DE2438189A1 - Drehenergieumformer - Google Patents

Description

Priorität: 27.8.1973 - U.S.A.

Die Erfindung "bezieht sich auf Brennkraftmaschinen (mit Innenverbrennung), Pumpen oder Kompressoren der Dreh(kolben)bauart und befaßt sich insbesondere mit einem neuartigen Drehenergieumformer für solche Zwecke.

Bei solchen Maschinen war typischerweise bisher erforderlich: (1) die-Verwendung eines festen oder Drehgehäuses mit einer mit einer Vielzahl von Ausbuchtungen versehenen Kammer, innerhalb der ein mit vielen Nocken oder Lappen versehener abgesetzter Rotor sich dreht und so ein oder mehrere Kompressionsoder Expansionskammern variablen Passungsvermögens erzeugt;

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oder (2) erforderten die Verwendung axial hin-und hergehender Kolben, die gegen eine Taumelscheibe arbeiteten

oder (3) erforderten die Verwendung relativ im Winkel variabler Rotorschaufeln, um für die notwendigen Änderungen in dem volumetrischen Passungsvermögen der jeweiligen Kammern zu sorgen.

So stehen beispielsweise die sogenannten Wankelmotoren oder deren Äquivalente für den oben genannten Typ (1); die Brennkraftmaschinen mit dem sogenannten "Stirling-Zyklus" oder deren Äquivalente stehen für den oben genannten Typ (2); und die sogenannten "Ryencc—Brennkraftmaschinen" oder deren Äquivalente sind repräsentativ für den oben genannten Typ (3). Diese Bauarten von Brennkraftmaschinen sind lediglich beispielsweise aus den vielen Vorhaben zu nennen, die gemacht wurden, um wirksamerere oder einfacherere Bauarten von Brennkraftmaschinen mit innerer oder äußerer Verbrennung zu erzeugen.

Selbst bei den einfachereren mechanischen Entwicklungen wie sie durch den oben genannten Typ (1) repräsentiert werden, ist jedoch das Problem noch nicht gelöst worden, da bei ihnen sämtlich entweder die Verwendung von Dichtungen mit, variablem Radius oder Linienberührungsdichtungen erforderlich sind, bzw. in sich selbst nicht abgeglichene relativ zueinander sich bewegende Teile oder komplizierte Ventilanordnungen, um für ein richtiges Arbeiten, selbst über relativ kurze Zeitdauern zu sorgen, bevor nicht Teile ausgewechselt bzw. ein erneuter Zusammenbau erforderlich wird, um die gewünschte Arbeitsleistung wieder herzustellen.

Dagegen erfordert eine Drehenergiemaschine nach

der Erfindung nicht die Verwendung eines Rotors mit mehreren Nocken, welcher innerhalb einer mit mehreren Ausbuchtungen versehenen Kammer sich dreht, wodurch Probleme

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mit variabler-Distanz-Linien-Berührungs-Abdichtung (d.h. bei Berührung längs einer Linie) zwischen den Nocken des Rotors und den Wandungen der Kammer eliminiert werden. Hierdurch wird eine erheblich vereinfachte Konstruktion geschaffen, die in der Lage ist, bei hohen oder niedrigen Geschwindigkeiten als Brennkraftmaschine entweder mit innerer oder äußerer Verbrennung als Kompressor oder Expander bzw. Expansionsvorrichtung oder als Pumpe betrieben zu werden, wobei bei allen diesen Versionen im wesentlichen die gleichen sich bewegenden Teile, die in der gleichen Weise arbeiten, verwendet v/erden. Die Maschine kann als Einfacheinheit, Zwillingseinheit oder Mehrfacheinheit gebaut sein, wobei in jeder dieser Versionen einfach ein stationäres Gehäuse vorgesehen ist, welches einen inneren kreisförmigen Primärrotor trägt, der um eine erste feste Achse drehbar ist und eine parallelseitige symmetrisch angeordnete Kammer aufweist, die sich längs eines Durchmessers hiervon erstreckt, wobei eine Antriebswelle oder eine angetriebene Welle das Gehäuse durchsetzt und um eine zweite feste Achse drehbar ist, die versetzt ist gegen und parallel ist zur Achse des Primärrotors und wobei ein kreisförmiger Sekundärrotor innerhalb der Kammer des Primärrotors gelagert ist und exzentrisch an der treibenden Welle oder angetriebenen Welle befestigt ist. Das Gehäuse ist mit Einlaß- und Auslaßöffnungen versehen sowie Durchlässen, welche komplementär zu entsprechenden Durch- oder Einlassen ist, welche im Primärrotor zur Verbindung mit dem Kammerinneren ausgebildet sind, wenn die jeweiligen Öffnungen in Ausrichtung während der Drehung des Primärrotors gelangen.

Gegenstand der Erfindung ist darum eine Drehenergiemaschine, die im wesentlichen nur zwei sich bewegende Teile umfaßt, nämlich einen kreisförmigen Primärrotor, der innerhalb eines stationären Gehäuses zur Drehung um eine feste Achse gelagert ist und eine parallelseitige symmetrisch angeordnete Kamxer aufweist» die sich längs eines Durchmessers hiervon

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erstreckt, wobei ein kreisförmiger Sekundärrotor innerhalb der Kammer des Primärrotors zwischen den parallelen Seitenwandungen hiervon gelagert ist und exzentrisch an einer treibenden oder angetriebenen Welle befestigt ist, welche vom stationären Gehäuse getragen ist, um um eine zweite feste Achse drehbar zu sein, welche versetzt und parallel zur Achse des Primärrotors ist, derart, daß zyklisch variierende zunehmende und abnehmende Volumina an den Enden der Kammer des Primärrotors erzeugt werden, während dieser Rotor und., der Sekundärrotor kontinuierlich in der gleichen Richtung bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten sich drehen.

Vorzugsweise ist bei einer Maschine der oben genannten Art eine Gleitdichtung zwischen dem Umfang des Sekundärrotors und den Parallelwandungen der Kammer des Primärrotors unter Verwendung einer Ringdichtung vorgesehen, welche frei auf dem Sekundärrotor gelagert ist.

Zweckmäßig wird eine Maschine der genannten Art so weiter entwickelt, daß sie in Mehrfacheinheiten zur Betätigung längs einer gemeinsamen Antriebswelle oder angetriebenen Welle hergestellt werden kann und wobei aufeinanderfolgende Einheiten im Winkel bezüglich der vorhergehenden Einheiten bis zu einem Grad versetzt sind, der notwendig ist, um den mechanischen Ausgleich und den Betriebsausgleich aufrecht zu erhalten.

Günstig ist es, wenn bei einer solchen Maschine jede Einheit als abgeglichene Zweistufenanordnung ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Maßnahme erbringt ein hohes Verhältnis an volumetrischein Passungsvermögen pro Gewichtseinheit.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Maschine der genannten Art für hohe Drehgeschwindigkeiten über längere Laufperioden, ohne daß ein wesentlicher Verlust im Wirkungsgrad einträte.

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Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung erzeugt auch ein Abgas, welches ein Minimum an Luftverunreinigungselementen enthält.

Zusammengefaßt kann also gesagt werden', daß die Erfindung sich auf einen Drehenergieumformer richtet, der so konstruiert ist, daß er entweder als Verbrennungsmotor mit Innenverbrennung oder Außenverbrennung aber auch als Pluidpumpe oder als Gas- oder Luftkompressor betrieben werden kann. Die Grundkonfiguration besteht aus einem stationären Gehäuse, innerhalb dessen drehbar ein scheibenartiger primärer Kreisrotor mit einer parallelseitigen Kammer gelagert ist, die symmetrisch bezüglich zu seiner Drehachse angeordnet ist und innerhalb dessen ein sekundrer Kreisrotor gelagert ist, der innerhalb der parallelen Seiten der Kammer des Primärrotors drehbar ist und exzentrisch an einer Welle befestigt ist, die innerhalb des Gehäuses zur Drehung um eine Achse gelagert ist, welche parallel versetzt zu der des Primärrotors ist. Die Beziehung zwischen dem Durchmesses des Sekundärrotors innerhalb der parallelen Seiten der Kammer des Primärrotors und die Entfernung zwischen den Achsen von Primärrotor und Welle sind so getroffen, daß für jede Drehung.des Primärrotors bezüglich des Gehäuses zwei Umdrehungen der Welle eintreten ind daß aufgrund der Relativbewegungen zwischen Primär- und Sekundärrotoren nur eine einzige Relativumdrehung zwischen Primär- und Sekundärrotor eintritt. Das Gehäuse und die gegenüberliegenden Enden der Primärrotorkammer sind in geeigneter Weise mit Öffnungen für Einlaß und Auslaß versehen und die Grundkonfiguration kann in Vielfachanordnung für einen Betrieb bezüglich einer einzigen sämtlichen Sekundärrotoren gemeinsamen Welle erfolgen. Die Grundkonfiguration

kann auch in Doppeleinheiten vorgesehen sein, von denen

jede mit geeigneten Zwischenstufensammlern als .eine Zweistufeneinheit arbeitet, um einen Leistungsbetrieb im wesentlichen über 360° zu gewährleisten. .

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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen die

Figuren 1 - 6 im wesentlichen schematische offene Stirnansichten längs der Linie 1-1 der Figur 7 einer Drehenergiemaschine als Einzeleinheit nach der Erfindung sind, und zwar ausgebildet als Zweitaktbrennkraftmaschine; sie zeigen nacheinander die Relativbewegungen zwischen dem Primärrotor und dem Sekundärrotor während jeder vollen Umdrehung des Sekundärrotors;

Figur 7 ist ein vertikaler Längsschnitt längs der Linie 7-7 der Figur 1, wobei die relativen Stellungen von . Einlaß- und Auslaßöffnungen in Form von gestrichelten Linien entsprechend Figur 1 angedeutet sind;

Figur 8 zeigt eine im wesentlichen schematische offene Ansicht ähnlich Figur 1, jedoch längs der Linie 8-8 in Figur 9 und gibt eine Zweistufenbrennkrafteinheit zur Drehung über einen Winkel von im wesentlichen 360° wieder, bei der der Primärrotor mit zwei um 90° im Winkel versetzten vorderen und hinteren Kammern versehen ist, wobei die vordere Kammer in ausgezogenen und die hintere Kammer in gestrichtelten Linien dargestellt ist und wobei ein Sekundärrotor für jede Kammer vorgesehen ist und geeignete Zwischenstufenöffnungen· und Durchlässe innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.

Figur 9 ist ein vertikaler Längsschnitt längs der Linie 9-9 in Figur 8;

die Figuren 10 und 11 sind vergleichbar den Figuren 8 und 9, zeigen jedoch eine Art und Weise, in der die Maschine zur Verwendung als hydraulische Pumpe ausgelegt werden kann. Hier ist Figur 10 ein versetzter Vertikalschnitt längs der Linie 10-10 in Figur 11 und Figur 11 ist ein versetzter Längsschnitt längs der Linie 11-11 in Figur 10;

Figur 12 ist ein Längsschnitt ähnlich Figur 9, zeigt jedoch zusätzlich ein an der angetriebenen Welle festes Ritzel sowie einen hiermit kämmenden Innenzahnkranz, der am Primärrotor fest ist, -um ein festes Drehverhältnis hierzwischen aufrecht zu erhalten;

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Figur 13 ist eine Darstellung ähnlich Figur 10, zeigt jedoch eine Pumpenmodifikation, bei der die Kammern des Primärrotors offenendig ausgebildet sind;

Figur 14 ist eine Darstellung ähnlich Figur 13, zeigt jedoch einen besonders konfigurierten Dichtungsring auf jedem Sekundärrotor und weist ein Paar paralleler flacher Flächen auf, die in Gleitkontakt mit den Seiteriwandungen der jeweiligen Kammern angeordnet sind.

Die in der beispielsweisen Ausführungsform schematisch dargestelle Drehenergiemaschine umfaßt 'jede Betriebseinheit oder Untereinheit unabhängig von ihrer Funktion hinsichtlich ihres bestimmungsgemäßen Gebrauchs im wesentlichen drei Elemente, nämlich ein stationäres Gehäuse, einen kreisförmigen Primärrotor mit einer parallelseitigen diametral ausgebildeten Kammer sowie einen Sekundärrotor, welcher innerhalb der Kammer des Primärrotors drehbar und exzentrisch an einer treibenden oder angetriebenen Welle befestigt ist, welche vom Gehäuse zur Drehung um eine Achse getragen ist, die versetzt parallel bezüglich der Achse des Primärrotors ist.

So zeigen beispielsweise die Figuren 1-7 schematisch wie die Maßnahmen der Erfindung anwendbar sind auf eine einzige Einheit zum Betrieb als Zweitaktmotor, der ein stationäres allgemein mit 5 bezeichnetes Gehäuse sowie einen kreisförmigen Primärrotor 6 umfaßt, welcher innerhalb des Gehäuses zur Drehung um seine eigene feste Achse gelagert ist und eine symmetrisch angeordnete diame.tral sich erstreckende Innenkammer aufweist, die allgemein mit 7 bezeichnet ist und mit parallelen Seitenwandungen 8, 8, gewölbten Stirnwandungen 9, und Stirnöffnungen 10, 10 versehen ist, die in offener Verbindung mit der äußeren Umgebung des Primärrotors stehen. Ein sekundärer Kreisrotor 11 mit einem Umfangsdichtungsring ist innerhalb der Kammer 7 für eine relative rotatorische und lineare Bewegung bezüglich hierzu gelagert und ist exzentrisch an einer angetriebenen vom Gehäuse 5 getragenen

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Welle 13 zur Drehung um eine feste Achse festgelegt, die parallel versetzt zur Achse des Primärrotors 6 angeordnet ist. Das Gehäuse 5 ist mit gesonderten Einlaß- und Auslaßöffnungen, die jeweils mit 14 und 15 bezeichnet sind, versehen, die im Rotationsweg der Kammeröffnungen 10 angeordnet sind, um eine Ausrichtung hiermit zu ermöglichen, während der Primärrotor 6 sich dreht; eine Zündkerze 16 ist zur Auslösung der Zündung vorgesehen.

Beim Betrieb der oben genannten Ausführungsform der Erfindung wird auf die Figuren 1-7 Bezug genommen, wobei die Figuren 1 und 7 die Teile in einer O°-Mittelstellung zeigen,wo eine verdichtete Luft-Brennstoffüllung bereit zur Zündung oben in der Kammer 7 sich befindet und eine neue nicht komprimierte Luft-Brennstoffüllung in den Boden der Kammer 7 eingelassen oder eingesogen wurde und wobei ein vorheriger Anlauf stattgefunden hat,so daß die Drehung der Primär- und Sekundärrotoren und der angetriebenen Welle 13 im Uhrzeigersinn stattfindet. Nach Figur 2 hat der Primärrotor 6 sich über einen Winkel von 45° bewegt, während der Sekundärrotor über einen Winkel von 90° sich bewegt hat und eine leistungserzeugende Expansion der Kraftstoffe im oberen rechten Teil der Kammer 7 stattfindet, während die neu eingelasseneLuft-Brennstoffüllung im unteren linken Teil der Kammer 7 vor der Zündung komprimiert wird. In Figur 3 hat der Primärrotor 6 sich über einen Winkel von 90° bewegt, während der Sekundärrotor 11 sich über einen Winkel von 180° bewegt hat. Diese direkte relative Drehung der Primär- und Sekundärrotoren und der angetriebenen Welle 13 wird fortgesetzt, sd daß in den in Figur 4 gezeigten Stellungen die Öffnung 10 am Expansbnsende der Kammer 7 durch eine Ausrichtung quer zur Auslaßöffnung 15 geht, wodurch der Auslaß des voll verbrannten und expandierten Luft-Brennstoffgemisches möglich wird, während die gegenüberliegende Öffnung 10 verschlossen bleibt und das frische Luft-Brennstoffgemisch am Ende der Kammer 7 weiter eine Kompression erleidet. In den in Figur 5 gezeigten

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Stellung passiert die untere Öffnung 10 durch die Ausrichtstellung mit der Einlaßöffnung I4 zur Zuführung eines neuen Luft-Brennstoffgemisches und das komprimierte Luft-Brennstoffgemisch am gegenüber liegenden Ende der Kammer 7 nähert sich dem Punkt, in dem die Zündung eintreten soll, während nach Figur 3 der Primärrotor gerade die Totpunktlage der Figur 1 passiert hat und ein neuer Impuls als Ergebnis der Zündung des komprimierten Luft-Brennstoffgemischesam Kopf der Kammer beginnt. -

An dieser Stelle der Beschreibung sollte vielleicht erwähnt werden, daß die Bezeichnung des Rotors 6 als Primärrotor und des Rotors 11 als Sekundärrotor nur für Identifikationszwecke und nicht als Funktion gemeint ist, da ihre tatsächlichen Funktionen davon abhängen, ob gegebenenfalls diese JDrehenergiemaschine zur Verwendung als Motor, Pumpe oder Äquivalente hierfür betrieben wird: - wenn als Motor wie oben beschrieben, so wird die Welle 13 zur angetriebenen Welle oder wenn als Pumpe, so wird die Welle 13 zur treibenden Welle.

Auch ist es bezüglich der oben beschriebenen Ausführungsform einer einzelnen Einheit nach der Erfindung in Form eines Zweitaktmotors notwendig, für· den Sekundärrotor 11 einen Ausgleich oder Gegenausgle-ich vorzunehmen, um einen im wesentlichen vibrationsfreien Betrieb zu ermöglichen.

Dagegen bietet die verbesserte und modifizierte Ausführungsform nach den Figuren 8 und 9 eine Zweistufenmotoreinheit mit eigenem Selbstabgleich, die für Leistungsumdrehung von im wesentlichen 360° ausgelegt ist.

Nach dieser Ausführungsform enthält das stationäre Gehäuse 5 einen primären Kreisrotor 17, der mit einer ersten diametral angeordneten vorderen parallelseitigen Kammer 18 und einer zweiten diametral angeordneten hinteren parallelseitigen Kammer 19 versehen ist, die unter einem Winkel von 90°

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bezüglich der vorderen Kammer 18 orientiert und hiergegen durch einen Mittelsteg 20 mit einer zentralen Öffnung 21 getrennt ist, welche einen Spalt um eine versetzt gelagerte angetriebene Welle 22 schafft, auf der exzentrisch ein Kompressorrotor 23 gelagert ist, der innerhalb der vorderen •Kammer 18 enthalten ist und ein exzentrisch gelagerter Leistungsrotor 24 gelagert ist, der innerhalb der hinteren Kammer 19 enthalten ist.

Hier ist die vordere Kammer 18 mit einem Paar diametral angeordneter Stirnöffnungen 25, 25 versehen,um Zufuhr und Kompression von Luft-Brennstoffgemischen zu regeln, wie desweiteren genauer beschrieben werden wird; die hintere Kammer 19 ist in ähnlicher Weise mit einem Paar diametral sich gegenüberstehender Stirnöffnungen 26, 26 versehen, um das Einführen des komprimierten Luft-Kraftstoffgemisches gegen die Enden der Kammer 19 sowie des Ausschubs oder Austrags nach Abschluß von Verbrennung und Expansion zu regeln.

Für diese Zwecke (Figur 8) ist das stationäre Gehäuse 5 zunächst an seinem Boden mit einer Einlaßöffnung 27 in Umfangsausrichtung mit dem Kompressorrotor versehen, der mit einem Einlaßkanal 28 in Verbindung steht, der in der Innenwand des Gehäuses 5 ausgebildet ist und . sich längs des Umfangs' des Primärrotors 17 bis zu einer Stelle benachbart dem Kopf des Gehäuses erstreckt; das stationäre Gehäuse ist auch mit einem komplementären Kompressorauslaßkanal 29 versehen, der wie gezeigt im rechten unteren Quadranten der Figur 8 angeordnet ist.

Das stationäre Gehäuse 5 ist zweitens an seinem Boden mit einer Auslaßöffnung 30 in Umfangsausrichtung bezüglich des Leistungsrotors 24 versehen, der mit einem Auslaßkanal 31 in Verbindung steht, welcher in der Innenwand des Gehäuses ausgebildet ist und sich im wesentlichen insgesamt über dem rechten Umfangshalbkreis des Primärrotors 17 erstreckt. Ein nach Figur 9 quer liegender Kanal 32 ist im Gehäuse 5

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benachbart von dessen Boden vorgesehen, um die Überführung jeder verdichteten Füllung aus dem Luft-Kraftstoffgemisch aus dem Endbereich des Kanals 29 in einen Endteil der hinterenPrimärrotorkammer 19 über eine der Endöffnungen 26 immer dann vorzunehmen, wenn eine der Öffnungen 26 in Ausrichtung hiermit passiert.Eine Zündkerze 33 ist im Gehäuse an dessen Boden in Umfangseinrichtung mit dem Leistungsrotor 24, im folgenden Kraftrotor genannt, und in offener Ver-. bindung mit dem zugeordneten Ende des querliegenden Kanals zum Zwecke der Zündung installiert.

Ein klares Verständnis der Arbeitsweise der in den Figuren und 9 gezeigten Ausführungsform ergibt sich, wenn man erkennt, daß die relativen Stellungen von Primärrotor 17, Kompressorrotor 23 und Kraftrotor 24 derart sind, daß die vordere Kammer 18 sich an einer horizontalen Stelle im Uhrzeigerdrehsinn gesehen befindet, der Kompressorrotor 23 sich in seiner oberen Totpunktlage und der Kraftrotor 24 sich in seiner unteren Totpunktlage befindet. In dieser Stufe wird eine neue Füllung eines Luft-Kraftstoffgemisches in das linke Ende der vorderen Kammer 18 über die Einlaßöffnung 27 und den Kanal 28 angesaugt, während eine vorher eingeführte Füllung eines Luft-Kraftstoffgemisches im rechten Ende der vorderen Kammer 18 komprimiert wird. Gleichzeitig ist in diesem Stadium eine vorher komprimierte Vorverbrennungsfüllung eines Luft-Kraftstoffgemisches in den Boden der vertikal positionierten hinteren Kammer 19 über die Kanäle 29 und 32 gegeben worden, während der Kraftrotor 24 sich seiner unteren Totpunktlage näherte, während eine vorher verbrannte und expandierte Füllung eines Luft-Kraftstoffgemisches bereit ist, um vom Kopf der hinteren Kammer 19 über den Auslaßkanal 31 und die Auslaßöffnung 30 ausgeschoben oder ausgetrieben zu werden.

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So wird im Betrieb jede neue Füllung eines Luft-Kraftstoffgemisches in ein zugeordnetes Ende der vorderen Kammer 18, während der Primärrotor 17 sich dreht, über die Einlaßöffnung 27, den Kanal 28 und die Rotorstirnöffnung 25 gesaugt. Während das besondere Ende der vorderen Kammer 18 das obere Ende des Kanals 28 passiert, wird die zugeordnete Stirnöffnung 25 durch die Wandung des Gehäuses 5 geschlossen und eine Kompression der Luft-Kraftstoffüllung beginnt allein innerhalb des Endes der vorderen Kammer 18 und setzt sich innerhalb einer Kammer fort, die kollektiv durch das reduzierende Volumen jenes Endes der vorderen Kammer 18, den Kompressorauslaßkanal 29 und den Querkanal 32 definiert ist, sobald die zugeordnete Stirnöffnung 25 in Ausrichtung mit dem Beginn des Kompressorauslaßkanals 29 passiert.

Die Kompression wird innerhalb des Querkanals 32 in diesem Stadium durch die ümfangswandung des Primärrotors 17 aufrecht erhalten, bis die eine oder andere der Stirnöffnungen 26 der hinteren Kammer 19 durch die Ausrichtung hiermit passiert und das komprimierte Luft-Kraftstoffgemisch in ein zugeordnetes Ende der hinteren Kammer 19 zur Vorbereitung der Zündung einführt, sobald diese besondere Stirnöffnung über die Ausrichtung mit dem Querkanal 32 hinaus und durch die Ausrichtung mit der Zündkerze 33 gegangen ist, wodurch ein Kraftimpuls innerhalb dieses Endes der hinteren Kammer 19 erzeugt wird, während der Primärrotor 17 sich weiter dreht.

Sobald einmal Luft-Kraftstoff in dem komprimierten Zustand innerhalb der Partialkammer enthalten ist, die durch die Kanäle 29 und 32 gebildet wurde, aufgrund des Vorbeiführens der zugeordneten Stirnöffnung 25 und über diese hinaus, befindet sich diese Endöffnung und das zugeordnete Ende der vorderen Kammer 18 wieder in dem Zustand, daß eine frische Füllung eines Luft-Brennstoffgemisches eingesogen wird, sobald diese Endöffnung 25 durch die Ausrichtung mit der Einlaßöffnung 27 und dem zugeordneten Einlaßkanal 28 passiert.

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Gleichzeitig, expandiert das gezündete komprimierte Luft-Kraftstoff gemisch am Bodenende der hinteren Kammer 19» bis dieses Ende der hinteren Kammer 19 seinen oberen Totpunkt erreicht, wobei in diesem Punkt die zugeordnete Endöffnung 26 in Ausrichtung mit dem Auslaßkanal 31 gelangt und dort verbleibt, damit wirksam die Verbrennungsprodukte hierdurch und durch die Auslaß öffnung 30 ausgetrieben werden, während die Relativbewegungen zwischen dem Kraftrotor 24 und der hinteren Kammer 19 eine allmähliche Abnahme im Volumen dieses Kammerendes vornehmen.

So ergibt sich nach der oben beschriebenen Ausführungsform ein Leistungsbetrieb im wesentlichen über 360°; ein Eigen-Selbstausgleich stellt sich aufgrund der 90°-Versetzung der vorderen und hinteren Kammern 18 und 19 und aufgrund der 180°-Versetzung der exzentr;
und Kraftrotoren 23 und 24 ein.

der 180°-Versetzung der exzentrisch gelagerten Kompressor-

Wie oben erwähnt lassen sich die Maßnahmen nach der Erfindung ohne weiteres auch bei Verwendung als Pumpe oder Kompressor anwenden; in diesem Zusammenhang zeigen die"Figuren 10 und 11 schematisch eine hydraulische erfindungsgemäß ausgebildete Pumpe.

Hier ist die Pumpe als Zwillingsförderrotor in einer Einheit ausgebildet, um einen Pumpbetrieb im wesentlichen über 360° sicherzustellen; die Pumpe weist ein Gehäuse 34 auf, innerhalb dessen ein kreisförmiger Primärrotor 35 zur Drehung um seine eigene feste Achse gelagert ist und das mit einer symmetrischen parallelseitigen diametral angeordneten Vorderkammer 36 und einer gleichen hinteren Kammer versehen ist, die unter einem Winkel von 90° bezüglich der Kammer 36 versetzt und gegen diese durch einen Mittelsteg mit einer zentralen Öffnung 39 getrennt ist, wodurch ein Spielraum für eine im Gehäuse gelagerte Antriebswelle 40 geschaffen wird, deren Achse parallel versetzt zur Achse des Primärrotors 35 ist. Ein vorderer Förderrotor 41 mit

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einer Schleifringdichtung 42 auf seinem Umfang ist innerhalb der vorderen Kammer 36 enthalten und exzentrisch an der Antriebswelle 40 zur Drehung hiermit befestigt und ein hinterer Förderrotor 43, ebenfalls mit Schlupfringdichtung 42. auf dem Umfang ist innerhalb der hinteren Kammer 37 ent-.halten und exzentrisch an der Antriebswelle 40 versetzt um 180° bezüglich des vorderen Förderrotors 41 befestigt.

Die vordere Kammer 36 ist mit einem Paar diametral sich gegenüberstehender Stirnöffnungen 44, 44 versehen, die diagonal und radial nach hinten gegen den Mittelumfang des Primärrotors 35 gerichtet sind und die hintere Kammer 37 ist mit einem ähnlichen Paar diametral sich gegenüberstehender Stirnöffnungen 45, 45 versehen, welche diagonal und radial nach vorne bezüglich des mittleren Umfangs des Primärrotors 35 gerichtet sind.

Das Gehäuse 34 ist oben (siehe Pigur 10) mit einer Einlaßöffnung 46 versehen, welche in Verbindung mit einem Einlaßkanal 47 sich öffnet, der in der inneren Mittelwandung des Gehäuses um die im wesentlichen rechte Hälfte des Umfangs des Primärrotors 35 ausgebildet ist und benachbart dessen Boden endet. Das Gehäuse 34 ist auch oben mit einer Auslaßöffnung 48 versehen, welche in Verbindung mit einem· Auslaßkanal 49 öffnet, der in der inneren mittleren Wandung des Gehäuses um die im wesentlichen linke Hälfte des Umfangs des Primärrotors 35 ausgebildet ist und benachbart

dessen Boden an einer Stelle endet, die getrennt gegen das Bodenende des Einlaßkanals 44 liegt.

Im Pumpenbetrieb ist die Antriebswelle 40 durch einen geeigneten Motor oder andere Antriebseinrichtungen angetrieben und erteilt den Förderrotoren 41 und 43 eine gleichförmige Drehbewegung in Uhrzeigerrichtung und eine entsprechende differentielle Drehbewegung im Uhrzeigersinn dem Primärrotor 35.

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Angenommen die Teile "befinden sich wie in Figur 10 dargestellt in Anlaufsteilung, so steht der vordere Förderrotor in seinem oberen Totpunkt, seine zugeordnete Kammer 36 ist vertikal ausgerichtet und der gegenüberstehende Förderrotor, auch Zwillingsrotor 43 befindet sich im unteren Totpunkt; seine zugeordnete Kammer 37 ist horizontal ausgerichtet.

Während die obere Endöffnung des Primärrotors 35 die Ausrichtung mit der Einlaßöffnung 46 passiert, wird Fluid hierdurch und längs des Einlaßkanals 44 eingesaugt, während das wirksame Volumen dieses Endes der vorderen Kammer 36 allmählich zunimmt und das Fluid wird zum Förderkanal 49 ge- · geben, nachdem die betrachtete Endöffnung 44 aus der Ausrichtung mit dem Einlaßkanal 47 austritt und.in fortgesetzter Ausrichtung mit dem Auslaßkanal 49 gelangt, so daß das Fluid unter Druck aus der Auslaßöffnung 48 ausgetragen wird, während das Wirkvolumen dieses Endes der vorderen Kammer 36 allmählich bis zu einem Minimum abnimmt, während der Förderrotor 41 sich wieder der oberen Totpunktlage der Figur 10 nähert, wobei in dieser Stellung die Endöffnung 44 über die fortgesetzte Ausrichtung mit dem Auslaßkanal 49 und der Auslaßöffnung 48 hinausgegangen ist und wieder bereit ist, Fluid durch die Einlaßöffnung 46 und den

Einlaßkanal 47 einzulassen, während es sich durch die fortgesetzte Ausrichtung hiermit, wie vorher beschrieben, bewegt.

Jede der Endöffnungen 44, 44 und 45» 45, die jeweils züge-·

ordneten Enden der Kammer 36 und 37 und die Förderrotoren 4I und 43 arbeiten in der oben beschriebenen Weise, um kollektiv einen Funktionalbetrieb der Pumpe über im wesentlichen 360° zu schaffen. Stehen die Teile also wie in Figur tO gezeigt, so kann der obere Teil der vorderen Kammer 36 bereits Fluid durch die Einlaßöffnung 46 aufnehmen; der Boden der vorderen Kammer 36 ist mit Fluid gefüllt, das bereit ist, durch die Auslaßöffnung 48 ausgetragen zu werden;

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das rechte Ende der hinteren Kammer 37 nimmt Fluid durch die Einlaßöffnung 46 auf und das linke Ende der hinteren Kammer 37 gibt Fluid durch die Auslaßöffnung 48 ab, ao daß' ein im wesentlichen kontinuierliches Ansaugen und Ausschie— ben des gepumpten Fluids erreicht wird.

Im Falle, daß breitere Öffnungen an den Enden der Kammern und 37 und somit eine Verminderung in der Länge der Einlaß- und Auslaßkanäle 47 und 49 erforderlich ist, was der Fall sein kann, wenn Fluide extrem niedriger Viskosität oder Gase gepumpt oder komprimiert werden sollen, können die Kammern 36 und 37, wie Figur 13 zeigt, offenendig anstatt geschlossen und mit Endöffnungen, wie vorher beschrieben, ausgebildet sein, wobei jedoch die Schlupfringdichtungr42 auf den Förderrotoren weiter vorgesehen sind. Dies führt natürlich zu einem unregelmäßigen, jedoch.symmetrischen planen Profil an den Enden der Kammern. Wenn es

somit wünschenswert oder notwendig ist, ■ im wesentlichen mondförmige plane Profile an den Enden der Kammern aus irgend einem Grunde aufrecht zu erhalten, so kann die Schlupfringdichtung 42 durch eine modifizierte Schlupfringdichtung 50, wie in Figur Η dargestellt, ersetzt werden, welche parallele Seiten für einen Gleiteingriff !zwischen den parallelen Seitenwandungen der Kammer des Primärrotors und den gewölbten Enden aufweist, deren Radien demjenigen des Umfangs des Primärrotors 35 entsprechen.

Unabhängig davon, ob die Prinzipien nach der Erfindung in einem Motor, einer Pumpe oder in irgend einer anderen Ausbildung verwirklicht werden, so ist doch wichtig, daß sichergestellt wird, daß ein 1 : 1 Drehverhältnis zwischen Gehäuse und Primärrotor und ein 2 : 1 Drehverhältnis zwischen dem Gehäuse und der Antriebswelle oder der angetriebenen Welle und ein relatives 1 : 1 Drehverhältnis zwischen Primärrotor und Sekundärrotor aufrecht erhalten wird.

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Solche Verhältnisse stellen sich natürlich durch die Relativabmessungen der Teile in Bezug auf die Exzentrizität der Sekundärrotoren und die Paralleltrennung zwischen der Achse des Primärrotors und der Achse der treibenden oder angetriebenden Welle ein und können leicht aufrecht erhalten werden, wie bielspielsweise Figur 12 zeigt, wonach die angetriebene Welle 13 mit einem festen Zahnritzel 51 zur Drehung innerhalb der Öffnung des Mittelstegs 20 versehen ist und mit einem komplementären Innenringzahnkranz 52 kämmt, der am Mittelsteg 20 des Primärrotors 17 befestigt ist.

Selbstverständlich können die vorbeschriebenen Ausführungsformen bzw. jegliche Modifikationen hiervon mehrfach zum Betrieb um eine gemeinsame angetriebene oder treibende Welle angeordnet werden oder getrennt als Mehrfacheinheiten installiert werden, welche kollektiv mit einer gemeinsamen Antriebswelle oder angetriebenen Welle durch geeignete Getriebe oder andere Kraftübertragungseinriehtungen verbunden sein können.

Die verschiedensten Öffnungen und Kanäle wurden in den verschiedenen Ausführungsformen bzw. Modifikationen der Erfindung beschrieben; solche Öffnungen oder Kanalausbildungen können innerhalb breiter Grenzen abhängig von dem Bestimmungszweck der Maschinen oder von der Art der durchgesetzten Gase, Gemischen oder Flüssigkeiten und dem gewünschten Endergebnis variieren. Allgemein können Veränderungen in den Anordnungen und Proportionen der Teile im Rahmen der Erfindung ohne weiteres vorgenommen werden.

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1. Mappe 9931
   Gase: T-1045

   Patentansprüche

   .J Drehenergieumformer mit einem festen Gehäuse mit einer zylindrischen Kammer zur Aufnahme und zum Lagern eines Primärrotors, wobei dieses Gehäuse mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung, die sich von außen aus in offener Verbindung mit dem Inneren dieser zylindrischen Kammer erstreckt, versehen ist, gekennzeichnet durch einen kreisförmigen innerhalb der zylindrischen Kammer des Gehäuses gelagerten Primärrotor zur Drehung um seine eigene feste Achse, wobei der Primärrotor mit einer symmetrisch sich erstreckenden Kammer mit parallelen Seiten versehen ist, wobei die gegenüberliegenden Enden dieser Kammer zur offenen Verbindung mit der Außenumgebung dieses Primärrotors für eine vorübergehende Verbindung mit diesen Einlaß- und Auslaßöffnungen, während dieser Primärrotor sich dreht, angeordnet sind; durch einen kreisförmigen Sekundärrotor, der wirksam innerhalb der Kammer dieses Primärrotors zwischen dessen parallelen Seiten positioniert ist, wobei dieser Sekundärrotor exzentrisch an einer Welle befestigt ist, welche wirksam in diesem Gehäuse zur Drehung um eine Achse gelagert ist, welche parallel versetzt bezüglich der Drehachse dieses Primärrotors angeordnet ist.

   2. Drehenergieumformer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schleifringdichtung auf dem Umfang des Sekundärrotors.

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   2Λ38189

   3. Drehenergieumformer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zündkerze auf diesem Gehäuse, die sich' radial nach innen gegen den Drehort dieser Enden mit offener Verbindung der parallelseitigen Kammer erstreckt, derart, daß eine periodische Verbindung hiermit, während der Rotor sich dreht, herbeigeführt wird, wobei diese Zündkerze an einer -Stelle angeordnet wird, die von dieser Einlaßöffnung entfernt ist,- derart, daß dieser Drehenergieumformer als Zweitaktbrennkraftmaschine arbeiten kann. · . ■ ■

   4. Drehenergieumformer nach Anspruch ·1, gekennzeichnet durch eine zweite symmetrische diametral sich erstreckende parallelseitige Kammer, deren Längsachse unter 90 bezüglich der Längsachse dieser erstgenannten parallelseitigen Kammer orientiert ist, wobei diese erstgenannte und zweite parallelseitige Kammer durch einen Mittelsteg mit einer zentralen öffnung getrennt ist, derart,, daß ein Spiel um diese Welle geschaffen wird und daß ein zweiter kreisförmiger Sekundärrotor wirksam innerhalb dieser zweiten parallelseitigen Kammer zwischen den parallelen Seiten hiervon positioniert und exzentrisch an dieser Welle unter einer Orientierung von 180° bezüglich des erstgenannten Sekundärrotors positioniert ist, wobei ein Teil der Wandung dieser zylindrischen Kammer mit einem Einlaßkanal versehen ist, der mit einem offenen Ende in Verbindung mit dieser Einlaßöffnung steht; und ein anderer Teil der Wandung dieser zylindrischen Kammer mit einem Auslaßkanal versehen ist, von dem ein Ende zur Verbindung mit einem Ende eines Überführungskanals vorgesehen ist, dessen anderes Ende in Anordnung neben dem Umfang dieses zweiten Sekundärrotors vorgesehen ist, wobei diese Einlaß- und Auslaßkanäle in der Ebene des erstgenannten Sekundärrotors liegen und ein anderer Teil der Wandung dieser zylindrischen Kammer mit einem Auslaßkanal versehen ist,

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   der mit einem offenen Ende in Verbindung mit dieser Auslaßöffnung steht, wobei dieser Auslaßkanal in der Hauptebene dieses zweiten Sekundärrotors liegt.

   Drehenergieumformer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine am Gehäuse gelagerte Zündkerze zwischen Einlaß- und Auslaßöffnung, die sich radial nach innen gegen die Verbindung mit der parallelseitigen diesen zweiten Sekundärrotor enthaltenden Kammer erstreckt, derart, daß dieser Drehenergieumformer als Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit zwei Stufen und kontinuierlichem Leistungsausgang betrieben werden kann.

   Drehenergieumformer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite symmetrische diametral sich erstreckende parallelseitige Kammer, die in diesem Primärrotor ausgebildet ist und mit der Längsachse unter einem Winkel von 90° bezüglich der Längsachse der erstgenannten parallelseitigen Kammer orientiert ist, wobei die erstgenannten und zweiten parallelseitigen Kammern durch einen Mittelsteg mit einer zentralen Öffnung getrennt sind, derart, daß ein Spiel um diese Welle geschaffen wird; und daß ein zweiter kreisförmiger Sekundärrotor wirksam innerhalb dieser zweiten parallelseitigen Kammer zwischen deren parallelen Seiten positioniert ist und exzentrisch an dieser Welle unter einer Orientierung von 180° bezüglich dieses erstgenannten Sekundärrotors orientiert ist, wobei ein Teil der Wandung der zylindrischen Kammer mit einem Einlaßkanal mit einem offenen Ende in Verbindung mit dieser Einlaßöffnung versehen ist und in einer Hauptebene zwischen den Hauptebenen der erstgenannten und der zweiten Sekundärrotoren liegt, wobei ein anderer Teil der ¥andung dieser zylindrischen Kammer mit einem Auslaßkanal versehen ist, der ein offenes Ende in Verbindung mit dieser Auslaßöffnung aufweist und in einer Hauptebene zwischen den Hauptebenen der erstgenannten

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   und der Sekundärrotoren sich befindet, wobei die gegenüberliegenden Enden der erstgenannten parallelseitigen Kammer und der zweiten parallelseitigen Kammer zur offenen Verbindung mit beiden Einlaß- undAuslaßÖffnungen und deren zugeordneten Ein- und Auslaßkanälen angeordnet sind, wobei die jeweiligen'Enden dieser Einlaß- und Auslaßkanäle, die von diesen Einlaß- und Auslaßöffnungen entfernt liegen, durch einen Teil der Wandung dieser zylindrischen Kammer getrennt sind.

   7. Drehenergieumformer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Getriebeverbindungen zwischen Primärrotor und . dieser Welle vorgesehen sind, um ein vorbestimmtes Drehverhältnis hierzwischen aufrecht zu erhalten.

   8. Drehenergieumformer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Getriebeverbindungen zwischen diesem Primärrotor und dieser Welle vorgesehen sind, um ein vorbestimmtes Drehverhältnis hierzwischen aufrecht zu erhalten.

   9. Drehenergieumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile so proportioniert und angeordnet sind,' daß ein 1 : 1 Drehverhältnis hergestellt wird und zwischen diesem Gehäuse und Primärrotor aufrecht erhalten wird; daß ein 2 : 1 Drehverhältnis hergestellt und aufrecht erhalten wird zwischen diesem Gehäuse und dem Sekundärrotor und seiner Welle und ein 1:1 Relativdrehverhältnis hergestellt und aufrecht erhalten wird zwischen diesem primären und diesem sekundären Rotor und seiner Welle.

   10. Drehenergieumformer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile so proportioniert und angeordnet sind, daß ein 1 : 1 Drehverhältnis hergestellt und aufrecht erhalten wird zwischen diesem Gehäuse und diesem Primärrotor;, daß ein 2 : 1 Drehverhältnis hergestellt

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   und aufrecht erhalten wird zwischen diesem Gehäuse und diesen Sekundärrotoren sowie deren gemeinsamer Welle und daß ein 1 : 1 Relativdrehverhältnis hergestellt und aufrecht erhalten wird zwischen diesem Primärrotor und diesen Sekundärrotoren und deren gemeinsamer Welle.

   11. Drehenergieumformer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile so proportioniert und angeordnet sind, daß ein 1 : 1 Drehverhältnis hergestellt hergestellt wird und aufrecht erhalten wird zwischen diesem Gehäuse und diesem Primärrotor; daß ein 2 : 1 Drehverhältnis hergestellt und aufrecht erhalten wird zwischen diesem Gehäuse und diesen Sekundärrotoren und deren gemeinsamer Welle; und ein 1 : 1 Relativdrehverhältnis hergestellt und aufrecht erhalten wird zwischen diesem Primärrotor und diesen Sekundärrotoren und deren gemeinsamer Welle.

   12. Drehenergieumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberstehenden Enden dieser parallelseitigen Kammer durch bogenförmige Stirnwandungen geschlossen sind und daß diese Endanordnungen zur offenen Verbindung mit der Umgebung außerhalb dieses Primärrotors Öffnungen umfassen, welche diese gewölbten Sndwandungen durchsetzen.

   13· Drehenergieumformer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese parallelseitigen Kammern offenendig sind.

   14· Drehenergieumformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schleifringdichtung ein Paar unter Abstand angeordneter Paralleler Seiten komplementär zu den parallelen Seiten dieser parallelseitigen Kammer für einen Gleitkontakt relativ hierzu umfaßt.

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   15- Drehenergieumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Getriebeverbindungen zwischen diesem . Primärrotor und dieser V/elle vorgesehen sind, um ein vorbestimmtes Drehverhältnis hierzwischen aufrecht zu

   erhalten.. . . ...

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   DIPb-INQ. Γ "

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