DE2533776A1 - ROTATING MOTOR - Google Patents

ROTATING MOTOR

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DE2533776A1
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James Franklin Gordon
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GORDON TORQUER Ltd
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GORDON TORQUER Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/12Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F01C1/14Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F01C1/20Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with dissimilar tooth forms

Description

PatentanwaltPatent attorney

. FBÄßZ WERDERSft. FBÄßZ WERDERSft

2 HAMBURG 36 c.0, Λ 752 HAMBURG 36 c.0, Λ 75

Neuer Wall 10 IlNew Wall 10 Il

G. 75 081 Fl.G. 75 081 bt.

Gordon Torquer, Ltd. Concord, Kalif. (V,St.A.)Gordon Torquer, Ltd. Concord, Caliph. (V, St.A.)

DrehmotorRotary motor

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U.S. Anmeldung Ser. No. 493 720 vom 1. August 1974 in Anspruch genommen.For this application, priority is derived from the corresponding U.S. Registration Ser. No. 493 720 dated August 1, 1974.

Die Erfindung betrifft einen Drehmotor von niedrigem Reibungswiderstand und vorgegebenen Leckflußeigenschaften, der entweder vermittels eines unter Druck stehenden Strömungsmittels wie z.B. Gas als Kraftmaschine oder als druckerzeugende Maschine, d.h. als Arbeitsmaschine wie z.B. eine Pumpe betreibbar ist.The invention relates to a rotary motor of low Frictional resistance and predetermined leakage flow properties, either by means of a pressurized Fluid such as gas as a prime mover or as a pressure-generating machine, i.e. as a working machine such as E.g. a pump can be operated.

Mehrere entweder als Motoren oder Pumpen betreibbare Drehmotoren sind bereits bekannt. Bei Drehmotoren vom Verdrängungstyp werden Kolben, Schaufeln, Flügel oder dgl. verwendet, die in flüssigkeitsdichter Abdichtung innerhalb eines Gehäuses gegen eine das Arbeitsmedium begrenzende Kammerwand umlaufen. Dem Drehzahlbereich und dem Wirkungsgrad dieser ilaschinen sind enge Grenzen gesetzt. Die Maschinen weisen in der Regel einen komplizierten Aufbau auf und sind daher kostspielig in Herstellung und wartung. Die Anlaufreibung und der Verschleiß der beweglichen Teile, insbesondere an den Dichtungen, sind sehr hoch. AußerdemSeveral rotary motors which can be operated either as motors or pumps are already known. In displacement type rotary motors Pistons, blades, wings or the like are used, which are in a liquid-tight seal within of a housing against a chamber wall delimiting the working medium. The speed range and the efficiency there are narrow limits to these machines. The machines usually have a complicated structure and are therefore expensive to manufacture and maintain. The starting friction and the wear and tear of the moving parts, especially on the seals, are very high. aside from that

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lassen sich viele bekannte Maschinen nicht dynamisch auswuchten, was zu erhöhten Konstruktionsanforderungen führt und sich natürlich nachteilig auf die Lebensdauer, den Wartungsbedarf und die Leistungsaufnahme auswirkt. So ist beispielsweise die Nennleistung bekannter Luftdruckmotoren dadurch begrenzt, daß große Motoren nicht mit beliebig hohen Drehzahlen betrieben werden können.Many known machines cannot be dynamically balanced, which leads to increased design requirements and of course has a detrimental effect on the service life, maintenance requirements and power consumption. So is for example, the rated power of known air pressure engines is limited by the fact that large engines are not arbitrary can be operated at high speeds.

Mit Turbinen lassen sich viele der vorgenannten Schwierigkeiten überwinden, indem sich Turbinen dynamisch auswuchten lassen, für sehr hohe Drehzahlbereiche auslegbar sind und eine verhältnismäßig lange Lebensdauer und niedrigen Wartungsbedarf aufweisen. Andererseits ergeben sich für Turbinen höhere Konstruktions- und Herstellungskosten, insbesondere für die Turbinenschaufeln. Da Turbinen von Haus aus mit "Leckfluß" betrieben werden, müssen sie mit verhältnismäßig hohen Drehzahlen laufen, um einen annehmbaren Wirkungsgrad zu erzielen. Einfache Turbinen sind außerdem nicht ohne weiteres umsteuerbar.Turbines can overcome many of the aforementioned difficulties by dynamically balancing turbines can be designed for very high speed ranges and have a relatively long service life and low Need maintenance. On the other hand, there are higher construction and manufacturing costs for turbines, especially for the turbine blades. Since turbines are inherently operated with "leakage flow", they must with run relatively high speeds in order to achieve an acceptable level of efficiency. Simple turbines are also not easily reversible.

Aufgabe der Erfindung ist nunmehr die Schaffung eines als Arbeits- oder Kraftmaschine geeigneten Drehmotors von geringem Reibungswiderstand und vorgegebenen Leckflußeigenschaften, der bei einfachem Aufbau innerhalb eines weiten Drehzahlbereichs betreibbar und in vielen unterschiedlichen Größen für unterschiedliche Motorleistungen auslegbar ist.The object of the invention is now to create a rotary motor suitable for use as a work or power machine low frictional resistance and predetermined leakage flow properties, which with a simple structure within a can be operated in a wide speed range and in many different sizes for different engine outputs is interpretable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Drehmotor, der aus einem Gehäuse, in dem konzentrisch zu einer ersten Achse in Maschinenlängsrichtung eine Ringkammer ausgebildet ist, sowie mit zum Zu- und Abführen von Arbeitsmedium zu bzw. von der Ringkammer dienenden Einlaß- und Auslaßöffnungen besteht und gekennzeichnet ist durch eine innerhalb des Gehäuses drehbar um dieAccording to the invention, this object is achieved by a Rotary motor consisting of a housing in which an annular chamber is concentric to a first axis in the longitudinal direction of the machine is formed, as well as serving for supplying and removing working medium to and from the annular chamber Inlet and outlet openings consists and is characterized by one rotatable about the inside of the housing

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erste Achse gelagerte und auf einer Seite gegen die Ringkammer angrenzende Kolbenträgerplatte, mehrere auf dem Umfang der Kolbenträgerplatte in gegenseitigen Abständen gehaltene, von dieser in Längsrichtung in die Ringkammer hinein vorstehende und zusammen mit der Kolbenträgerplatte umlaufende Kolben, ein auf der gegenüberliegenden Seite der Ringkammer zwischen Einlaß- und Auslaßöffnung angeordnetes, um eine zu der ersten Längsachse parallele zweite Achse drehbar gelagertes Sperrventil mit einer Ausnehmung, welche in eine Lage bringbar ist, in der sie einen Kolben praktisch ganz umgreift, und eine zum Drehantrieb des Sperrventils um die zweite Achse in zeitlicher Zuordnung zur Drehung der Kolbenträgerplatte und zum Hindurchbewegen der an der Kolbenträgerplatte befestigten Kolben durch die Ausnehmung des Sperrventils dienende Transmission, wobei das Sperrventil die Verbindung zwischen Einlaß- und Auslaßöffnung praktisch völlig unterbricht.piston carrier plate mounted on the first axis and adjoining the annular chamber on one side, several on the circumference of the piston support plate held at mutual distances from this in the longitudinal direction in the Piston protruding into the annular chamber and rotating together with the piston carrier plate, one on the opposite one Side of the annular chamber between the inlet and outlet openings, about one to the first longitudinal axis parallel second axis rotatably mounted check valve with a recess which can be brought into a position in which practically completely surrounds a piston, and one for rotating the shut-off valve around the second axis in temporal allocation to the rotation of the piston carrier plate and to the movement of the piston carrier plate attached piston through the recess of the shut-off valve serving transmission, the shut-off valve making the connection practically completely interrupted between the inlet and outlet openings.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Drehmotor ist eine Hybridform von Verdrängermaschine und Turbine. Da zwischen Kolben, Rotor und Gehäuse keine Gleitflächen vorhanden sind, sind Reibung, Wärmeerzeugung und Verschleiß verringert, und die Schmierung dieser Teile ist folglich nicht erforderlich. Schmierung kann jedoch vorgesehen sein und gestattet in manchen Fällen die Steigerung des Wirkungsgrads des vorgegebenen Leckflusses.The rotary motor proposed according to the invention is a hybrid form of displacement machine and turbine. There If there are no sliding surfaces between the piston, rotor and housing, there are friction, heat generation and wear is reduced and the lubrication of these parts is therefore not required. However, lubrication can be provided and in some cases allows the efficiency of the given leakage flow to be increased.

Aufgrund der Größenabmessungen und der gegenseitigen Zuordnung von Sperrventil und Einlaßöffnung überlagern sich die Druckhübe der Kolben. Die innerhalb der Ringkammer umlaufenden und das Arbeitsmedium verdrängenden Kolben sind als bewegliche Teile dynamisch ausgewuchtet. Der Strömungsmittelleckfluß zwischen Kolben und Ringkammer ist so weit vorgegeben, daß zum Abdichten der Ringkammer keineDue to the size dimensions and the mutual assignment of the shut-off valve and the inlet opening overlap the pressure strokes of the pistons. The pistons that rotate within the annular chamber and displace the working medium are dynamically balanced as moving parts. The fluid leakage between the piston and the annular chamber is so far given that no to seal the annular chamber

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Flüssigkeitsdichtungen erforderlich sind, jedoch gleichzeitig der Wirkungsgrad über einen verhältnismäßig großen Drehzahlbereich aufrechterhalten werden kann.Liquid seals are required, but at the same time the efficiency over a relatively large Speed range can be maintained.

Als Dichtungen zwischen Kolben und Ringkammer dient das gasförmige oder flüssige Arbeitsmedium, wobei der Wirkungsgrad dieser Dichtungen mit zunehmender Drehzahl zunimmt. The gaseous or liquid working medium serves as seals between the piston and the annular chamber, whereby the efficiency these seals increases with increasing speed.

Der Drehmotor weist einen verhältnismäßig einfachen Aufbau auf und besteht aus verhältnismäßig wenigen Teilen, für welche keine engen Toleranzen und Flüssigkeitsdichtungen erforderlich sind, so daß bereits aus diesem Grunde die Herstellungskosten niedrig gehalten sind. Die Maschine weist Selbstreinigungseigenschaften auf und kann daher nicht blockieren, indem vom Arbeitsmedium mitgeführte kleine Teilchen ohne weiteres an den Kolben und an dem Ventil vorbeigelangen können.The rotary motor has a relatively simple structure and consists of relatively few parts, for which no tight tolerances and liquid seals are required, so that for this reason alone the manufacturing costs are kept low. The machine has self-cleaning properties and can therefore do not block because small particles carried along by the working medium easily get past the piston and the valve can.

Der Drehmotor ist innerhalb eines weiten Drehzahlbereichs verwendbar, wobei der Wirkungsgrad auch bei niedrigen Drehzahlen beibehalten wird. Der Drehmotor ist in seinem Drehsinn rasch umsteuerbar, weist niedrigen Anlaufreibungswiderstand auf und läßt sich aus jeder Drehstellung des Rotors heraus zum Anlauf bringen.The rotary motor can be used within a wide speed range, with the efficiency even at low Speeds is maintained. The direction of rotation of the rotary motor can be quickly reversed and has a low starting friction resistance and can be brought to a start from any rotational position of the rotor.

Der Drehmotor läßt sich in vielen unterschiedlichen Größen herstellen, und bei größeren Abmessungen wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht. Das Leistungs-Gewichts-Verhältnis ist verhältnismäßig hoch.The rotary motor can be made in many different sizes, and larger sizes become larger Efficiency achieved. The power-to-weight ratio is relatively high.

An der Kolbenträgerplatte sind z.B. drei Kolben befestigt, die zusammen mit der kreisrunden Kolbenträgerplatte innerhalb der Ringkammer umlaufen. Das auf der gegenüberliegenden Seite der Ringkammer drehbar gelagerte Sperrventil weist eine konkave Ausnehmung von solcher Formgebung auf, daß bei Umlauf des Sperrventils im Verhältnis 3:1 zumFor example, three pistons are attached to the piston carrier plate, which together with the circular piston carrier plate are inside rotate around the annular chamber. The check valve rotatably mounted on the opposite side of the annular chamber has a concave recess of such a shape that when the stop valve rotates in a ratio of 3: 1 to

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Rotor, d.h. der Kolbenträgerplatte,die Ausnehmung nacheinander die einzelnen Kolben praktisch ganz umgreift. Einlaß- und Auslaßöffnung befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Sperrventils und dienen zum Zu- bzw. Abführen von Arbeitsmedium wie z.B. Druckgas in und aus der Kammer. Die inneren und äußeren Oberflächen jedes Kolbens entsprechen jeweils allgemein den radial innen bzw. außenliegenden Wänden der Ringkammer, wobei die Kolben einen Abstand von diesen Wänden aufweisen, so daß keine Reibung entsteht und das Arbeitsmedium in vorgegebenem Leckfluß um die Kolben herumströmen kann. Die Kolben weisen außerdem allgemein radial verlaufende ebene Seitenwände auf und lassen sich berührungsfrei in sehr kleinem Abstand durch das Sperrventil hindurchbewegen, wobei das letztere die Verbindung zwischen Einlaß- und Auslaßöffnung praktisch völlig unterbricht. Der Leckfluß von Arbeitsmedium aus der Kammer durch einen berührungs- und damit reibungsfreien Zwischenraum zwischen Rotor und Gehäuse in eine durch das abgedichtete Gehäuse gebildete Druckkammer ist ebenfalls vorgegeben.Rotor, i.e. the piston carrier plate, the recess one after the other practically completely embraces the individual pistons. Inlet and outlet ports are on opposite sides Sides of the shut-off valve and are used to supply or discharge working medium such as compressed gas into and out of the Chamber. The inner and outer surfaces of each piston generally correspond to those radially inward and outward, respectively Walls of the annular chamber, the pistons having a distance from these walls, so that no friction arises and the working medium can flow around the piston in a predetermined leakage flow. The pistons also have generally radially extending flat side walls and can be passed through without contact at a very small distance move the check valve through, the latter practically completely eliminating the connection between the inlet and outlet openings interrupts. The leakage flow of working medium from the chamber through a non-contact and therefore friction-free space between the rotor and the housing in a pressure chamber formed by the sealed housing is also specified.

Der erfindungsgemäße Drehmotor ist im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, in welchen istThe rotary motor according to the invention is described below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings explains in more detail which is

Fig. 1 ein Axialschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Drehmotor,1 shows an axial section through a rotary motor designed according to the invention,

Fig. 2 ein Querschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1, wobei sich die verschiedenen Teile in einer ersten Betriebsstellung befinden,Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of Fig. 1 showing the various parts are in a first operating position,

Fig. 3 ein Fig. 2 entsprechender Querschnitt, wobei sich die verschiedenen Teile in einer anderen Betrxebsstellung befinden,3 shows a cross-section corresponding to FIG. 2, with the various parts in another Are in the operating position,

Fig. 4 ein Fig. 2 entsprechender Querschnitt, wobeiFIG. 4 shows a cross section corresponding to FIG. 2, wherein

sich die verschiedenen Teile wiederum in einer anderen Betrxebsstellung befinden,the different parts are in a different operating position,

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Fig. 5 eine teilweise Endansicht in einem wesentlich größeren Maßstab zur Veranschaulichung der Formgebung eines der in den Fig. 2 - 4 dargestellten Kolbens undFigure 5 is a partial end view in one essential part larger scale to illustrate the shape of one of the FIGS. 2-4 piston shown and

Fig. 6 ein Teilquerschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit vergrößerter Auslaßöffnung.6 shows a partial cross-section of a further embodiment of the invention with an enlarged Outlet opening.

Der in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Drehmotor 10 ist insbesondere als druckgasbetriebener Motor ausgelegt. Bei Verwendung als Kraftmaschine wird die als Abtriebswelle dienende Motorwelle 11 über eine hier nicht dargestellte Antriebsverbindung mit dem Nutzleistungsempfänger gekoppelt. Wenn der Drehmotor 10 beispielsweise mit einem Durchflußsteuerventil in einer Gasrohrleitung gekoppelt ist, wird aus der Gasrohrleitung entnommenes Druckgas als Arbeitsmedium für den Drehmotor verwendet. Der Drehmotor ist auch für andere Arbeitsraedien, sowie als Arbeitsmaschine, d.h. Pumpe zur Drucksteigerung eines Mediums geeignet, wobei die Motorwelle 11 angetrieben wird.The rotary motor 10 according to the invention shown in FIG. 1 is especially designed as a pressurized gas engine. When used as a prime mover, the one serving as the output shaft Motor shaft 11 via a drive connection not shown here coupled with the power receiver. For example, if the rotary motor 10 is equipped with a flow control valve is coupled in a gas pipeline, compressed gas withdrawn from the gas pipeline is used as the working medium used for the rotary motor. The rotary motor is also suitable for other working machines, as well as a working machine, i.e. a pump suitable for increasing the pressure of a medium, the motor shaft 11 being driven.

Der Drehmotor 10 weist ein aus drei Teilen bestehendes Gehäuse auf, das aus einem mittigen Zylinderblock 12, einer glockenförmigen Abdeckung 13 an dem einen Ende des Zylinderblocks und einer Befestigungsabdeckung 14 an dem anderen Zylinderblockende besteht. Die drei Gehäuseteile sind in Form einer druckdichten Kammer durch mehrere auf dem Umfang in gegenseitigen Abständen angeordnete Bolzen 16 verbunden, die durch Bohrungen am Umfang der beiden Abdeckungen hindurchgeführt und auf die Gewindemuttern 17 aufgeschraubt sind.The rotary motor 10 has a housing consisting of three parts on, which consists of a central cylinder block 12, a bell-shaped Cover 13 on one end of the cylinder block and a mounting cover 14 on the other end of the cylinder block consists. The three housing parts are in the form of a pressure-tight chamber by several on the circumference in mutual Spaced bolts 16 connected, which passed through holes on the circumference of the two covers and are screwed onto the threaded nuts 17.

Die außenliegende Endfläche 18 des Zylinderblocks 12 bildet eine zur Zylinderblocklängsachse 21 konzentrische Ringkammer 19 mit den in einem gegenseitigen Radialabstand befindlichen Seitenwänden 22 und 23 und einer Bodenwand 24.The outer end surface 18 of the cylinder block 12 forms an annular chamber concentric to the cylinder block longitudinal axis 21 19 with the side walls 22 and 23, which are located at a mutual radial spacing, and a bottom wall 24.

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Die Motorwelle 11 ist drehbar um die Längsachse 21 vermittels Lagern 26, 27 gelagert, die in eine entsprechende Bohrung des Zylinderblocks 12 eingesetzt sind. Bei Verwendung als Kraftmaschine wird die Motorwelle 11 über eine Antriebsverbindung mit dem Nutzleistungsempfänger verbunden, während bei Verwendung als Arbeitsmaschine die Motorwelle durch einen Antrieb wie z.B. einen Elektromotor angetrieben wird. Das Gehäuse ist gegen die Motorwelle vermittels eines sich konisch verjüngenden Dichtrings 25 druckdicht abgedichtet. Der Innendurchmesser des Dichtrings 25 weist Ringnuten auf, in welche O-Ringdichtungen 15 eingesetzt sind. Mehrere in den Rand des Dichtrings 25 eingesetzte Federn 25a beaufschlagen den Dichtring gegen eine feststehende Buchse 30, die in eine Ringausnehmung der Befestigungsabdeckung 14 eingesetzt ist. Das äußere, ebene Ende des Dichtrings 25 läuft im Dichteingriff gegen die Innenschulter der Buchse 30 um. Ein Rotor 28 in Form einer kreisrunden Kolbenträgerplatte ist an dem einen Ende der Motorwelle 11 befestigt und dient zugleich als Schwungrad zum Ausgleichen der auf die umlaufenden Teile einwirkenden Kraftimpulse. Die innenliegende Stirnfläche 29 des Rotors ragt radial nach außen über die äußere Seitenwand 23 der Ringkammer 19 hinaus. Der Abstand zwischen der innenliegenden Stirnfläche 29 des Rotors und der außenliegenden Endfläche 18 des Zylinderblocks wird optimal eingestellt, so daß die Bewegung reibungsfrei erfolgt, jedoch gleichzeitig der Leckfluß von Strömungsmittel aus der Kammer um den Rotor herum vorgegeben ist. Der erforderliche Zwischenraum hängt von den jeweiligen Konstruktionsmerkmalen wie z.B. der Oberflächenbeschaffenheit und/oder -gute und den Eigenschaften des verwendeten Strömungsmittels ab. Wenn der Drehmotor 10 als druckgasbetriebener Motor eingesetzt wird, wird dieser Zwischenraum vorzugsweise zwischen 0,050 bis 0,127 mm bemessen.The motor shaft 11 is rotatable about the longitudinal axis 21 by means Bearings 26, 27 mounted, which are inserted into a corresponding bore of the cylinder block 12. Using As a prime mover, the motor shaft 11 is via a Drive connection connected to the power receiver, while when used as a work machine the Motor shaft is driven by a drive such as an electric motor. The housing is mediated against the motor shaft a conically tapered sealing ring 25 sealed pressure-tight. The inside diameter of the sealing ring 25 has annular grooves into which O-ring seals 15 are inserted. Several inserted into the edge of the sealing ring 25 Springs 25a act on the sealing ring against a stationary bushing 30 which is inserted into an annular recess of the fastening cover 14 is inserted. The outer, flat end of the sealing ring 25 runs in sealing engagement against the Inner shoulder of bushing 30 µm. A rotor 28 in the form of a circular piston support plate is at one end of the Motor shaft 11 attached and also serves as a flywheel to compensate for the force impulses acting on the rotating parts. The inner end face 29 of the rotor protrudes radially outward beyond the outer side wall 23 of the annular chamber 19. The distance between the inside The end face 29 of the rotor and the outer end face 18 of the cylinder block are optimally adjusted, so that the movement is frictionless, but at the same time the leakage flow of fluid from the chamber around the Rotor is given around. The required clearance depends on the respective design features such as the surface texture and / or quality and the properties of the fluid used. If the rotary motor 10 is used as a pressurized gas motor, this gap is preferably dimensioned between 0.050 to 0.127 mm.

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Der zwischen der glockenförmigen Abdeckung 13 und dem Rotor 28 befindliche. Raum bildet eine Kammer 31. Das durch den Zwischenraum zwischen Rotor und Zylinderblock hindurchtretende Strömungsmittel entweicht in diese Kammer, so daß der Gehäuseinnendruck einen Wert erreicht, der nahezu gleich ist dem an der Einlaßöffnung des Motors anliegenden Druck. Dadurch wird der ansonsten auftretende Leckstrom verringert, mit dem Ergebnis, daß der Wirkungsgrad des Motors nicht abfällt. Gleichzeitig gestattet der Zwischenraum zwischen Zylinderblock und Rotor eine reibungsfreie Relativbewegung, bei der keine Dichtungen erforderlich sind.The between the bell-shaped cover 13 and the Rotor 28 located. Space forms a chamber 31. That through the space between the rotor and cylinder block passing fluid escapes into this chamber, so that the internal housing pressure reaches a value which is almost equal to the pressure applied at the inlet port of the motor. This reduces the leakage current that would otherwise occur, with the result that the efficiency of the motor is not increased falls off. At the same time, the space between the cylinder block and the rotor allows a frictionless relative movement, where no seals are required.

Drei Kolben 32, 33 und 34 sind an dem Umfang des Rotors 28 in gleichen gegenseitigen Abständen befestigt, wobei jeder Kolben in die Ringkammer 19 hinein vorsteht. Die kreisrunden Grundflächen 20 der Kolben sind abgedichtet in Ausnehmungen an dem Rotor eingesetzt, und jeder Kolben ist in seiner Lage an dem Rotor vermittels eines Bolzens 21A gehalten, der durch eine ausnehmung in der gegenüberliegenden Rotorseite hindurchgeführt ist.Three pistons 32, 33 and 34 are attached to the periphery of the rotor 28 at equal mutual distances, each Piston protrudes into the annular chamber 19. The circular base surfaces 20 of the pistons are sealed in recesses inserted on the rotor, and each piston is held in place on the rotor by means of a bolt 21A, through a recess in the opposite one Is passed through the rotor side.

In Fig. 5 ist die Formgebung des Kolbens 34 dargestellt, welche der aller drei Kolben entspricht. Der Kolben ist im Querschnitt allgemein zylindrisch, wobei der Durchmesser etwas größer ist als der Radialabstand zwischen innerer und äußerer Seitenwand 22 bzw. 23 der Ringkammer 19. Die inneren und äußeren Endflächen 36 und 37 jedes Kolbens weisen eine Krümmung auf, die allgemein der Krümmung von innerer bzw. äußerer Ringkammerwand entspricht. Die Abstände zwischen den Kolbenflächen und den Kammerwänden betragen vorzugsweise zwischen 0,050 bis 0,127 mm. Der gleiche Abstand ist zwischen der ebenen Stirnfläche 38 jedes Kolbens und der ebenen Bodenwand 24 der Ringkammer 19 vorgesehen. Der Abstand zwischen den Kolbenflächen und den Kammerwänden gestattet eine reibungsfreie RelativbewegungIn Fig. 5 the shape of the piston 34 is shown, which corresponds to that of all three pistons. The piston is in Cross-section generally cylindrical, the diameter being slightly larger than the radial distance between inner and outer side walls 22 and 23, respectively, of the annular chamber 19. The inner and outer end surfaces 36 and 37 of each piston have a curvature which generally corresponds to the curvature of the inner or outer annular chamber wall. The distances between the piston surfaces and the chamber walls are preferably between 0.050 and 0.127 mm. Of the the same distance is provided between the flat end face 38 of each piston and the flat bottom wall 24 of the annular chamber 19. The distance between the piston surfaces and the chamber walls allows a friction-free relative movement

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und dient außerdem zur Vorgabe des Strömungsmittelleckflusses um die Kolben in der nachstehend beschriebenen Weise. Die inneren Seitenflanken jedes Kolbens weisen ebene, nach außen auseinanderlaufende Flächen 39, 41 auf.and also serves to set the fluid leakage flow around the pistons in the sequence described below Way. The inner side flanks of each piston have flat, outwardly diverging surfaces 39, 41.

An einer Seite des Gehäuses ist eine Einlaßöffnung 42 ausgebildet , durch welche Strömungsmittel in die Ringkammer zugeführt wird. Eine Auslaßöffnung 43 auf der entgegengesetzten Gehäuseseite dient zur Abgabe des Mediums aus der Ringkammer. Die Einlaßöffnung 42 ist in ihrer Größe und Lage in bezug auf Größe und Umlaufstellung des Sperrventils 44 so bemessen, daß Druckmedium in die Ausnehmung 50 gelangt, wenn ein Kolben wie in Fig. 4 dargestellt an der Einlaßöffnung vorbeigeführt wird. Damit wirkt hinter dem Kolben evin Druck, der sich aufbaut, bevor der Druck an dem vorlaufenden Kolben abfällt, mit dem Ergebnis, daß der effektive Druckhub für einen Motor mit drei Kolben angenähert 130° beträgt, d.h. 10° mehr als der Winkelabstand von 120° zwischen den Kolben. Mit anderen Worten, die Druckhübe der Kolben überlagern sich um wenigstens 10°. Damit werden ein Abdrosseln des Motors und Totpunkte während des Betriebs vermieden, und die Maschine kann aus jeder beliebigen Drehstellung heraus anlaufen. Einlaß- und Auslaßöffnung sind symmetrisch zueinander auf gegenüberliegenden Seiten des Sperrventils angeordnet und weisen gleichen Durchflußguerschnitt auf, so daß die Betriebsparameter der Maschine in beiden Drehsinnen gleich sind.An inlet port 42 is formed on one side of the housing through which fluid is fed into the annular chamber. An outlet opening 43 on the opposite side of the housing serves to discharge the medium from the annular chamber. The inlet opening 42 is dimensioned in terms of its size and position in relation to the size and circumferential position of the shut-off valve 44 so that pressure medium passes into the recess 50 when a piston as shown in FIG. 4 is guided past the inlet opening. This acts behind the piston e v in pressure that builds up before the pressure on the leading piston drops, with the result that the effective pressure stroke for an engine with three pistons is approximately 130 °, ie 10 ° more than the angular distance of 120 ° between the pistons. In other words, the pressure strokes of the pistons overlap by at least 10 °. This avoids throttling of the motor and dead centers during operation, and the machine can start from any rotational position. Inlet and outlet openings are arranged symmetrically to one another on opposite sides of the shut-off valve and have the same flow cross-section, so that the operating parameters of the machine are the same in both directions of rotation.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehmotors ist für nur einen Drehsinn ausgelegt. Der Zylinderblock 12' weist eine länglich ausgebildete Auslaßöffnung 45a und eine Abzweigöffnung 45b auf. Die Auslaßöffnung 45a erstreckt sich über einen Kreisbogen, der im Verhältnis zum Durchmesser der Auslaßöffnung bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wesentlich längerThe embodiment of the rotary motor according to the invention shown in FIG. 6 is designed for only one direction of rotation. The cylinder block 12 'has an elongated outlet opening 45a and a branch opening 45b. the Outlet opening 45a extends over an arc of a circle, which in relation to the diameter of the outlet opening at the embodiment described above much longer

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ist. Die Bogenlänge der Auslaßöffnung entspricht vorzugsweise wenigstens dein halben Auslaßhub von 120° zwischen benachbarten Kolben, d.h. also 60°. Damit kann das Gas während des Auslaßhubes jedes Kolbens früher abgegeben werden, so daß ein geringerer Staudruck entsteht und der Wirkungsgrad gesteigert ist.is. The arc length of the outlet opening preferably corresponds to at least half the outlet stroke of 120 ° between adjacent piston, i.e. 60 °. This allows the gas to be released earlier during the exhaust stroke of each piston so that a lower back pressure is created and the efficiency is increased.

Das zwischen Einlaß- und Auslaßöffnung angeordnete Sperrventil 44 unterbricht die direkte Verbindung zwischen den beiden öffnungen, so daß das Strömungsmittel auf einem Kreisweg um die Ringkammer 19 herumlaufen muß. Das Sperrventil weist einen Halbzylinder 46 auf, dessen Durchmesser größer ist als die radiale Breite der Kammer. Der Zylinder ist mit seiner Basis an einer Welle 47 befestigt, die in Lagern 48 drehbar um eine Achse 49 gelagert ist. Die Achse 49 verläuft parallel zur Zylinderblocklängsachse 21, in welcher sich die Motorwelle befindet. Die der Welle zugewandte Basis des Zylinders 46 ist kreisrund und drehbar in einem Ringsitz gehalten, welcher die Gehäusedurchlaßöffnung für die Welle 47 umgibt. Das entgegengesetzte Zylinderende ist eben abgedreht und damit in geringen Abstand zur innenliegenden Stirnfläche 29 des Rotors bringbar. In dem Halbzylinder 46 ist eine konkave Ausnehmung 50 ausgebildet, deren Begrenzungswand eine wesentlich größere Breite als der Außendurchmesser der Kolben aufweist, so daß die Ausnehmung die Kolben praktisch ganz umgreift, wenn sich die letzteren am Ventil vorbeibewegen. Auf der der Ausnehmung gegenüberliegenden Zylinderseite ist eine ausreichend große Ausnehmung ausgebildet, um dynamische Auswuchtung für Betrieb mit hohen Drehzahlen zu ergeben.The check valve 44 arranged between the inlet and outlet openings interrupts the direct connection between the two openings, so that the fluid must run around the annular chamber 19 on a circular path. The shut-off valve has a half cylinder 46, the diameter of which is greater than the radial width of the chamber. The cylinder is attached with its base to a shaft 47 which is rotatably mounted in bearings 48 about an axis 49. the Axis 49 runs parallel to the cylinder block longitudinal axis 21, in which the motor shaft is located. That of the wave facing base of the cylinder 46 is circular and rotatably held in an annular seat, which the housing passage opening for the shaft 47 surrounds. The opposite end of the cylinder is turned off and therefore at a small distance can be brought to the inner end face 29 of the rotor. A concave recess 50 is formed in the half cylinder 46, whose boundary wall has a much greater width than the outer diameter of the piston, so that the The recess practically completely surrounds the piston when the latter move past the valve. On the one of the recess opposite cylinder side a sufficiently large recess is formed to allow dynamic balancing for high speed operation.

Das Sperrventil 44 wird im Drehzahlverhältnis 3:1 gegenläufig zum Rotor 28 angetrieben. Die zum Antrieb dienende Transmission besteht vorzugsweise aus einem Zahnrad 52 großen Durchmessers, das beispielsweise durch einen KeilThe check valve 44 rotates in the opposite direction at a speed ratio of 3: 1 driven to the rotor 28. The transmission used for the drive preferably consists of a gear 52 large diameter, for example by means of a wedge

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mit der Motorwelle 11 verbunden ist, und einem Zahnrad 53 kleinen Durchmessers mit einem Drittel der Zähnezahl von Zahnrad 52, das beispielsweise durch einen Keil mit der Welle 47 verbunden ist. Die beiden Zahnräder kämmen miteinander, so daß das Sperrventil bei jeder Rotorumdrehung drei Umdrehungen ausführt. Die Zahnradübersetzung ist dabei so eingestellt, daß die Drehung des Sperrventils in genauer zeitlicher Zuordnung zur Bewegung der aufeinanderfolgenden Kolben 32 bis 34 erfolgt, so daß die letzteren sich berührungsfrei an dem Ventil vorbeibewegen, ohne daß ein nennenswerter Druckabfall des einlaßseitigen Drucks am Ventil erfolgt.is connected to the motor shaft 11, and a gear 53 of small diameter with a third of the number of teeth Gear 52, which is connected to shaft 47 by a key, for example. The two gears mesh with each other, so that the check valve executes three revolutions with each revolution of the rotor. The gear ratio is included adjusted so that the rotation of the shut-off valve is precisely timed to the movement of the successive Pistons 32 to 34 takes place, so that the latter move past the valve without contact, without there is a significant pressure drop in the inlet-side pressure at the valve.

Entsprechend den in den Fig. 2-4 dargestellten fortschreitenden Betriebsstellungen ist die Formgebung der Ventilausnehmung 50 in bezug auf die Formgebung der Kolben derart abgestimmt, daß die Kolben berührungsfrei von dem Ventil umgriffen werden können und zugleich nur eine Mindestmenge an Strömungsmittel von der Einlaß- zur Auslaßöffnung übertreten kann. Anhand der Darstellung von Fig. 3 sei angenommen, daß sich der Rotor 28 im Uhrzeigersinn dreht, der Kolben gerade in den Drehguerschnittsbereich des Sperrventils eingetreten ist und sich die Ausnehmung 50 in eine Drehstellung gedreht hat, in welcher der Kolben in die Ausnehmung 50 eintreten kann. Gleichzeitig hat sich die Vorderkante 56 der Ausnehmung 50 in unmittelbare Nähe der vorderen Kolbenfläche verlagert, wobei sie diese jedoch nicht berührt.The shape of the valve recess corresponds to the progressive operating positions shown in FIGS. 2-4 50 matched with respect to the shape of the piston in such a way that the piston is free of contact with the valve can be encompassed and at the same time only a minimum amount of fluid pass from the inlet to the outlet opening can. Based on the illustration of Fig. 3, it is assumed that the rotor 28 rotates clockwise, the Piston has just entered the rotary cross-sectional area of the check valve and the recess 50 is in a Has rotated the rotational position in which the piston can enter the recess 50. At the same time, the The front edge 56 of the recess 50 is displaced in the immediate vicinity of the front piston surface, but they do so not touched.

Bei weiterer Rotorumdrehung gelangt der Kolben 34 in die in Fig. 2 dargestellte 12-Uhr-Stellung des Stundenzeigers, wobei sich das Ventil gleichzeitig weiter verdreht hat, so daß seine Ausnehmung 50 nach unten weist. In dieser Stellung verlagert sich die kreisförmige äußere Kolbenoberfläche berührungsfrei in geringem Abstand zur inneren KreisflächeAs the rotor continues to rotate, the piston 34 moves into the 12 o'clock position of the hour hand shown in FIG. at the same time the valve has rotated further so that its recess 50 points downwards. In this position the circular outer piston surface moves without contact at a short distance from the inner circular surface

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der Ausnehmung. Außerdem befinden sich in dieser Lage die beiden Ausnehmungsränder 56, 57 unterhalb der inneren Seitenwand 22 der Ringkammer 19, so daß der Strömungsmitteldurchgang von Einlaß- zu Auslaßöffnung praktisch gesperrt ist.the recess. In addition, the two recess edges 56, 57 are located below the inner one in this position Side wall 22 of the annular chamber 19, so that the passage of fluid from the inlet to the outlet opening is practically blocked is.

Bei der weiteren Rotordrehung gelangt der Kolben 34 in die in Fig. 4 dargestellte Austrittslage, in welcher die innere Endfläche 36 des Kolbens aus dem Ventil herausgetreten ist und die Hinterkante 57 der Ventilausnehmung 50 sich ungehindert in kleinem Abstand, jedoch berührungsfrei mit der nachlaufenden Kolbenfläche nach oben verlagern kann. Im Verlauf der weiteren Umdrehung während eines vollen Umlaufs werden die nächsten beiden Kolben 33 und 32 in gleicher Weise durch das Sperrventil 44 hindurchbewegt. Der Drehsinn des Drehmotors ist ohne weiteres umsteuerbar, wobei das Sperrventil die Kolben sowohl bei Drehung im als auch gegen den Uhrzeigersinn in gleicher Weise umgreift.As the rotor continues to rotate, the piston 34 moves into the exit position shown in FIG. 4, in which the inner End surface 36 of the piston has emerged from the valve and the rear edge 57 of the valve recess 50 is unobstructed can move upwards with the trailing piston surface at a small distance, but without contact. in the During the further rotation during a full revolution, the next two pistons 33 and 32 become the same Way moved through the check valve 44. The direction of rotation of the rotary motor can easily be reversed Check valve engages around the piston in the same way both clockwise and counterclockwise.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Drehmotors 10 als von einer Druckgasquelle angetriebene Kraftmaschine wird die Einlaßöffnung 42 über eine Rohrleitung oder dgl. und eine entsprechende Durchsatζsteuervorrichtung, die nicht dargestellt sind, mit der Druckgasquelle verbunden. Wenn sich der Rotor zunächst in der in Fig. 3 dargestellten Stellung befindet, gelangt das unter Druck stehende Gas durch die Einlaßöffnung 42 in den rechten oberen Bereich der Ringkammer 19, in welchem es den Kolben 32 beaufschlagt. Der auf diesen Kolben einwirkende Gasdruck erteilt dem Rotor ein im Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment, wobei dieser bei seinem Umlauf das Sperrventil über die Zahnräder 52 und 53 gegen den Uhrzeigersinn antreibt. Rotor und Kolben weisen keine Gleitflächen auf und können sich reibungsfrei innerhalb der Ringkammer 19 bewegen. Daher ist der Anlaufreibungswiderstand sehr niedrig, und diese Teile benötigen keine Schmierung. Die Wärmeerzeugung und der VerschleißWhen using the rotary motor 10 according to the invention as of A pressurized gas source driven engine is the inlet port 42 via a pipeline or the like. And a corresponding throughput control device, not shown are connected to the pressurized gas source. When the rotor is first in the position shown in FIG is located, the pressurized gas passes through the inlet opening 42 in the right upper region of the annular chamber 19, in which it acts on the piston 32. The gas pressure acting on this piston gives the rotor a clockwise torque, this rotating the shut-off valve via the gears 52 and 53 drives counterclockwise. The rotor and piston have no sliding surfaces and can move without friction move within the annular chamber 19. Hence the starting friction resistance very low, and these parts do not require lubrication. The heat generation and the wear and tear

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sind ebenfalls niedrig, und bei Überdrehzahlen werden die Oberflächen der Teile nicht wie bei bekannten Druckluftmotoren verschrammt. Aufgrund des geringen Zwischenraums zwischen Kolben und Ringkammerwänden ist der Leckstrom um den Kolben 32 herum in den hinter dem zweiten Kolben 33 befindlichen Raum 58 vorgegeben und weist begrenzte Größe auf. Das dabei eingeschlossene Gasvolumen dient als Gasdichtung, indem es einen Staudruck gegen das unter Druck stehende Volumen hinter dem Kolben 32 ausbildet. Die Wirksamkeit dieser Luft- oder Gasdichtung nimmt mit zunehmenden Rotordrehzahlen zu, da zum Leckaustritt von Gas aus den Kammern bei jedem Hub weniger Zeit zur Verfügung steht. Aufgrund des geringen Zwischenraums zwischen dem äußeren Rotorumfang und dem Gehäuse wird außerdem der Leckstrom von Gas in die Kammer 31 begrenzt. Damit erreicht der Druck innerhalb der Ringkammer des Gehäuses einen Wert, welcher nahezu dem einlaßseitigen Druck entspricht, so daß ein Leckfluß um den Rotor herum unterbunden wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß die endseitige Schubkraftbeaufschlagung der Lager aufgrund der innerhalb des Gehäuses am Rotor angreifenden gleich hohen Druckkräfte verringert ist, was der Lebensdauer der Lager zugute kommt.are also low, and at overspeed the Surfaces of the parts not scratched as in known air motors. Because of the small gap The leakage flow around the piston 32 into the one behind the second piston 33 is between the piston and the annular chamber walls located space 58 predetermined and has a limited size. The enclosed gas volume serves as a gas seal, by creating a back pressure against the pressurized volume behind the piston 32. The effectiveness this air or gas seal increases with increasing rotor speeds, as there is a leakage of gas from the Chambers less time is available with each stroke. Due to the small gap between the outer circumference of the rotor and the housing also restricts gas leakage into chamber 31. With this, the pressure reaches within the annular chamber of the housing a value which almost corresponds to the pressure on the inlet side, so that a leakage flow around the rotor is tied around. Another advantage is that the end-side thrust loading of the bearings due to the equally high pressure forces acting on the rotor inside the housing is reduced, which affects the service life the camp benefits.

Im Verlaufe der weiteren Rotordrehung gelangen die Teile nacheinander in die in den Figuren 2 und 4 dargestellten Stellungen, in welchen das Sperrventil 44 den Kolben 34 berührungsfrei umgreift, während dieser durch das Ventil hindurchbewegt wird, wobei die Verbindung zwischen Einlaß- und Auslaßöffnung unterbrochen ist. Sobald der nachlaufende Kolben 34 an der Einlaßöffnung vorbeiläuft, baut sich auf seiner Rückseite ein zunehmend höherer Druck auf, wobei der Druck nach wie vor auf den nächsten vorlaufenden Kolben 32 einwirkt. Dieser Zustand herrscht über einen Drehwinkel von angenähert 10° bis der nachlaufende Kolben 34 an der Vorderkante der Einlaßöffnung in die in Fig. 4 dargestellteIn the course of the further rotation of the rotor, the parts successively move into those shown in FIGS. 2 and 4 Positions in which the shut-off valve 44 engages around the piston 34 without contact, while the latter passes through the valve is moved through, the connection between the inlet and outlet opening being interrupted. As soon as the trailing Piston 34 passes the inlet opening, an increasingly higher pressure builds up on its rear side, with the pressure continues to act on the next advancing piston 32. This state prevails over an angle of rotation of approximately 10 ° to the trailing piston 34 at the Leading edge of the inlet opening into that shown in FIG

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Lage vorbeibewegt wird. Der wirksame Druckhub beträgt somit 130°. Der Gasdruck im Raum 58 zwischen den Kolben 32 und 33 wirkt dabei als Staudruck, durch den der Strömungsmittelleckfluß um den Kolben 32 herum begrenzt wird. Dieser Zustand hält so lange an, bis sich der Kolben 33 vor der Auslaßöffnung 43 befindet, so daß das im Raum 58 eingeschlossene Gas durch die Auslaßöffnung entweichen kann.Location is moved past. The effective pressure stroke is therefore 130 °. The gas pressure in space 58 between pistons 32 and 33 acts as a back pressure through which the fluid leakage flow around the piston 32 is limited. This state continues until the piston 33 is in front of it the outlet opening 43 is located, so that the trapped in space 58 Gas can escape through the outlet opening.

Da sämtliche Teile des Drehmotors 10, einschließlich Rotor und Sperrventil, dynamisch ausgewuchtet sind und sich außerdem die Kolben berührungs- und damit reibungsfrei gegen die Ringkammerwände und das Sperrventil bewegen, sind sehr hohe Drehzahlen möglich. Aufgrund des niedrigen Reibungswiderstands ergibt sich ein sehr niedriges Anlaufträgheitsmoment im Vergleich zu Maschinen mit in gegenseitigem Reibungseingriff stehenden Teilen, bei denen der Anlaufwiderstand höher ist als das Umlaufdrehmoment. Die Drehrichtung des Drehmotors läßt sich auch bei hohen Drehzahlen schnell umkehren, indem das Druckgas in die Auslaßöffnung 43 zugeführt wird, wobei die Einlaßöffnung nunmehr als Auslaßöffnung geschaltet wird. Diese Umsteuerbarkeit ist von besonderem Vorteil, wenn differentiales Ansprechverhalten erwünscht ist, wie z.B. Differentialsteuerung beim Schließen eines Ventils oder Schiebers. Die Betriebseigenschaften des Motors sind in beiden Drehrichtungen gleich.Since all parts of the rotary motor 10, including the rotor and check valve, are dynamically balanced and the pistons are free of contact and therefore frictionless move against the annular chamber walls and the check valve, very high speeds are possible. Because of the low frictional resistance results in a very low starting moment of inertia compared to machines with mutual Frictionally engaged parts where the starting resistance is higher than the rotating torque. the The direction of rotation of the rotary motor can also be quickly reversed at high speeds by inserting the compressed gas into the outlet opening 43 is supplied, the inlet opening now being switched as an outlet opening. This reversibility is of particular advantage when differential response is desired, such as differential control in Closing a valve or gate. The operating characteristics of the motor are the same in both directions of rotation.

Der Drehmotor läßt sich nicht nur in Art einer Turbine mit hohen Drehzahlen betreiben, sondern mit annehmbarem Wirkungsgrad auch innerhalb eines weiten Drehzahlbereichs. Bei niedrigen Drehzahlen beruht der gute Wirkungsgrad auf den Verdrängungseigenschaften des Motors, da der Leckstrom um die Kolben herum begrenzt ist. Bei höheren Drehzahlen nimmt der Wirkungsgrad aufgrund der Leckstromverringerung zu. Mit größeren Maschinen läßt sich außerdem ein höherer Wirkungsgrad erzielen, da die Abstände im wesentlichen un-The rotary motor can be operated not only in the manner of a turbine at high speeds, but with an acceptable degree of efficiency also within a wide speed range. At low speeds, the good efficiency is based on the Displacement properties of the motor as the leakage flow around the pistons is limited. At higher speeds the efficiency increases due to the reduction in leakage current. With larger machines, you can also get a higher Achieve efficiency, as the distances are essentially un-

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verändert gehalten werden können. Das ist darauf zurückzuführen, daß das Verhältnis von Kolbenabmessungen zu Leckstromzwischenraum entsprechend zunimmt. Größere Maschinen der erfindungsgemäßen Ausgestaltung lassen sich aufgrund des niedrigen Reibungswiderstands und der dynamischen Auswuchtung mit hohen Drehzahlen betreiben, wobei sich weit höhere Nennleistungen erreichen lassen. Bei Verdoppelung der Motorgröße wird beispielsweise die Nennleistung um den Faktor 8 gesteigert.can be kept changed. This is due to the fact that the ratio of piston dimensions to Leakage current gap increases accordingly. Larger machines of the embodiment according to the invention can be operate at high speeds due to the low frictional resistance and dynamic balancing, whereby much higher nominal powers can be achieved. For example, when the motor size is doubled, the nominal power becomes increased by a factor of 8.

Der Drehmotor 10 ist verhältnismäßig preiswert in der Herstellung, da zwischen Kolben, Kammer und Ventil keine engen Toleranzen eingehalten zu werden brauchen. Da keine Gleitflächen vorhanden sind, werden an die Oberflächengüte keine besonderen Anforderungen gestellt. Die Maschinenelemente lassen sich aus Werkstoffen herstellen, die nach dem Gesichtspunkt ihrer Verträglichkeit mit dem Arbeits- oder Strömungsmedium ausgewählt sind. Wenn das Arbeitsmedium beispielsweise aus schädlichen Gasen oder Dämpfen besteht, können die Teile aus rostfreiem Stahl hergestellt werden. Für Hochtemperaturgase lassen sich Teile aus Keramikmaterial verwenden. Der erfindungsgemäße Drehmotor läßt sich sogar aus Werkstoffen herstellen, die ansonsten für Drehmotoren bekannter Ausbildung undenkbar sind. So lassen sich beispielsweise aufgrund des endlichen Abstands zwischen den beweglichen Teilen und der Gasdichtung vermittels des Rückstaueffekts auch feuerfeste Werkstoffe verwenden. Die Maschine kann in wesentlich größeren Abmessungen als Maschinen mit in Reibungseingriff stehenden Teilen oder herkömmliche Turbinen hergestellt werden.The rotary motor 10 is relatively inexpensive to manufacture, since there is no need to adhere to tight tolerances between the piston, chamber and valve. There are no sliding surfaces are available, no special requirements are placed on the surface quality. The machine elements can be made of materials that are compatible with the work or Flow medium are selected. If the working medium consists of harmful gases or vapors, for example, the parts can be made of stainless steel. For high-temperature gases, parts made of ceramic material can be used use. The rotary motor according to the invention can even be produced from materials that would otherwise be used for rotary motors known training are unthinkable. For example, due to the finite distance between the moving parts and the gas seal should also use refractory materials due to the backflow effect. The machine can come in much larger dimensions than machines with frictionally engaged parts or conventional ones Turbines are manufactured.

Da Kolben, Ventil und Kammerwände einen gegenseitigen Abstand voneinander behalten, wird ein "Festfressen" oder Verklemmen ausgeschlossen, das ansonsten eine Gefahr bei Maschinen mit engen Toleranzen darstellt, insbesondere wenn kleine Fremdstoffteilchen zwischen die sich bewegenden TeileSince the piston, valve and chamber walls keep a mutual distance from each other, a "seizure" or Jamming excluded, which would otherwise be a danger in machines with tight tolerances, especially when small particles of foreign matter between the moving parts

R Π 9 ft η Q / Π 3 U 6R Π 9 ft η Q / Π 3 U 6

gelangen oder diese aufgrund von Verschleiß oder Temperaturausdehnung ihre Abmessungen verändern. Aufgrund der verhältnismäßig freien Durchlässe entwickelt die Maschine eine Selbstreinigungswirkung, indem vom Strömungsmittel mitgeführte kleine Fremdstoffteilchen sich nicht zwischen den Elementen absetzen können. Kolben, Ventil und Kammerwände benötigen keine Schmierung, da keine engen Toleranzen und Gleitflächen vorhanden sind.or they get due to wear and tear or thermal expansion change their dimensions. Due to the relatively free passages, the machine develops one Self-cleaning effect in that small foreign matter particles carried along by the fluid do not settle between the Can deposit elements. Piston, valve and chamber walls do not require lubrication because there are no tight tolerances and Sliding surfaces are available.

Der erfindungsgemäße Drehmotor läßt sich in vielen unterschiedlichen Größen bei praktisch unveränderter Konstruktion für einen großen Leistungsbereich von Bruchteilen eines kW zu bis zu Kraftwerksgröße herstellen. Da die Maschine verhältnismäßig wenige und kleine Teile aufweist, läßt sich ein verhältnismäßig niedriges Leistungsgewicht (d.h. Verhältnis von Motorleistung zu Motorgewicht) erzielen.The rotary motor according to the invention can be in many different Sizes with practically unchanged construction for a large performance range of fractions of a kW up to the size of a power plant. Since the machine has relatively few and small parts, can achieve a relatively low power-to-weight ratio (i.e. ratio of engine power to engine weight).

Das auf die Kolben einwirkende Antriebsdrehmoment hat keine nennenswerte Gasausdehnung wie bei z.B. Maschinen mit veränderlichem Kammervolumen zur Folge. Damit wirkt im wesentlichen die volle Kraft auf die Kolben ein, und Druckstoßbelastungen werden vermieden.The drive torque acting on the pistons does not have any significant gas expansion as in e.g. machines with variable Chamber volume result. This essentially works full force is applied to the pistons, and pressure surge loads are avoided.

Der volumetrische Antriebsmittelverbrauch der. Maschine ist in der Hauptsache von der Drehzahl und dem Einlaßdruck abhängig und verhältnismäßig unabhängig von der Leistung. Im Vergleich dazu tritt bei bekannten Druckluftmotoren ein Druckverlust auf, da die einlaufenden Flügel oder Schaufeln gegen das Druckmedium fortbewegt werden müssen.The volumetric fuel consumption of the. The machine is mainly dependent on the speed and the inlet pressure and relatively independent of the performance. In comparison, it occurs in known air motors Pressure loss, as the incoming wings or vanes have to be moved against the pressure medium.

Der erfindungsgemäße Drehmotor ist auch als Verbundmaschine geeignet, wobei das vom Auslaß eines Drehmotors von vorgegebenen Leckflußeigenschaften abgegebene Strömungsmittel in die Einlaßöffnung einer zweiten Maschine vom gleichen Typ eingeleitet wird, um den Gesamtwirkungsgrad zu steigern.The rotary motor according to the invention is also suitable as a compound machine, the output of a rotary motor being given by Fluids discharged into the inlet port of a second machine of the same leakage flow characteristics Type is initiated in order to increase the overall efficiency.

R 0 9 B Π 9 / Π 3 /♦ 6R 0 9 B Π 9 / Π 3 / ♦ 6

Drehmomentschwankungen lassen sich weiterhin dadurch verringern, daß zwei oder mehrere Drehmotore zueinander phasenversetzt auf einer gemeinsamen Welle miteinander gekoppelt werden.Torque fluctuations can be further reduced by that two or more rotary motors are out of phase with each other on a common shaft be coupled.

- Patentansprüche: 609809/0346 - Claims: 609809/0346

Claims (19)

2b33776 Patentansprüche :2b33776 claims: 1. Drehmotor, bestehend aus einem Gehäuse, in dem konzentrisch zu einer ersten Achse in Maschinenlängsrichtung eine Ringkammer ausgebildet ist, sowie mit zum Zu- und Abführen von Arbeitsmedium zu bzw. von der Ringkammer dienenden Einlaß- und Auslaßöffnungen, gekennzeichnet durch eine innerhalb des Gehäuses (12, 13, 14) drehbar um die erste Achse (21) gelagerte und auf einer Seite gegen die Ringkammer (19) angrenzende Kolbenträgerplatte (28) , mehrere auf dem Umfang der Kolbenträgerplatte in gegenseitigen Abständen gehaltene, von dieser in Längsrichtung in die Ringkammer hinein vorstehende und zusammen mit der Kolbenträgerplatte umlaufende Kolben (32, 33, 34), ein auf der gegenüberliegenden-Seite der Ringkammer zwischen Einlaß- und Auslaßöffhung (42 bzw. 43) angeordnetes, um eine zu der ersten Längsachse parallele zweite Achse (49) drehbar gelagertes Sperrventil (44) mit einer Ausnehmung (50), welche in eine Lage bringbar ist, in der sie einen Kolben praktisch ganz umgreift, und eine zum Drehantrieb des Sperrventils um die zweite Achse in zeitlicher Zuordnung zur Drehung der Kolbenträgerplatte und zum Hindurchbewegen der an der Kolbenträgerplatte befestigten Kolben durch die Ausnehmung des Sperrventils dienende Transmission (52, 53), wobei das Sperrventil die Verbindung zwischen Einlaß- und Auslaßöffnung praktisch völlig unterbricht.1. Rotary motor, consisting of a housing in which is concentric to a first axis in the longitudinal direction of the machine an annular chamber is formed, as well as for supplying and removing working medium to and from the Annular chamber serving inlet and outlet openings, characterized by an inside of the housing (12, 13, 14) rotatably mounted around the first axis (21) and on one side against the annular chamber (19) adjacent piston support plate (28), several on the Perimeter of the piston carrier plate held at mutual distances from this in the longitudinal direction in the annular chamber in protruding and together with the piston carrier plate rotating piston (32, 33, 34), a on the opposite-side of the annular chamber between inlet and outlet openings (42 and 43) arranged to one the first longitudinal axis parallel to the second axis (49) rotatably mounted shut-off valve (44) with a recess (50), which can be brought into a position in which it practically completely surrounds a piston, and one for the rotary drive of the shut-off valve around the second axis in a temporal assignment to the rotation of the piston carrier plate and to move it through the piston attached to the piston support plate serving through the recess of the check valve Transmission (52, 53), the shut-off valve practically providing the connection between the inlet and outlet openings completely interrupts. 2. Drehmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei in gleichen gegenseitigen Abständen angeordnete Kolben (32, 33, 34) vorgesehen sind, jeder Kolben reibungsfrei einen Abstand von den Kammerwänden aufweist, der so bemessen ist, daß in dem Raum (58) zwischen den durch das Medium beaufschlagten vorlaufenden2. Rotary motor according to claim 1, characterized in that a total of three arranged at equal mutual distances Pistons (32, 33, 34) are provided, each piston frictionally spaced from the chamber walls has, which is dimensioned so that in the space (58) between the acted upon by the medium leading 6098 0 9/03466098 0 9/0346 und nachlaufenden Kolben ein zur Begrenzung des Leckstroms an dem nachlaufenden Kolben dienender Druck aufrecht erhaltbar ist.and trailing piston, a pressure used to limit leakage flow across the trailing piston can be maintained. 3. Drehmotor nach Anspruch 2, insbesondere für ein gasförmiges Arbeitsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Raum (58) aufrecht erhaltbare Druck als zur Leckbegrenzung dienende Gasdichtung von mit zunehmender Drehzahl der Kolbenträgerplatte zunehmendem Wirkungsgrad dient.3. Rotary motor according to claim 2, in particular for a gaseous working medium, characterized in that the in the space (58) maintainable pressure as the leakage limitation serving gas seal of with increasing Speed of the piston carrier plate increasing efficiency is used. 4. Drehmotor nach Anspruch 2, insbesondere für ein gasförmiges Arbeitsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen 0,050 und o,127 mm beträgt.4. Rotary motor according to claim 2, in particular for a gaseous working medium, characterized in that the Distance between 0.050 and 0.17 mm. 5. Drehmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Zylinderblock (12) umfaßt, die Kolbenträgerplatte (28) an ihrem äußeren Umfang reibungsfrei einen Abstand von dem Zylinderblock aufweist, und das Gehäuse um die umlaufende Kolbenträgerplatte herum einen geschlossenen Raum bildet, der zur Aufnahme des durch den Zwischenraum hindurchtretenden Mediums und zur Druckspeicherung dieses Mediums zwecks Begrenzung eines weiteren Leckflusses durch diesen Zwischenraum hindurch dient.5. Rotary motor according to claim 1, characterized in that the housing comprises a cylinder block (12), the piston carrier plate (28) has a friction-free distance from the cylinder block on its outer circumference, and the housing forms a closed space around the circumferential piston carrier plate, which is used to accommodate the through the intermediate space passing medium and for pressure storage of this medium for the purpose of limitation serves for a further leakage flow through this gap. 6. Drehmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (44) aus einem drehbar um die zweite Achse (49) gelagerten Halbzylinder (46) besteht, dessen Außendurchmesser größer ist als der Radialabstand zwischen den Innen- und Außenwänden der Ringkammer (19), wobei die Begrenzungswand der Ausnehmung (50) eine solche Formgebung aufweist, daß die Kolben in geringen Abständen durch das sie umgreifende Sperrventil hindurchbewegbar sind.6. Rotary motor according to claim 1, characterized in that the check valve (44) consists of one rotatable about the second Axis (49) mounted half cylinder (46), the outer diameter of which is greater than the radial distance between the inner and outer walls of the annular chamber (19), the boundary wall of the recess (50) being a has such a shape that the pistons can be moved through the shut-off valve which surrounds them at small intervals are. 7. Drehmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswand der Ausnehmung (50) in dem Halbzylinder (46) eine an einer Zylinderseite nach außen offene, konkave Formgebung aufweist.7. Rotary motor according to claim 6, characterized in that the boundary wall of the recess (50) in the half cylinder (46) has a concave shape that is open to the outside on one cylinder side. 8. Drehmotor nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (42) bei dem aufeinanderfolgenden Vorbeigehen der Kolben (32, 33, 34) in Verbindung mit der Ausnehmung (50) im Sperrventil (44) bringbar und die NachlaufSeite des Kolbens dabei mit dem einlaßseitigen Druck beaufschlagbar ist, wobei der nächste, vorlaufende Kolben weiterhin durckbeaufschlagt ist und sich die Druckhübe der Kolben gegenseitig teilweise überlagern.8. Rotary motor according to one of claims 1-7, characterized in that that the inlet opening (42) in the successive passage of the pistons (32, 33, 34) in A connection with the recess (50) in the check valve (44) can be brought about and the trailing side of the piston with it the inlet-side pressure can be applied, the next, advancing piston is still pressurized and the pressure strokes of the pistons are partially mutually exclusive overlay. 9. Drehmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim aufeinanderfolgenden Vorbeilaufen der Kolben an der Einlaßöffnung (42) an dem nachlaufenden Kolben ein Druckanstieg mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die vergleichbar ist der des Druckabfalls an dem nachfolgenden vorlaufenden Kolben.9. Rotary motor according to claim 8, characterized in that when the piston passes successively the inlet port (42) on the trailing piston, a pressure increase takes place at a rate which comparable is that of the pressure drop on the following advancing piston. 10. Drehmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der nachlaufende Kolben während des Druckanstiegs einen Bogen von wenigstens 10° vor der Einlaßöffnung (42) durchläuft und sich die Druckhübe der Kolben in einem Winkelbereich von wenigstens 10° überlagern.10. Rotary motor according to claim 9, characterized in that the trailing piston during the pressure increase an arc of at least 10 ° in front of the inlet opening (42) runs through and the pressure strokes of the pistons are superimposed in an angular range of at least 10 °. 11. Drehmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (19) innere und äußere, in gegenseitigem Radialabstand angeordnete Ringwände (22, 23) aufweist und die Kolben (32, 33, 34) in gegenseitigem Radialabstand befindliche innere und äußere Oberflächen (36, 3 7) von den Halbmessern der inneren und äußeren Ringkammerwände jeweils in etwa entsprechendem Halbmesser11. Rotary motor according to claim 1, characterized in that the annular chamber (19) inner and outer, in mutual Radially spaced annular walls (22, 23) and the pistons (32, 33, 34) at a mutual radial spacing located inner and outer surfaces (36,37) from the radii of the inner and outer annular chamber walls each in approximately the same radius ROHRAW 2 b 3 3 7 72 b 3 3 7 7 aufweisen, wobei sich die betreffenden Kolbenflächen reibungsfrei in einem Abstand von innerer und äußerer Ringwand befinden, der einen bestimmten Leckfluß von Medium zuläßt.have, with the piston surfaces in question are friction-free at a distance from the inner and outer ring wall, which has a certain leakage flow of Medium allows. 12. Drehmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (32, 33, 34) sich gegenüberliegende, radial verlaufende Seitenwände aufweist, das Sperrventil (44) in seiner Umlaufbewegung mit der Kolbenträgerplatte (28) gekoppelt ist und die Begrenzungswand der Ausnehmung (50) mit geringem Spiel an den Seitenwänden aufeinanderfolgender Kolben vorbeiführbar ist, welche durch das sie umgreifende Sperrventil hindurchbewegbar sind.12. Rotary motor according to claim 7, characterized in that each piston (32, 33, 34) opposite one another, radially has extending side walls, the check valve (44) in its orbital motion with the piston carrier plate (28) is coupled and the boundary wall of the recess (50) with little play on the side walls of successive Pistons can be passed, which can be moved through the shut-off valve that encompasses them. 13. Drehmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenträgerplatte (28) aus einem als Schwungrad zum Ausgleich von auf die Kolbenträgerplatte einwirkenden Kraftimpulsen dienenden kreisrunden Rotorkörper hohen Trägheitsmoments besteht.13. Rotary motor according to claim 1, characterized in that the piston carrier plate (28) consists of a flywheel high circular rotor body serving to compensate for force pulses acting on the piston carrier plate Moment of inertia exists. 14. Drehmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß- und Auslaßöffnung (42, 43) auf sich gegenüberliegenden Seiten des Sperrventilumfangs angeordnet sind und die Einlaßöffnung größer ist als die Kolben, derart, daß ein benachbarter Kolben vermittels durch die Einlaßöffnung unter Druck eintretendes Medium tangential beaufschlagbar und somit der Motor in jeder Drehstellung der Kolbenträgerplatte zum Anlauf bringbar ist.14. Rotary motor according to claim 1, characterized in that the inlet and outlet openings (42, 43) on opposite sides Sides of the check valve circumference are arranged and the inlet opening is larger than the piston, such, that an adjacent piston can be acted upon tangentially by means of medium entering through the inlet opening under pressure and thus the motor can be started up in any rotational position of the piston carrier plate. 15. Drehmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß- und Auslaßöffnung symmetrisch zueinander auf gegenüberliegenden Seiten des Sperrventils (44) angeordnet sind und gleichen Durchflußquerschnitt aufweisen.15. Rotary motor according to claim 1, characterized in that Inlet and outlet openings are arranged symmetrically to one another on opposite sides of the shut-off valve (44) and have the same flow cross-section. 609809/(1346609809 / (1346 2b337762b33776 16. Drehmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Drehantrieb des Sperrventils (44) dienende Transmission (52, 53) ein Übersetzungsverhältnis von Kolbenträgerplatte (28) zu Sperrventil (44) von 1:3 aufweist, so daß das Sperrventil bei einer vollen Umdrehung der Kolbenträgerplatte drei, die drei Kolben nacheinander umgreifende Umdrehungen ausführt.16. Rotary motor according to claim 1, characterized in that the transmission (52, 53) used to drive the shut-off valve (44) has a transmission ratio of Piston support plate (28) to check valve (44) of 1: 3, so that the check valve with one full revolution the piston carrier plate three, which executes three pistons consecutively encompassing revolutions. 17. Drehmotor nach Anspruch 1, insbesondere mit einem einzigen Drehsinn, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (45a) in Kolbenbewegungsrichtung zwecks Ausstoß von Arbeitsmedium und zur Verringerung von Staudruck während des Auslaßhubes jedes Kolbens langgestreckt ausgebildet ist.17. Rotary motor according to claim 1, in particular with a single direction of rotation, characterized in that the outlet opening (45a) in the direction of piston movement for the purpose of ejecting working medium and reducing dynamic pressure is elongated during the exhaust stroke of each piston. 18. Drehmotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auslaßöffnung (45a) über einen Bogenbereich erstreckt, der wenigstens dem halben Auslaßhub entspricht. 18. Rotary motor according to claim 17, characterized in that the outlet opening (45a) extends over an arcuate area which corresponds to at least half the outlet stroke. 19. Verwendung des Drehmotors nach einem der Ansprüche 1 als Pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (42) mit einer Quelle eines gasförmigen oder flüssigen Mediums verbunden, die Kolbenträgerplatte (28) vermittels einer Antriebsvorrichtung um die erste Achse (21) in Umlauf versetzbar und das Medium durch die Einlaßöffnung ansaugbar und unter Druck durch die Auslaßöffnung (43) abgebbar ist.19. Use of the rotary motor according to one of claims 1 as Pump, characterized in that the inlet port (42) is connected to a source of a gaseous or liquid Medium connected, the piston carrier plate (28) by means of a drive device around the first axis (21) can be put into circulation and the medium can be sucked in through the inlet opening and under pressure through the outlet opening (43) is deliverable. ■R 0 9 8 Π 9 / 0 3 U 6■ R 0 9 8 Π 9/0 3 U 6 LeerseiteBlank page
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