DE2507978B1

DE2507978B1 - Drehkolben-expansionsmaschine

Info

Publication number: DE2507978B1
Application number: DE19752507978
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-02-25
Filing date: 1975-02-25
Publication date: 1976-03-25

Description

Die Zufuhrbohrungen 9a und 9b der Abtriebswelle 10 sind in den - in Umlaufrichtung 41 gesehen -vorderen bis mittleren Teil der Brennkammern 11a, lib auf den aus der Brennstoffeinspritzvorrichtung 13 austretenden Strahl gerichtet. Durch die Zentrifugalkraft wird das Brennstoff-Luft-Gemisch nach außen geschleudert und zu Beginn durch die Zündvorrichtung
125, 126 gezündet.
Der Einlaß der Luft oder eines anderen Arbeitsmittels durch die Bohrung der Welle 8 kann durch eine bekannte Einlaßsteuerung geregelt werden. Hierzu kann der Einlaß in die Brennkammern 11 a, 11 b getrennt voneinander durch eine zusätzliche Steuerhülse 116 mit einem Steuerschlitz 115 erfolgen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zufuhrbohrung 9b durch diese Steuerhülse gesperrt.
Die Stromzuführung zu den beiden Zündvorrichtungen 125, 126 kann über bekannte Schleifkontakte und isolierte Leitungen erfolgen.
Die Auslaßöffnung 124 ist hier in einem Seitenteil des Gehäuses angeordnet, und zwar bevorzugt dann, wenn ein Abgasrotor auf der gleichen Welle 10 angeordnet ist, so daß die Auslaßöffnung 124 mit dem Einlaßschlitz des Abgasrotors identisch ist.
Die Dichtleisten 31 können verhältnismäßig leicht ausgewechselt werden, indem sie durch die Auslaßöffnung 124 in axialer Richtung herausgezogen werden, ohne daß eine Demontage der Absperrelemente oder des Kolbens erforderlich ist.
Wenn nun die Auslaßöffnung 124 durch ein Absperrteil 7c, 7d geöffnet wird, wird die Austrittsgeschwindigkeit der Gase in der entsprechenden Düse besonders hoch liegen, wodurch der Rückdruck vergrößert wird.
Gemäß einem nicht dargestellten Merkmal kann die Zufuhrbohrung für das Arbeitsmittel in einem Seitenteil vorgesehen sein. Dadurch ist die Konstruktion wesentlich vereinfacht, weil die Führung des Druckmittels durch eine Hohlwelle entfallen kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Drehkolben-Expansionsmaschine mit einem innerhalb eines beidseitig von Seitenteilen begrenzten, einen Arbeitsraum umschließenden Gehäusemantels zentrisch angeordneten, mit der Abtriebswelle drehfest verbundenen kreisrunden Kolben, der mindestens einen Hohlraum aufweist, durch welchen ein Arbeitsmittel über einen konvergenten Kanal entgegen der Kolbendrehrichtung durch eine Einlaßöffnung in den Arbeitsraum geleitet wird, mit mindestens einem drehschwingbeweglichen Absperrteil, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende Hohlraum als Brennkammer (11a, llb) mit einer Brennstoffeinspritzvorrichtung (13) und einer Zündvorrichtung (125, 126) ausgebildet ist, daß die Arbeitsmittelzufuhr durch die Zufuhrbohrung (9a) in dem nacheilenden Brennkammerbereich mit dem größten Querschnitt erfolgt und daß die Innenwandung des Gehäusemantels (1) einen Dichtleisten (29a bis 29c) aufweisenden achsnahen Bereich mit kolbengleicher Kontur hat.
2. Drehkolben-Expansionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überströmkanal (118a, 118b) von dem konvergierenden Kanal (21a, 21b) zur Lagerfläche für das am Kolbenumfang angeordnete drehschwingbewegliche Absperrteil (7c, 7d) führt.
3. Drehkolben-Expansionsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadu:ch gekennzeichnet, daß die Zufuhrbohrung für das Arbeitsmittel in einem Seitenteil vorgesehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolben-Expansionsmaschine mit einem innerhalb eines beidseitig von Seitenteilen begrenzten, einen Arbeitsraum umschließenden Gehäusemantels zentrisch angeordneten, mit der Abtriebswelle drehfest verbundenen kreisrunden Kolben, der mindestens einen Hohlraum aufweist, durch welchen ein Arbeitsmittel über einen konvergenten Kanal entgegen der Kolbendrehrichtung durch eine Einlaßöffnung in den Arbeitsraum geleitet wird, mit mindestens einem drehschwingbeweglichen Absperrteil. Eine derartige Drehkolben-Expansionsmaschine ist aus der US-PS 1119 549 bekannt.

Die bekannte Drehkolben-Expansionsmaschine wird mit Dampfbetrieben und eignet sich nicht für innere Verbrennung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Drehkolben-Expansionsmaschine der eingangs genannten Art mit innerer Verbrennung die Brennstoff-Luft-Gemisch-Aufbereitung zu optimieren.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der sich verjüngende Hohlraum als Brennkammer mit einer Brennstoffeinspritzvorrichtung und einer Zündvorrichtung ausgebildet ist, daß die Arbeitsmittelzufuhr durch die Zufuhrbohrungen in dem nacheilenden Brennkammerbereich mit dem größten Querschnitt erfolgt und daß die Innenwandung des Gehäusemantels einen Dichtleisten aufweisenden achsnahen Bereich mit kolbengleicher Kontur hat.

Rotationskolbenmaschinen, deren Gehäusemantelinnenwandung einen achsnahen Bereich kolbengleicher Kontur aufweist, sind bekannt (DT-OS 24 12 363). Auf diese Weise erfolgt in dem nacheilenden Brennkammerbereich mit dem größten Querschnitt eine intensive Verwirbelung der Luft und des eingespritzten Brennstoffs durch die Drehung und durch die Zentrifugalkraft.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Überströmkanal von dem konvergierenden Kanal zur Lagerfläche für das am Kolbenumfang angeordnete drehschwingbewegliche Absperrteil führt.

Dadurch wird das Absperrteil beim Anlauf sofort in seine Wirklage bewegt, ohne daß eine Federbeaufschlagung nötig ist.

Es ist auch vorteilhaft, daß die Arbeitsmittelöffnung in einem Seitenteil vorgesehen ist. Auf diese Weise wird die Konstruktion wesentlich vereinfacht, weil das Arbeitsmittel nicht durch eine hohle Welle geleitet werden muß.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die einzige Figur, die einen Schnitt senkrecht zur Achse der Antriebswelle darstellt.

Der Gehäusemantel 1 kann auch entgegen der Drehrichtung 41 des Kolbens 2 umlaufend ausgebildet sein. Die Innenwandung des Gehäusemantels 1 zeigt oben einen die Dichtleisten 29a, 29b, 29c aufweisenden achsnahen Bereich 3 mit kolbengleicher Kontur. Durch die Dichtleisten wird eine besonders intensive Abdichtung erzielt. Die beiden Steuerkurven 3a und 3b des Gehäusemantels 1 erstrecken sich hier über mindestens 90" am Umfang des Arbeitsraumes 6 zur Erzielung einer möglichst hohen Drehzahl und einwandfreien Betätigung der Absperrteile 7d, 7c.

Der Kolben 2 ist hier mit zwei symmetrisch am Umfang angeordneten Absperrteilen 7c, 7d versehen, die um die Achsen 30a, 30b drehbar sind. An den den beiden Dichtelementen 31 der Absperrteile 7c und 7d gegenüberliegenden Hebelarmen sind Dichtungen, vorzugsweise Labyrinthdichtungen 121, 123, angeordnet, damit die Absperrteile in ihrer Wirklage gegenüber dem Rotor abgedichtet sind, in welcher Lage das Absperrteil 7d dargestellt ist. In Verlängerung dieser Dichtungen sieht man die Anschläge 122, 119 am äußeren Ende des den Dichtleisten 31 abgewandten Hebelarmes.

Bei dieser Ausführungsform sind zwei Brennkammern 11a, 11b um die Abtriebswelle 10 herum angeordnet. Wie man sieht, ist der Querschnitt der beiden Kammern im vorderen Bereich in Umlaufrichtung 41 bis etwa in die Mitte besonders groß und nimmt dann in Richtung auf den konvergenten Kanal 21a allmählich ab. Dadurch können die Kammern insgesamt als Auslaßdüsen angesehen werden. Von diesem konvergierenden Kanal 21a bzw. 21b mit der Einlaßöffnung 117a bzw. 117b in den Arbeitsraum 6 führt ein Überströmkanal 11Sa bzw. 118b zur Lagerfläche für das am Kolbenumfang angeordnete drehschwingbewegliche Absperrteil 7c bzw. 7d Dadurch ist sichergestellt, daß insbesondere beim Anfahren das Absperrteil in jedem Fall sofort in seine Wirklage gedrückt wird. Die Fliehkraft sorgt dann weiter für ein ordnungsgemäßes Anliegen an dem Gehäusemantel ebenso wie der dann einsetzende Druck des Arbeitsmittels.