DE2513892A1 - Drehkolbenmaschine - Google Patents

Description

Dipl.-!ng. Vw'-jlie? Jack'sch
7 Stuttgart 1, Mor.;a:äl.a3a 40

FAIREY-NORBON PTY. Ltd. A 3¹* 733 - bo

124 Waymouth Street Den 26.3.1975

Adelaide / Australien

Drehkolbenmaschine

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine mit mehreren, in entsprechenden parallelen und sich überschneidenden Bohrungen eines Gehäuses angeordneten Drehkörpern, von denen wenigstens einer einen Kompressionskolben bildet und mit einem sich axial erstreckenden und radial über die Umfangsflache vorstehenden Flügel versehen ist, der beim Umlauf dichtend mit der kreisförmigen Mantelfläche der ihn aufnehmenden Bohrung zusammenwirkt, und von denen einer als Steuerkörper mit einer Umfangsfläche, die in gasdichter Anlage mit der kreisbqeenförmigen Mantelfläche der sie aufnehmenden Bohrung steht, und mit einer sich axial erstreckenden uberströmausnehmung versehen ist, die sich von der Umfangsflache radial nach innen erstreckt, wobei der Kompressionskolben und der Steuerkörper derart antriebsverbunden sind, daß sie entgegengesetzte Drehrichtung aufweisen, und die Drehkörper so angeordnet sind, daß bei ihrem Umlauf entweder der Kompressionskolbenflügel in die uberströmausnehmung eingreift, oder die Umfangsflächen vom Kolben- und Steuerkörper in gasdichter Anlage miteinander stehen.

Drehkolbenmaschinen der obengenannten Art sind bekannt und sind auch bereits für den Einsatz als Brennkraftmaschinen vorgeschlagen worden. Praktisch eingesetzt wurden sie aber nur als Pumpen- oder Flüssigkeitsmotoren, wie beispielsweise Ölmotoren.

- 2 - 509840/0433

Drehkolbenmaschinen umfassen viele Ausführungsformen, und es zählen hierzu in der Ausführung als Pumpe oder Motor Zahnradmaschinen wi» auch Plügelmaschinen. Zu jenen Typen von Drehkolbenmaschinen, die zwar vorgeschlagen wurden, die aber keinen Eingang in die Praxis gefunden haben, zählt auch die eingangs genannte^ aus der brit. Patentschrift 56O 987 bekannte Maschine.

Gegenüber Hubkolbenmaschinen weisen derartige Maschinen eine Reihe theoretischer Vorteile auf, diese Vorteile wurden bislang aber nicht erfüllt. Einer dieser Vorteile ist, daß der Druck der expandierenden Gase gegen einen Flügel wirkungsvoller ausgenutzt werden kann. Weiter sind bei einer Hubkolbenmaschine sowohl der Ansaug- als auch der Kompressionstakt verhältnismäßig kurz im Vergleich zu einem vollen Arbeitszyklus, während bei derartigen Drehkolbenmaschinen diese Takte verhältnismäßig lang sind. Dadurch läßt sich mit derartigen Maschinen ein. höherer Expansionsgrad verwirklichen und in entsprechender Weise die Gasenergie besser nutzen. Weiter läßt sich tei einzelnen Hubkolbenmaschinen auch keine vollständige Spülung der Arbeitskammer erreichen. Insbesondere erfordern aber alle Hubkolbenmaschinen besondere Maßnahmen zum Massenausgleich und zur Schwingungsdämpfung. Ferner lassen sich mit Hubkolbenmaschinen unter guten Arbeitsbedingungen praktisch nur etwa Drehzahlen von 6.000 U/min, verwirklichen, wenn auch für spezielle Zwecke Maschinen mit höherliegenden Höchstdrehzahlen bekannt sind. Schließlich haben Hubkolbenmaschinen zur Abdichtung der Arbeitskammer viele Reibflächen nötig, und sind weiter durch ein beträchtliches Spiel der Arbeitsteile zueinander gekennzeichnet. Aus diesen aufgezählten Nachteilen resultiert ein beachtlicher Leistungsverlust.

Da weiter bei Hubkolbenmaschinen der Kolben zum Zeitpunkt der Zündung nur eine verhältnismäßig geringe Geschwindigkeit hat, ergeben sich Verbrennungsgase, die Stickoxyde, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und andere, die Umwelt verschmutzende Gase

509840/0433

und Bestandteile, wie ölrauch, Ruß und dergleichen enthalten.

Die in der GB-PS 56O 987 vorgeschlagene Drehkolbenmaschine weist fünf Drehkörper auf, nämlich zwei Kompressionskolben, zwei Expansionskolben und einen Steuerkörper, wobei die äussersten Drehkörper und der dazwischenliegende Drehkörper sämtlich kegelstumpfförmig ausgebildet sind und für den dazwischenliegenden Drehkörper eine axiale Bewegbarkeit vorgesehen ist. Die äußeren Oberflächen der Kammern haben Enden, die im Querschnitt kurvenförmig sind, während die Ausnehmung des Drehkörpers sich über die gesamte Länge desselben erstreckt, wodurch sich außerordentlich große Gasverlustwege ergeben. Aus diesem Grunde ist die bekannte Maschine nur für sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten geeignet, die beispielsweise mit Gasströmungsgeschwindigkeiten verbunden sind, die bei Gasturbinen benötigt werden. Andererseits liegen aber auch die Umfangsflächen der Drehkörper unter Druck aneinander, was zu hohen Reibgeschwindigkeiten zwischen diesen Flächen führt und und was unerwünscht hohe Beanspruchungen der Maschine zur Folge hat, die die Möglichkeit, mit solch hohen Geschwindigkeiten zu arbeiten, mindern. Ein besonderer Nachteil der bekannten Maschine liegt in der Schwierigkeit, die in der Ausnehmung des Zwischendrehkörpers durch die Umfangsflächen der anderen Drehkörper eingeschlossenen Gase zu beseitigen, sofern die Drehkörper überhaupt so modifiziert und geformt werden können, daß damit gearbeitet werden kann. Das eingeschlossene Gas wird nämlich entgegengesetzt zu den angesaugten Gasen der Maschine ausgestoßen. Weiter wird auch der Gasfluß zwischen

^kammern

den Maschmen-durch den ungünstigen Querschnitt in der Ausnehmung beschränkt.

Es ist ferner durch die GB-PS 1 355 254 eine Maschine mit vier Drehkörpern bekannt, von denen Srei äussere und einer einen dazwischenliegenden Drehkörper bildet. Diese bekannte

509840/0433

Maschine ist insbesondere als Gasmaschine gedacht. Dabei ist der Querschnitt des Flügels und der Ausnehmung so gestaltet, daß Gasmengen eingeschlossen werden, die im Gegenstrom zur Ansaugrichtung eingeblasen werden. Weiter läßt sich über die Ausnehmung kein überströmen von Gasen erreichen, so

daß axiale Kanäle vorgesehen werden müssen.

Aus der weiteren GB-PS 1 177 593 ist eine weitere Maschine mit drei Drehkörpern bekannt, bei der die ein V-förmiges Profil aufweisenden Flügel mit einer kreisförmigen Ausnehmung im Zwischenkörper zusammenwirken. Hierbei geht aber die Dichtheit zwischen der Flügelspitze und der Oberfläche der Ausnehmung während eines kritischen Bereiches der Umdrehung verloren, und die bekannte Maschine ist daher in der Anwendung auf den Einsatz als Flüssigkeitsmaschine beschränkt.

Schließlich sind in den GB-PS'en 604 972 und 610 068 mit Flüssigkeit arbeitende Maschinenjbeschrieben, die mit zwei Drehkörpern arbeiten, von denen einer mit einem Flügel versehen ist, während der andere eine Ausnehmung aufweist. Auch bei dieser bekannten Konstruktion ist die Dichtheit zwischen dem Flügel und der Oberfläche der Ausnehmung in gewissen kritischen Bereichen der Umdrehung nicht gewährleistet. Bei einer weiteren bekannten Konstruktion (GB-PS 735 823) sind zwar die angesprochenen Dichtungsprobleme zwischen dem Flügel und der Ausnehmung behoben, die Maschine ist aber nicht für den Einsatz mit kompressiblen Fluiden vorgesehen.

Weiter sind derartige kritische Zonen in der Abdichtung auch bei einer Lösung gemäß der GB-PS 754 984 vermieden. Die hier vorgesehene Lösung bezieht sich aber auf Durchflußmeßvorrichtungen für Flüssigkeiten, so daß hier die in Verbindung mit Arbeitsmaschinen auftretenden Schwierigkeiten gar nicht gegeben sind.

Schließlich ist aus der GB-PS ?84 554 eine Drehkolbenmaschine bekannt, die Flügel mit evolventenförmigen Oberflächen aufweist,

„ ₅ _ 5098A0/0433

welche mit entsprechend bogenförmigen Oberflächen von Ausnehmungen in einem Zwischenglied zusammenwirken. Abgesehen davon, daß den Ausnehmungen bei derartigen Konstruktionen keine Punktion im Hinblick auf den Gastransport zukommt, ergeben sich auch hier wiederum Schwierigkeiten bei der Abdichtung.

Um bei Drehkolbenmaschinen der eingangs genannten Art zu einer guten Leistungsausbeute zu kommen, wenn diese als Kompressor oder Brennkraftmaschine eingesetzt werden, ist es notwendig, die als Flügel wirksamen Flächen zu maximieren. Bei Brennkraftmaschinen sind dabei viele Schwierigkeiten mit der Erreichung einer Konstruktion verbunden, bei der ein ausreichend hohes Kompressionsverhältnis gegeben ist, bei der weiter eine weiche,aerodynamisch günstige Gasströmung gegeben ist, um mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten zu können,/bei der schließlich nur ein Minimum an Gas zwischen dem Flügel und der Ausnehmung eingeschlossen wird. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die bei Brennkraftmaschinen auftretenden Probleme sich wesentlich von jenen unterscheiden, die bei hydraulischen Maschinen gegeben sind, was auf der Kompressibilität der Gase beruht. So hat sich beispielsweise gezeigt, daß eine Evolventenzahnform zum Einschluß eines relativ großen Gasvolumens bei hohem Druck zwischen den Oberflächen

Aj?beitsrvon Flügel und Ausnehmung führt. Dabei wird derviruck reduziert, der erreicht werden könnte, wenn dieses Volumen verkleinert werden könnte. Wenn nämlich dieses Gas entspannt wird, so hat es eine sehr schädliche Auswirkung auf die Ansaugung der Gase in den Kompressionsteil der Maschine. Unter normalen Bedingungen wird ftämlich dieses Gas in den Ansaugteil entspannt und behindert damit erheblich den freien Einfluß von Gasen in den Ansaugraum des Kompressionszylinders.

Alle diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Lösung beseitigt werden, wobei die erfindungsgemäße Maschine sowohl als Kompressor wie auch als Vakuumpumpe eingesetzt werden kann,

509840/0433

bevorzugt aber als Drehkolbenbrennkraftmaschine ausgestaltet ist.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Drehkolbenmaschine der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Kompressorkolbenflügel und die überströmausnehmung in ihrer Form derart komplementär ausgebildet sind, daß der Kompressorkolbenflügel die überströmausnehmung mehr als zur Hälfte ausfüllt, während er sich noch in dichtender Anlage mit der ihn aufnehmenden Bohrung befindet, und nach Trennung der Umfangsflachen vom Kolben- und Steuerkörper mit seiner in Drehrichtung vorderen Seite in gasdichter Anlage zurin Drehrichtung vorderen Seite der Ausnehmung steht.

Diese Ausgestaltungsform hat zur Folge, daß nur eine sehr geringe Fluidmenge zwischen Kompressionsflügel und Ausnehmung eingeschlossen wird, die beim weiteren Umlauf der Maschine nach hinten über die rückwärtige Oberfläche des Kompressionsflügels freigegeben wird und in den Ansaugraum des Kompressionszylinders gelangt.

Dadurch, daß die Gase aufgrund der dichtenden Anlage des vorderen Teiles des Flügels am vorderen Bereich der Ausnehmung nach hinten freigegeben werden, wird zunächst eine Störung des angesaugten Gasstromes im unmittelbaren Ansaugbereich verhindert. Weiter ist auch aufgrund des dort herrschenden Unterdruckes dieser Raum bereits weitgehend gefüllt, bevor der Weg nach hinten für das zunächst eingeschlossene Gasvolumen

■ixLlX

freigegeben wirdAdie verhältnismäßig lange Luftsäule im Ansaugraum hat dieses verhältnismäßig kleine Gasvolumen nun praktisch keinen schädigenden Einfluß mehr, sondern es führt wegen der entgegengesetzten Strönungsrichtungen allenfalls dazu, daß sich ein gewisses Aufstauen der angesaugten Gassäule ergibt. Die Folge davon ist, daß sich durch die Freigabe des zunächst eingeschlossenen Gastfolumens bei der erfindungsgemäften Lösung kein wesentlicher Verlust ergibt.

- 7 - 509840/0A33

Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren erfindungsgemäßen Einzelheiten anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. la - ld eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Drehkolbenmaschine als Brennkraftmaschine in vier Arbeitsstellungen.

Fig. 2 in schematisierter Darstellung einen Ausschnitt

aus einer Maschine gemäß Fig. 1 in deren Stellung a, d.h. bei Beginn des Ansaugens,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung, wobei

die Maschine nunmehr in einem dem Stellungsbild b in Fig. 1 entsprechenden Zustand gezeigt ist, in dem der Überschub der Gase vom Kompressionszylinder in den Arbeits- und Expansionszylinder, im folgenden lediglich Expansionszylinder genannt, erfolgt,

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung, wobei

nunmehr entsprechend dem Stellungsbild c in Fig. der Überschub der Gase erfolgt, und wofcbei noch 20 ° zu durchlaufen sind, bevor der Kompressionsflügel in die überströmausnehmung eintritt,

Fig. 5 eine weitere, der Fig. 2 entsprechende Darstellung

in einem Stellungsbild bei Abschluß des Überschiebens der Gase, wobei aus Fig. 5 ersichtlich ist, wie ein Gasvolumen zwischen den Oberflächen des Kompressionsflügels und der Ausnehmung eingeschlossen wird,

Fig. 6 ein P-V Diagramm einer Maschine gemäß der Erfindung,

Fig. 7 eine Maschine gemäA ,der.-Erfindung in einer abgewandelten Ausführungsform, bei der der Durchmesser

_Q 509840/0433

des Expansionszylinders vergrößert und die radiale Länge des Expansionskolbenflügels in entsprechender Weise vergrößert ist,

Fig. 8 ein der Fig. 6 entsprechendes P-V Diagramm*

in dem der mit einer Konstruktion gemäß Fig. 7 erreichbare Leistungsgewinn veranschaulicht ist,

Fig. 9 einen Querschnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgestaltete Maschine,

Fig. 10 einen Schnitt, gemäß Linie 10-10 in Fig. 9

Fig. 11 eine weitere schematische Darstellung einer

Maschine gemäß der Erfindung, wobei der überschub der Gase vom Kompressionszylinder in den Verbrennungs- und Expansionszylinderiber einen äußeren Kanal und nicht durch die Ausnehmung in dem dazwischenliegenden Steuerkörper erfolgt.

Eine erste Ausfuhrungsform der Maschine ist in den Fig. 1-6 sowie 9 und 10 veranschaulicht. Die Ausgestaltung gemäß Fig. 7 und wird dabei als ein in Bezug aif die erstgenannte Ausführungsform anwendbares Ausführungsbeispiel berücksichtigt, da sie lediglich auf vergleichsweise geringen Abänderungen beruht. Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform.

In der Darstellung gemäß Fig. 1, die vier Arbeitsstellungen aus dem Zyklus einer Drehkolben-Brennkraftmaschine zeigt, ist die Maschine insgesamt mit 20 bezeichnet und weist drei parallelwandige Drehkörper 21 bis 23 auf, die in einander überschneidenden, entsprechenden Zylindern 2k bis 26 liegen. Von den Drehkörpern 21 bis 23 stellt der mit 21 Bezeichnete einen Kompressionskolben dar, der im Zylinder 2k angeordnet ist. Mit 22 ist der Steuer-

_ ₉ _ 509840/0433

körper bezeichnet, der in dem dazwischenliegenden Zylinder angeordnet ist. Der dritte Drehkörper trägt das Bezugszeichen 23, hat de Punktion~-eines Expansionskolbens und liegt im Zylinder

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß dem Kompressionskolben 21 ein hohler Kompressionskolbenflügel 29 zugeordnet,ist, der mit dem Kolben im Gegenuhrzeigersinn dreht und der in der Stellung gemäÄ Pig. la gerade den Einlaßkanal 30 über&hren hat, wobei er in den Kompressionsaylinder 2H in den hinter dem Kompressionskolbenflügel 29 liegenden Bereich eine Gasladung einsaugt. Zur gleichen Zeit schiebt der dem Expansionskolben 23 zugeordnete Expansionskolbenflügelfdie vom vorherigen Arbeitstakt stammenden Brenngase über den Auslaßkanal 33 nach außen. Vor der in Drehrichtung vorderen Kante des Kompressionskolbenflügels 29 liegt eine im vorhergehenden Arbeitstakt angesaugte Gasladung, wobei der entsprechende Raum in Drehrichtung nach vorne dadurch begrenzt ist, daß die mit 35 bezeichnete Umfangsfläche des Kompressionskolbens 21 gas-dicht an der mit 36 bezeichneten ümfangsflache des Steuerkörpers 22 anliegt. Die Umfangsfläche 37 des Expansionskolbens 23 liegt ebenfalls gasdicht an der Umfangsfläche 36 des Steuerkörpers 22 an. Die Ümfangsflachen sind im vorliegenden Fall als glatte, zylindrische Flächen ausgebildet, können aber in anderen Ausführungsformen auch evolventenförmige Zähne umfassen, die ineinander eingreifen. .

Fig. Ib zeigt öine Stellung, in der die Gasladung, die über die in Drehrichtung vorne liegende Seite des Kompressionskolbenflügels 29 komprimiert wird, gerade über die überströmausnehmung 39 im Steuerkörper 22 in den Bereich des Zylinders überzuströmen beginnt, der, bezogen auf die Drehrichtung, hinter der Seite des Expansionskolbenflügels 32 liegt. Ist das überschieben des Gases vom Kompressions- in den Expansionszylinder

- 10 -

509840/0433

nahezu vollendet, so wird über die Zündkerze 41 gezündet und das dadurch auf ein höheres Druckniveau gebrachte Gas übt nun gegen die Rückseite des Expansionskolbenflügels 32 einen Druck aus. Aus Pig. Id ist ersichtlich, daß am Ende von Verbrennung und Expansion der Expansionskolbenflügel 32 in die überströmausnehmung 39 eingreift, und dabei etwa in dieser befindliche Gase ausschiebt. Der Zylinder 26, in dem Verbrennung und Expansion stattfinden, ist zu diesem Zeitpunkt mit unter Atmosphärendruck stehenden Brenngasen gefüllt. Beim nächsten Umlauf des Expansionskolbens 23 werden diese Gase von der Vorderseite des Expansionskolbenflügels 32, wie vorstehend beschrieben, über den Auslaßkanal 33 ausgeschoben.

Fig. 2 zeigt mit weiteren Details eine der Fig. la entsprechende Darstellung. Der Kompressionskolben 21 enthält, gegenüberliegend zum Flügel 29, einen Bleieinsatz ft4, der ein Gegengewicht zu dem Flügel 29 bildet. Der Flügel 29 ist seinerseits hohl ausgebildet, wie dies aus der Fig. 2 ersichtlich ist, um das Gegengewicht möglichst klein halten zu können. Jede Stirnfläche des Kompresssionskolbens 21 ist mit einer mit 45 bezeichneten Ringdichtung versehen und diese Dichtungen liegen gegen die Seitenwände des Maschinengehäuse mantels an, der insgesamt mit 46 bezeichnet ist. Aus Fig. 2 ist weiter ersichtlich, daß, wie strichliert angedeutet, an den Aussenseiten des Flügels 29 radial sich erstreckende Dichtstreifen 47 vorgesehen sind, die sich im Bereich ihrer äusseren Enden irit einem sich

48
axial erstreckenden Dichtstreifen(überlappen, der radial außen auf dem Flügel 29 vorgesehen ist und an der Mantelfläche des Kompressionszylinders 21 anliegt. Der Expansionskolben 23 ist in entsprechender Weise mit Ringdichtungen und Dichtstreifen versehen und es sind diese Teile gleich bezeichnet.

Der Steuerkörper 22 ist mit einer überströmausnehmung 39 versehen, deren, bezogen auf den Umfang des Steuerkörpers gemöäsene

-H- 509840/0433

Länge A größer ist als ihre radiale Tiefe D. Der Steuerkörper 22 ist auf seiner der Ausnehmung 39 gegenüberliegenden feite mit Löchern versehen, die in Bezug auf die Ausnehmung einen Gewichtsausgleich bewirken. Die Wandfläche 50 der Ausnehmung ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, gewölbt ausgeführt, muß aber nicht, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, eine symmetrische Wölbung aufweisen. An den Stirnflächen des Steuerkörpers 22 sind sich über dessen zylindrischen Bereich erstreckende Dichtstreifen 5I vorgesehen, deren Enden sich mit im Bereich der Ausnehmung vorgesehenen Dichtstreifen 52 überlappen, so daß eine geschlossene Dichtgrenze entsteht. Die Dichtstreifen 51 überlappen sich des weiteren auch mit axial sich erstreckenden Dichtstreifen 53, 5¹*, die im Bereich der vorderen und der rückwärtigen Kante in der Ausnehmung 39 vorgesehen sind. Die Funktion dieser Dichtstreifen wird nachfolgend erläutert.

Fig. 3, die der Darstellung gemäß Fig. Ib entspricht, zeigt den Beginn des Gasüberschubs aus dem Kompressionszylinder 2k zunächst in die Ausnehmung 39 und, nach weiterer Drehung, über die Ausnehmung 39 im Steuerkörper 22 in den Expansionszylinder 26, in dem die Zündung und Expansion stattfinden. Der Expansionskolbenflügel 32 ist analog zum Flügel 29 im Querschnitt hohl. Die Umfangsflache des Steuerkörpers 22 liegt dichtend an der Wandfläche des den Steuerkörper aufnehmenden Zylinders 25 an. Dieser stellt wegen der vorgegebenen Überschneidung allerdings nur, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, einen vollständigen Zylinder dar und umfaßt zwei verhältnismäßig schmale Bogenabschnitte, die Wandteile des ■gesamten Zylinders bilden. Die Länge des oberen Bogenabschnittes ist konstruktiv durch einen Hinterschnitt 56 festgelegt und zwar im Hinblick auf die Steuerung der übertretenden Gasmengen nach Volumen und Zeit. Der mit 5^ bezeichnete, nachlaufende axiale Dichtstreifen 5^ liegt in der Darstellung gemäß Fig. 3 dichtend

- 12 -

5 09840/0433

an der Oberfläche des bezogen auf die Drehrichtung rückwärtigen Teiles des Expansionskolbenflügels 32 an, und zwar solange, bis die ümfangsflächen des Steuerkörpers 22 und des Expansionskolbens 23 in dichtender Anlage aneinander geraten. Des**weiteren befindet sich der Flügel mit seiner Aussenfläche in dichtender Anlage an der Wandung des entsprechenden Zylinders. Bevor diese in Fig. dargestellte Stellung erreicht ist, wird über die Vorderseite des Expansionskolbenflügels das in der Ausnehmung 39 verbleibende Gas aus dieser ausgeschoben. In der Stellung des Steuerkörpers gemäß Fig. k befindet sich die diesem zugeordnete Ausnehmung in einer Stellung, in der das Gas vom Kompressionszylinder 2k durch die Ausnehmung 39 in den Expansionszylinder 26 übertreten kann. Eine schmale, enge, strichliert angedeutete und mit 58 bezeichnete Nut ist in der Oberfläche des Flügels 32, wie aus Fig. k ersichtlich, vorgesehen und sie ermöglicht es, daß eine kleine Gasmenge bereits in der hier gezeigten Stellung in die Zündkammer 59 übertritt, die im Gehäuse^ο vorgesehen ist und in die die Zündkerze 4l eingeschraubt ist. Diese Frischgasmenge drängt etwa zurückgebliebene Gasbestandteile aus der Zündkammer und füllt diese mit Frischgas, so d£ gute Zündvoraussetzungen gegeben sind.

in

Die Zündung findet jedoch nicht statt, bevor die /Fig. 5 dargestellte Stellung erreicht ist. In dieser Stellung liegt die rückwärtige Begrenzung der Ausnehmung 39 etwa auf Höhe des Bogenabschnittes 55 des Zylinders 25, wo sich die drei Zylinder 24, 25 und 26 nahezu schneiden. Damit sind die Zylinder 2k und über den Steuerkörper 22 wiederum getrennt. In der Ausnehmung ist nur ein kleiner Teil Frischgas zurückgeblieben, und dieser liegt nun zwischen der Oberfläche des Flügels 29 und der Wandfläche 50. Dabei befinden sich die in Drehrichtung vorne liegenden Teile des Flügels 29 in unmittelbarer Nähe der Wandfläche der Ausnehmung 39» die zur Oberfläche des Flügels 29 einen nahezu komplementären Querschnitt aufweist, wie dies aus Fig. 5 ersicht-

- ₁₃ _ 509840/0433

lieh ist. Die Gasmenge, die aufgrund der vorgeschilderten Form von Ausnehmung und Flügel auf ein Minimum reduziert ist, wird im folgenden etwas komprimiert und kann schließlich über die rückwärtige Kante 6l drs Flügels 29 in den Saugraum übertreten, der hinter dem Kompressionskolbenflügel 29 liegt. Der bezogen auf die Drehrichtung vorne-liegende Dichtstreifen des Steuerkörpers 22 liegt an der in Drehrichtung vorneliegenden Oberfläche des Kompressionskolbenflügels 29 an, bevor die Umfangsfläche des Kolbens 21 und des Steuerkörpers 22 auseinander laufen und es wird über den Dichtstreifen 53 verhindert, daß die eingeschlossenen Gase sich in Richtung auf den Einlaßkanal 30 entspannen. Die Dichtung 53 bleibt mit der Oberfläche des Flügels 29 in Kontakt, bis deren nachlaufende Kante von der Mantelfläche des Zylinders 2h sich löst, was, bezogen auf die Darstellung gemäß Fig. 5 nach einer Drehung von/etwa 5 der Fall ist. Es ist ersichtlich, daß der Saugtakt in der Darstellung gemäß Fig. 5 nahezu vollendet ist, und das Gas im Saugraum des Zylinders 2¹J wird deshalb unter einem geringerer

es Hruck stehen als das Gas im Einlaßkanal 30, weshalb sich gegen den Kompressionsflügel bewegen wird. Deshalb hat auch das kleine Gasvolumen, das aus dem zunächst abgeschlossenen Raum im Bereich der Überströmkammer freigegeben wird, kaum einen Einfluß auf die angestrebte Füllung mit Frischgas. Wie weiter ersichtlich ist, wird der eingeschlossene Gasanteil um so kleiner sein, je weiter durch den Hinterschnitt 56 die Breite des oberen Bogenabschnittes 55 reduziert ist. Die Breite desselben muß jedoch auch anderen konstruktive Anforderungen genügen.

Fig. 6 zeigt ein P-V Diagramm der erfindungsgemäßen Maschine. Es ist ersichtlich, daß dieses sehr wesentlich von einem P-V Diagramm einer herkömmlichen Kolbenmaschine abweicht. In dem Diagramm ist der Saugvorgang als bei 64 beginnend und bei 65 endend dargestellt. Die latente Verdampfungswärme des Kraft-

509840/0433

/'den
stoffes hält dabei den Kompressionskolben 21 aufnehmenden Zylinder 24 kühl. Dies macht es möglich, ein Maximum an Gas anzusaugen, da dieses während des Saugvorganges in der Kompressionskammer nicht aufgeheizt wird. Die Gasladung wird dann komprimiert bis zum Punkt 66, und im Punkt 66 wird die verhältnismäßig kühle Gasladung in den verhältnismäßig heißen Zylinder 26 übergeschoben, in dem die Verbrennung und die Expansion stattfinden. Durch das überschieben in den heißen Zylinder 26 ergibt sich ein Druckanstieg, ohne daß mechanische Arbeit geleistet werden müßte, und zwar durch die Aufheizung innerhalb des Zylinders. Diese Kompression ist durch den Linienzug 66, 67 dargestellt, und im Punkt 67 findet die Zündung statt. Der Druck steigt dann schnell zum Punkt 68 an, von dem aus sich eine sehr langgestreckte Expansion der Brenngase bis zum Punkt 69 ergibt. Im Punkt 69 wird der Auslaßkanal 33 freigegeben, und der dadurch bedingte Druckabfall ist durch den Linienzug 69, 70 dargestellt. Die Gase werden bei Atmosphärendruck ausgeschoben.

In Bezug auf die Zündbedingungen sind eine Reihe wesentlicher Merkmale festzustellen. Da die Zündung und Verbrennung bei rasch zurückweichendem Expansionskolbenflügel, und damit gegen eine rasch zurückweichende Begrenzung stattfindet, ist eine schlagartige Verbrennung im wesentlichen ausgeschlossen und es können Kraftstoffe Verwendung finden, die keine Anti-Klopf-Zuschläge enthalten, die üblicherweise Giftstoffe sind. Da weiter bei der Verbrennung eine Hohe Druckspitze entfällt, wie sie üblicherweise bei den Kolbenmaschinen gegeben ist, ist der Anfall an giftigen Stickoxyden gering. Da die Bedingungen für die Expansion günstig sind, können magere Gemische verbrannt werden, um einen höheren Wirkungsgrad als bei Hubkolbenmaschinen zu erzielen und weiter kann der Ausstoß von Kohlenwasserstoffen wesentlich reduziert werden.

- 15 -

509840/0433

Weiter ist ersichtlich, daß die Expansion über einen sehr weiten Winkelbereich eines Arbeitszyklusses stattfindet zu dem. hier dargestellten, durch den Linienabschnitt 68, 69 symbolisierten Beispiel findet die Expansion über etwa 250 Winkelgrade statt. Im Vergleich mit einer Kolbenmaschine ergibt sich ein weiterer Vorteil daraus, daß bei dieser das Auslaßventil vor Erreichen des unteren Todpunktes geöffnet werden muß.

Die Enfepannung kann, über die Darstellung in Big. 6 hinaus, noch dadurch verlängert werden, daß gemäß Fig. 7 dem Expansionsr kolbenflügel eine größere Länge gegeben wird. Der aadurch erzielbare Leistungsgewinn ist aus Fig. 8 ersichtlich und durch den schraffierten Bereich 72 dargestellt. Die gestrichelte Linie in Fig. 7 zeigt die Länge des Flügels, wenn die Durchmesser des Expansionskolbens 23 und des Kompressionskolbens gleich sind, und in entsprechender Weise auch die Durchmesser der zugehörigen Zylinder gleiche Größe aufweisen. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung muß jedoch das Kompressionsvolumen und das Expansionsvolumen nicht gleich sein, und durch Vergrößerung des Durchmessers des den Expansionskolben 23 aufnehmenden Zylinders 26, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, läßt sich eine weitere Leistungsverbesserung gegenüber einer Kolbenmaschine erzielen. In der Darstellung gemäß Fig. 7 ist das Volumen des Zylinders 26 gegenüber dem des Kompressionszylinders um 20 angehoben. Der in Fig. 8 durch die schraffierte Fläche 73 angedeutete Verlust, der durch diese Maßnahme bedingt ist, ist vergleichsweise klein, und er beruht darauf, daß bei einer derartigen Ausgestaltung eine etwas größere Gasmenge in der Ausnehmung 39 eingeschlossen wird. Letzteres beruht wiederum darauf , daß die Ausnehmung vertieft werden muß, um den radial verlängerten Flügel 32 aufnehmen zu können. Der Verlust ist aber, wie bereits erwähnt, im Vergleich zu dem durch die schraffierte Fläche 72 angedeuteten Gewinn gering. Ein ähnlicher Effekt läßt sich durch die Verkürzung des Saugtaktes erreichen.

₁₆_ 509840/0433

Aus den vorstehenden Erläuterungen ist ersiehtlieh,daß eine nach dem erfindungsgemäßen Prinzip arbeitende Maschine als einstufiger Kompressor ausgestaltet sein kann und dann lediglich den Kompressionskolben 21 aufnehmenden Zylinder 24 und den Steuerkörper 22 mit dem ihm zugehörigen Zylinder 25 umfassen muß. Durch entsprechende Anpassung der Volumina und der entsprechenden Position der Zylinder in Verbindung mit der Anordnung eines äusseren Kanales zwischen dem Zylinder 24 und dem Zylinder 26 läßt sich jedoch auch ein leistungsstarker zweistufiger Kompressor schaffen, und zwar bei Anordnung des Auslasses des Kanals hinter der rückwärtigen Seite des Flügels 32. Der Einlaßkanal 30 muß selbstverständlich nicht unmittelbar.gegen die Atmosphäre offen sein, sondern kann seinerseits mit einem weiteren Kompressor, zum Beispiel des hier dargestellten Typs verbunden sein, um die Maschine aufzuladen und so die maximale Arbeitsthemperatur anzuheben. Durch die Kombination von Aufladung und Verlängerung des Expansionstaktes gemäß Fig. 7 und 8 lassen sich sehr hohe Wirkungsgrads erreichen. Da die Maschine darüber hinaus im Hinblick auf dynamische und statische Kräfte völlig ausgeglichen werden kann und ferner, wie ersichtlich, die Gaskanäle und öffnungen großzügig dimensioniert sein können, kann die erfindungsgemäße Maschine mit weit höheren Drehzahlen als eine Hubkolbenmaschine betrieben werden. In der erfindungsgemäßen Maschine verkörpern sich damit viele der Vorteile einer Turtine in Verbindung mit vielen der Vorteile einer Hubkolbenmaschine, wobei jedoch gegenüber beiden Maschinenarten ein erhöhter Wirkungsgrad erreicht wird. Hinzu kommt, daß dann, wenn die Maschine mit hohen Drehzahlen betrieben wird, die Dichtungen entfallen können.

Aus den Fig. 9 und 10 ist ersichtlich, daß dieMaschine 20 einen

Gehäuse'^d aurweist, das aus einem Eisenguß besteht, der 15 % Nickel, 6 % Kupfer und 2 % Chrom aufweist.

- 17 -

509840/0433

" ¹⁷ ' 2613892

Dieses Material, das von der International Nickel Australian Limited als Type 1 (AuslOlA) ausgewiesen wird, weist eine Wärmedehnung von 0,000019 pro Grad Celsius auf. Die Seitenteile der Maschine sind mit 75 und 76 bezeichnet und bestehen aus dem gleichen Material.

Der Expansionskolben 23 ist aus einem Material Type 3 (Aus 105) hergestellt, das 30 % Nickel und 3% Chrom enthält und dessen Wärmedehnung bei 0,000012 pro Grad Celsius liegt. Mit diesen Materialien ergab sich für eine Versuchsmaschine gemäß Fig. 9 und 10, daß die Arbeitsspiele im wesentlichen unverändert blieben.

Der Steuerkörper 22 besteht aus einem ähnlichen Material, nämlich Material vom Typ 4, das 30 % Nickel, 5 % Chrom und 5 % Silikon enthält und das eine Wärmedehnung von 0, 000015 pro Grad Celsius aufweist.

Bezüglich des Kompressionskolbens 21 sind gewisse Schwierigkeiten in der Aufrechterhaltung der Spiele dadurch bedingt, daß die latente Verdampfungswärme des Kraftstoffes diesen gegenüber den Seitenteilen 75 und 76 sowie demGehäusemantel 4-6 abkühlt. Es ist deshalb der Kompressionskolben 21 aus Aluminium hergestellt und weist eine Wärmedehnung von 0,000023 pro Grad Celsius auf.

Der Kompressionskolben ist auf einer mit 78 bezeichneten Welle angeordnet, die über Lager 79 und 80 in den entsprechenden Seitenteilen 75, 76 gelagert ist. Ferner sind mit 8l und bezeichnete Wellendichtungen vorgesehen, die aus Fluoroelastomeren bestehen und unter der Marke VITON "A" der Firma Du Pont vertrieben werden. In ähnlicher Weise ist der Steuerkörper 22 auf einer mit 84 bezeichneten Welle und der Expansionskolben auf einer mit 85 bezeichneten Welle angeordnet. Diese Wellen sind in entsprechender Weise gelagert sowie auch abgedichtet.

"^ί8~ 509840/0433

Auf den Wellen sind außerhalb des Seitenteiles 75 untereinander gleiche Stirnräder 87 angeordnet, so daß die Wellen sämtlich mit gleicher Drehzahl umlaufen. Die beiden äusseren Wellen drehen dabei entgegen dem Uhrzeigersinn, während die dazwischenliegende Welle sich im Uhrzeigersinn dreht. Die Welle 85 trägt an ihrem anderen, dem Seitenteil 76 benachbarten Ende ein Schwungrad 88 und ist diesem gegenüberliegend, also an ihrem anderen Ende 89 als Antriebswelle ausgebildet.

Wie anhand der Pig. 2, 3, 4 und 5 beschrieben, ist für alle Drehkörper ein völliger Massenausgleich erreicht, und es können deshalb sehr hohe Drehzahlen gefahren werden. Die Lager sind sämtlich in den Seitenteilen befestigt, so daß die Achsen der Wellen in ihrer Lage zueinander festliegen. Zueinander liegen die Wellen unter einem Winkel von 120 ° (Fig. 9), dieser Winkel ist aber nicht zwingend vorgegeben. Das Maschinengehäuse ist im dargestellten Aisführungsbeispiel als luftgekühltes Gehäuse gezeigt, kann selbstverständlich aber auch wassergekühlt ausgebildet werden.

Das Spiel zwischen den Umfangsflächen der Drehkörper 21 bis liegt für jene Bereiche, in denen sie gegeneinander abdichten, zwischen 0,04 mm und 0,08 mm bei Umgebungstemperatur, wobei sich diese Maße auf Drehkörper mit einem Durchmesser (bezogen auf die Umfangsflache) von 10 cm beziehen. Das Spiel der Drehkörper zu den Seitenteilen, d.h. also das Gesamt^piel der Drehkörper liegt für jede Seite in etwa gleicher Größenordnung oder leicht darüber. Es hat sich gezeigt, daß bei den verwendeten Materialien unter dem Einfluß der Temperatur keine wesentliche Beeinträchtigung zwischen den Arbeitsteilen; stattfindet, obwohl die Arbeitsteile dichtend zusammenarbeiten und diese dichtende Zusammenarbeit bei mit hohen Drehzahlen arbeitenden Maschinen sogar dann gegeben ist, wenn ohne Dichtungen gearbeitet wird.

-19- 509840/0433

Es ist ersichtlich, daß ein Wesensmerkmal der Konstruktion gemäß Fig. 9 und 10 die großen Gasströmungsquerschnxtte sind, die ihrerseits Voraussetzung für den Betrieb der Maschine mit hohen Drehzahlen sind.

Wie erwähnt, liegen bei der vorgeschilderten Ausführungsform die Wellen unter einem Winkel von 120 ° zueinander. Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Wallen in einer gemeinsamen Ebene liegen und das Gehäuse breiter ausgeführt ist, um die Unterbringung der drei Drehkörper 21 bis 23, die in Strichlinien angedeutet sind, zu ermöglichen. Die Breite ist so groß. Ausnehmung 39 eine geringere Breite aufweist als der Abstand zwischen den Zylindern 2h und 26,

sich
wenn die Ausnehmung|von einem zum anderen Zylinder bewegt.

Die Ausnehmung kann damit nicht mehr als Überströmöffnung dienen. Von den Seitenteilen 75 und 76 enthält deshalb bei

eineß
dieser Ausführungsform wenigstens/em Paar von Ausnehmungen, von denen jede eine Scheibe 91 aufnimmt, die mit der Stirnseite des entsprechenden Drehkörpers, also des Kompressionskolbens 21 oder des Expansionskolbens 23 verbunden ist. Von den in entsprechender Weise bezeichneten Scheiben weist die Kompressionsscheibe 91 einen langgestreckten Schlitz 92 auf, der eine Überströmöffnung 93 freigibt, während die Expansionsscheibe 91 ein» verhältnismäßig kurzen Schlitz 9¹^ aufweist, der die Überströmöffnung 95 im Seitenteil und eine öffnung in den Zylinder 26 frei gibt. Zwischen den öffnungen 93 und 95 erstreckt sind ein äusserer Kanal 97, und die komprimierte Gasladung wird vom Zylinder 24 durch den Kanal überführt, wobei die beiden öffnungen 93 und 95 etwa zu dem Zeitpunkt schließen, wenn über die Zündkerze Ml gezündet wird. Nicht überführte Teile der Gasladung verbleiben dabei bis zum nächsten Takt im Kanal 97. Charakteristikum auch der vorliegenden Konstruktion ist, daß der Kompressionskolbenflügel und die Ausnehmung in ihrer Form so aufeinander abgestimmt sind, daß der Flügel die Ausnehmung mehr als zur Hälfte füllt,

-20- 509840/0433

während die Umfangsflächen der Drehkörper 21 und 22 in gasdichter Anlage bleiben, so daß das eingeschlossene Gasvolumen ninimal bleibt.

Im Rahmen eine weiteren Ausfuhrungsform ist es selbstverständlich möglich, gleichzeitig sowohl von einem überströmkanal 97 als auch von einer uberströmausnehmung 39 Gebrauch zu machen, dünn die parallel zum Kanal 97 ein überströmen von Gas stattfindet.

Die erfindungsgemäße Maschinenart kann in einfacher Weise auch als Mehrzylindermaschine ausgebildet werden, wobei weitere Gehäuse lediglich in axialer Richtung aneinander gereiht werden müssen. Bevorzugtwerden dabei die Drehkörper der jeweiligen Maschineneinheiten lediglich gegeneinander versetzt, um durch gleichmäßige Zündintervalle zu einer gleichmäßigen Arbeitsweise zu kommen. Weiter können auch die Gehäuse verblockt und die Drehkörper über Zahnräder verbunden sein.

- 21 -

509840/0433

Claims (14)

Patentanwalt Dipl.-lng. W^ er Jacklseh Stuttgart 1, f.iu;.zeiätra3e 40 FAIREY-N0RB0N PTY.Ltd. A 34 733 - bo Waymouth Street Den 26.3.1975 Adelaide / Australien Patentansprüche

1.; Drehkolbenmaschine mit mehreren, in entsprechenden, parallelen und sich überschneidenden Bohrungen eines Gehäuses angeordneten Drehkörpern, von denen wenigstens einer einen Kompressionskolben bildet und mit einem sich axial erstreckenden und radial über die Umfangsfläche vorstehenden Flügel versehen ist, der beim Umlauf dichtend mit der kreisförmigen Mantelfläche der ihn aufnehmenden Bohrung zusammenwirkt, und von denen einer als Steuerkörper mit einer Umfangsfläche, die in gasdichter Anlage mit der kreisbogenförmigen Mantelfläche der sie aufnehmenden Bohrung steht, und mit einer sich axial erstreckenden überströmausnehmung versehen ist, die sich von der Umfangsfläche radial nach innen erstreckt, wobei der Kompressionskolben und der Steuerkolben derart antriebsverbunden sind, daß sie entgegengesetzte Drehrichtung aufweisen und die Drehkörper so angeordnet sind, daß bei ihrem Umlauf entweder der Kompressionskolbenflügel in die überströmausnehmung eingreift oder die Umfangsflächen von Kolben und Steuerkörper in gasdichter Anlage zueinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompresssionskolbenflügel (29) und die überströmausnehmung (39) in ihrer Form derart komplementär ausgebildet sind, daß der Kompressionskolbenflügel die überströmausnehmung mehr als zur Hälfte ausfüllt, während er sich noch in dichtender Anlage mit der ihn aufnehmenden Zylinderbohrung

-22- 509840/0433

befindet, und nach Trennung der Umfangsflächen vom Kolben (21) und Steuerkörper (22) mit seiner in Drehrichtung vorderen Seite in gasdichter Anlage zur in Drehrichtung vorderen Seite der Ausnehmung (39) steht.

2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Drehrichtung vordere Abschnitt der Umfangsflache des Steuerkörpers (22) nahe der Überschneidung der Bohrungen und benachbart zum Kompressionskolbenflügel (29) in gasdichter Anlage mit der Mantelfläche der entsprechenden Zylinderbohrung steht, während der Kompressionskolbenflügel (29) in der Ausnehmung (39) liegt und während der rückwärtige Abschnitt des Kompressionskolbenflügels in dichtender Anlage mit der ihm zugeordneten kreisförmigen Zylindermantelfläche steht, wobei ein Bogenabschnitt (55) des Aufnahmezylinder des Steuerkörpers, die Aussenflache des KompressionskolbenflügelG (29) und die Wandfläche (50) der Ausnehmung (39) einen Gasraum begrenzen, dessen Volumen wesentlich kleiner ist als das Volumen, das von der Wandfläche der Ausnehmung und einer Projektion der bogenförmigen Umfangsflache des Steuerkörpers eingeschlossen ist.

3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim weiteren Umlauf der rückwärtige Abschnitt des Kompressionskolbenflügels (29) ohne Kontakt zur Mantelfläche des zugehörigen Zylinders ist, während der vordere Abschnitt der Umfangsfläche des Steuerkörpers in gasdichter Anlage zur Mantelfläche des zugehörigen Zylinders steht und die vordere Seite des Kompressionskolbenflügels (29) in gasdichfer Anlage aruder Vorderfläche der Ausnehmung (39) bleibt.

4. Drehkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei Drehkörper (21 bis 23) in den ihnen zugeordneten, parallelen und sich überschneidenden

- 23 -

509840/0433

Zylinderbohrungen (24 bis 26) angeordnet sind, von denen der dritte Drehkörper als Expansionskolben (23) mit einer "Umfangsfläche und einem sich axial erstreckenden und radial über die Umfangsflache vorstehenden Flügel (32) versehen ist, der beim Umlauf dichtend mit der Mantelfläche des entsprechenden Zylinders (26) zusammenwirkt und in die überströmausnehmung (39) eingreift, wobei der Expansionskolben (23) mit demKompressionskolben (21) antriebsverbunden ist und gleiche Drehrichtung aufweist.

5. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Expansionskolbenflügel (32) aus der Überströmausnehmung (39) austritt und in gasdichte Anlage zur Mantelfläche des entsprechenden Zylinders und zur Umfangsfläche des Steuerkörpers (22) gelangt, während der rückwärtige Abschnitt Umfangsfläche des Steuerkörpers (22) noch in gasdichter Anlage mit dem im Überschneidungsbereich der Zylinder liegenden Bogenabschnitt des den Steuerkörper aufnehmenden Zylinders (25) steht, so daß beim weiteren Umlauf während des Überganges zwischen den die Kolben (21, 23) aufnehmenden Zylinder der rückwärtige Wandflächenteil des Kompressionskolbenflügels (29) und die Wandfläche (50) der Ausnehmung (39) das Gas einschließen.

6. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse einen Einlaßkanal (30) und einen Auslaßkanal (33) aufweist, wobei diese Kanäle jeweils in den entsprechenden Zylindern(21 bzw. 23) in einen Bereich einmünden, der von dem Bogenabschnitt (55) des den Steuerkörper (22) aufnehmenden Zylinders (25) in Umfangsrichtung versetzt ist und diesem bezogen auf die Drehachse des Steuerkörpers bevorzugt gegenüber liegt.

7. Drehkolbenmaschine nachAnspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bohrungen (24 bis 26) und alle Umfangsflachen der Drehkörper (21 bis 23) zylindrisch ausgebildet sind.

__2l}_ 509840/0433

8. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß Dichtungen (45, 47, 48, 51 bis 54) im Gehäuse, in den Kolbenflügeln (29, 32) und in den Drehkörpern (21 bis 23) angeordnet sind.

9. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen und rückwärtigen Endbereich der Wandfläche (50? der überströmausnehmung (39) axial sich erstreckende Dichtungen (53_S 54) vorgesehen sind, die mit den Oberflächen der Kolbenflügel (29, 32) zusammenwirken.

10. Drehkolbenmaschine nach einem der. vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenflügel (29, 32) hohl ausgebildet sind.

11) Drehkolbenmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündkammer (59) im Gehäuse angeordnet ist, die in die den Expansionskolben (23) aufnehmende Zylinderbohrung geöffnet ist und die eine Zündkerze (4l) enthält, und daß in der Umfangsfläche des Expansionskolbenflügels (32) ausgehend von dessen rückwärtigem Ende über einenleil von dessen Länge eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Ausnehmung vorges&en ist, die beim Umlauf des Kolbens zur Überdeckung mit der Ausnehmung kommt und durch die der Zündkammer (59) zur Spülung während der überschubßhase Frischgas zuführbar ist.

12. Drehkolbenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kompressionskolben (21) und den Expansionskolben (23) aufnehmenden Zylinder (24 und 26) gleichen Durchmesser aufweisen und daß die Drehkörper für ihre Umfangsflächeη mit gleichen Durchmessern versehen sind.

- 25 -

509840/0433

13. Drehkolbenmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche

7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der den Expansionskolben (23) aufnehmende Zylinder (26) im Durchmesser größer ist als der den Kompressionskolben (21) aufnehmende Zylinder (2¹I).

14. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile des Gehäuses Aussparungen aufweisen, und an entsprechenden Stirnseiten des Kompressionskolbens und des Expan-*sionskolbens Scheiben (91) befestigt sind, die beim Umlauf der Kolben dichtend in den Aussparungen liegen, daß jeder der Aussparungen eine Überströmöffnung (93, 95) im Seitenteil sowie eine Steueröffnung (92, 9¹O in der Scheibe (91) zugeordnet sind, daß die Überströmöffnungen (93j 95) durch einen überströmkanal (97) verbunden sind, daß die Steuerzeiten so gelegt sind, daß beide Überströmöffnungen (93, 95) bei Beendigung der Kompression geöffnet und bei Beginn der Verbrennung geschlossen sind und daß die ü berströmöf fnung (93, 95) mit dem Kanal (97) ein Gasüberströmsystem zwischen dem vor der Frontseite des Kompressionskolbenflügels liegenden Kompressionsraum und den hinter der Rückseite des Expansionskolbenflügels (32) liegenden Verbrennungs- und Expansionsraum bilden.

5098^0/ 0433

Leerseite