
entsprechende Kolbenläufer auf einem Zapfen einer um die Drehachse des Absperrläufers
drehbaren Schwinge gelagert ist0 Eine weitsre Ausführungsform einer Steuerung besteht
darin, daß zur Verstellung der Steuerzeiten zwischen den Arbeits räumen und der
Brennkammer zwischen dem Absperrläufer mindestens einer Rotationskolbenmaschine
und dem ortsfesten Maschinengehäuse als Stellglied ein zum Absperrläufer konzentrischer
verdrehbarer Ring mit mindestens einer Durchbrechung angeordnet ist die jede Durchbrechung
der Absperrläufers bei dessen Umlauf mit den im Maschinengehäuse befindlichen Ein
und Auslaßkanälen zur bzw. von der Brennkammer verbindet
Vorteilhaft
sind der Verdichter und der motor miteinander mechanisch verbunden, wobei zweckmäßig
die mechanische Verbindung von Verdichter und motor aus einem stufenlos regelbaren
Getriebe besteht.
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Zweckmäßig ist ferner wenn das Gesamthubvolumen des Verdichters kleiner
ist als dasjenige des damit verbundenen Motors.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert
und zwar zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Rotationakolbenmaschine gemäß
der Erfindung nach der linie I - I in Fig. 2 F Fig. 2 einen Längsschnitt nach der
Linie II - II in Fig0 1 Fig. 3 einen Querschnitt ähnlich Fig. 1 durch eine andere
Ausführungsform einer Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung Fig. 4 eine abgewandelte
Ausführung einer aus zwei verbundenen Rotationskolbenmaschinen bestehenden Antriebsvorrichtung
gemäß der Lrfindung und
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer
Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung.
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Die in den Fig0 1 und 2 dargestellte einfachste Ausführungsform einer
Antriebsvorrichtung mit kontinuierlicher Verbrennung besteht aus einer Rotationskolbenmaschine
mit Kämmeingriff, bestehend aus einem umlaufenden mit teilzylindrischen Verdrängerkörpern
1 uersehenen Kolbenläufer 2u.einem ihn umgeben den außenzylindrischen Absperrläufer
3, der hohle teilzylindrische Arbeitsräume 4 aufweist, deren Größe mit derjenigen
der Verdrängerkörper 1 korrespondiert. Die Anzahl der Arbeitsräume 4 ist um 1 größer
als die der Verdrängerkörper 1. Die Drehachsen 5 und 6 des KolbenläuFers 2 und des
Absperrläufers 3 sind zueinander exzentrisch versetzt angeordnet0 Konzentrisch zum
Absperrläufer 3 ist ein im wesentlichen zylindrisches maschinengehäuse 7 vorgesehen,
in dem eine Brennkammer 8 angeordnet ist, die durch Ein- und Auslaßkanäle 9 bzw.
10 mit de.
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äußeren Umfang des Absperrläufers 3 verbunden ist0 Der Absperrläufer
3 besitzt jeweils im Scheitel jedes Arbeitsraumes 4 eine Durchbrechung 11.
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Wie Fig. 2 zeigt, besitzt der Absperrläufer 3 auf den Stirnseiten
12,13 jedes Arbeitsraumes 4 in und Auslsßöffnungen 15, 16 für das zu verdichtende
medium, an die Zu-.uNd Abführleitungen 17,18 angeschlossen sind, die im maschinengehäuse
7 münden.
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Der Absperrläufer 3 wird von einer Welle 19 angetrieben, die mit einem
fQohlflansch 20 nit dem Absperrläufer 3 test verbunden ist, Der Hohlflansch 20 umgibt
eine zylindrische Scheibe, die exzentrisch mit der Achse 5- des Kolbenläufers 2
fest verbunden ist. Auf der anderen Seite der maschine iat die Achse 5 ebenfalls
exzentrisch mit einer kreisrunden, im Absperrläufer 3 und im Maschinengestell 7
gelagerten und mit der Achse 6 fluchtenden Scheibe 21 verbunden, die ihrerseits
mit einer Kurbel 22 ein Stck bildet und um die Dreh@ches 6 drehbar ist.
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Durch Verdrehen der Kurbel 22 läßt 9ich eine Verstellung des Kolbenläufers
2 zusaMmen mit dem Absperrläufer 3 gegenüber dem Gehause 7 mit der Brennkammer 8
und damit eine Verstellung der Steussrzeiton zwischen den Arbeitsräumen und der
Brennkammer durch Verstellung des oberen Tcitpunktes erzielen, Im Betrieb nehmen
die Arbeitsräume 4 das zu verdichtende Medium z. Bo. Luft oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch
auf. Beim weiteren Umlauf verdichten die Verdrängerkörper 1 des Medium so l@nge,
bis der Arbeitsreum 4 eine Stellung erreicht, in der das verdichtete Medium durch
die Durchbrechung 11 in die Brennkammer 8 @ntweicht, und es gezündet wird und verbrennt.
Das Abges strömt durch den Auslaßkanal 10- in den Arbeitsraum 4 zurück und expandiert
dort,
Fg. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführung einer Rotationskolbenmaschine
gemäß der Erfindung, in der alle mit der bereits beschriebenen Maschine übereinstimmenden
Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Ausführung in Fig. 3 unterscheidet
sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß zwischen dem Maschinengehäuse 7 und
dem Absperrläufer 3 ein Stellglied 23 in Form eines zum Absperrläufer 3 konzentrischen,
verdrehbaren Ringes mit mindestens einer, im vorliegenden Falle zwei Durchbrechungen
24 engsordnet ist. Diese Durchbrechungen 24 verbinden die Durchbrechungen 11 des
Absperrläufers 3 mit den Ein- und Auslaßkanälen 9,10 zur bzw. von der Brennkammer
8. Die Länge der Durchbrochungen 24 in Umfangsrichtung ist größer als die jenige
der Ein- und Auslaßkanäle 9 und 10. Durch Verdrehen dieses Ringes 23 ist es ebenfalls
möglich, die Steuerzeiten zwischen den Arbeitsräumen 4 und der Brennkammer 8 zu
verstellen.
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Es ist Uuch mäglich, ein Stellglied 23 zusätzlich zu der Verstellung
der in den Fig. 1 und 2 dargestellten. Ausführungsform zu verwenden.
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Fig. 4 zeigt eine Antriebsvorrichtung, die aus zwei mechanisch miteinander
verbundenen Rotationskolbenmaschinen der in Fig. 1 dargestellten Art besteht0 Die
Rotationskolbenmaschine 25 dient hierbei als Verdichter, während die Rotationskolbenmaschine
26 als motor arbeitet. Die Absperrläufer 3 und 3' der beiden maschinen 25,26 sind
miteinander starr durch eine Welle 19 verbunden, auf der ein Abtriebsrad 27 befestigt
ist. Die Brennkammer 8, deren Einlaßkanal 9 mit dem Verdichter und deren Auslaßkanal
10 mit dem motor 26 verbunden ist, ist in einem nicht gezeichneten maschinengehäuse
untergebracht, Aus Wirtschaftlichkeitsgründen ist es zweckmäßig, die Einlaßkanäle
und die Auslaßkanäle 9,10 hinsichtlich ihres Volumens nicht zu groß auszubilden.
Es ist auch mögliche an die Brennkammer 8 mehrere mechanisch mit-dem Verdichter
verbundene motoren 26 anzuschließen0 Über die dem Verdichter 25 zugeordnete Kurbel
22 lassen sich die Steuerzeiten des Verdichters verändern, Eine ähnliche Steuerungsmöglichkeit
besteht hin sichtlich des motors 260 Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die
Ein- und Auslaßschlitze für die Arbeitsräume identisch mit den Durchbrechungen 11
des Absperrläufers 3 bzw. 3'.und entsprechende Ein- und Auslaßöffnungen 15,16 sind
in der Bahnkurve dieser Durchbrechungen Ii bzwO 11' angeordnet. Sie entfallen daher
auf den Stirnflächen der Absperrläufer,
Eine weitere Ausführungsform
zeigt Fig. 5, bei der die Antriebsvorrichtung wiederum aus zwei miteinander mechanisch
verbundenen Rotationskolbenmaschinen besteht. Die Antriebsvorrichtung- nach Fig.
5 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 4 dadurch, daß an Stelle der starren
Welle 19 zwischen den beiden maschinen 25 und 26 ein stufenlos veränderbares Gstriebe
28 vorgesehen ist, das im vorliegenden Falle aus Riemenscheiben 29,30 und einem
Übertragungsriemen 31 besteht, Auf der Abtriebswelle 19' des motors 26 sitzt ein
Abtriebsrad 27.
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An Stelle der in dsn.Figuren 4 und 5 gezeigten Rotationskolbenmaschinen
ist es auch möglich solche .Rotation8kolbenmaschinen zu benutzen, wie sie in Fig.
3 dargestellt sind.
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Durch entsprechende Steuerung der Rotationskolbenmeschinen ist e8
möglich, bei unterschiedlichen Lastzuständen die entsprechend günstigste Einstellung
der Steuerzeiten zu erzielen und die Antriebsvorrichtung mit bestmöglichstem Wirkungsgrad
zu betreiben.