DE2552797A1

DE2552797A1 - Rotationskolbenmaschine

Info

Publication number: DE2552797A1
Application number: DE19752552797
Authority: DE
Inventors: Josef Gail
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-25
Filing date: 1975-11-25
Publication date: 1977-06-02

Description

Joeef Gail

889 Aichach/Unterwittelsbach

Klausenweg 4

ROTATIONSKOLBENMASCHINE

Zusatz zur Patentanmeldung P 25 24 280.2

Die Haupttja tentanmeldung umfaßt »ine Rotations kolbenmaschine mit zwei sich gegenseitig beaufschlagenden Läuferkolben, welche ineinander überschneidenden achsparallel liegenden, zylinder!sehen Gehäusernuraen an einer Rotationsachse umlaufen_t wobei die L^uferkolben aus Kreissektoren mit untei·- schiecll ichern Radius bestehen, welche mit einer Randverza^1-n'ing auf den gegebenen Teilkreisen mit gleichem Mo«3ull versehen sind.

Rotationskolbenmaschinen dieser Art können als iij Motoren oder Verdichter ausgebaut sein.

Bei der Rotationskolbenmaschine nach der Hauptpatentanmeldung bestehen durch die unterschiedlichen Durchmesserbereiche der Läuferkolben unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten bei der Drehung der Läufer-

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kolben. Diese Maschinen eignen sich dadurch nur für Läuferkolben mit großem Durchmesser, weil dabei der Winkelgeschwindigkeitsunterschied gering ist und kein Höchstdrehzahlenbereich notwendig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine der eingangs beschriebenen Art,
wobei beide Läuferkolben ständig mit gleicher
Winkelgeschwindigkeit umlaufen.

Damit ist auch der Bau kleiner Maschinen mit sehr hoher Drehzahl möglich.

Eine weitere Erfindungsaufgabe besteht im Ausbau einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenmaschine zu einem zweckmäßig gebauten Verbrennungsmotor.

Die Aufgabe der Erfindung wurde dadurch gelöst, daß die Läuferkolben aus Kreissektoren mit drei unterschiedlichen Radien gebildet sind, wobei die Kreissektoren, welche den mittleren Durchmesser bilden, gegeneinander mit einer Abdichtungszahnung versehen sind und die Kreissektoren mit dem großen Radius im Gegenläuferkolben im Bereich eines
Kreissektors mit entsprechend kleinem Radius
ineinandergreifen.

Die beiden Läuferkolben werden über Führungszahnräder mit gleicher Geschwindigkeit gedreht.

In der österreichischen Patentschrift 44l8 und in der britischen Patentschrift 455 698 sind zwar ineinandergreifende Flügelräder bekannt; diese eignen

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sich bedingt durch die schmälten Flügel oder Zähne nicht als Verbrennungsmotor.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Arbeitsablauf des Motors so gesteuert, daß beim Ineinanderkämmen der großen Kreissektoren in den Bereichen der kleinen Kreissektoren der Expansionsdruck abgebaut ist, weil bedingt durch unterschiedliche Radien die dabei bestehende unterschiedliche Winkelgeschwindigkeit eine Zahnabdichtung nicht zuläßt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Arbeitsraum des Verbrennungsmotors nach der Erfindung von beiden Läuferkolben gemeinsam gebildet, wobei die Verdichtung, wie in der Hauptanmeldung über ein zusätzliches Läuferpaar oder durch eine Zylinder-Kolbenanordnung in den Läuferkolben erfolgt. Die Öffnungssteuerung der in der Gehäusestirnseite angebrachten Vorkammern geschieht über Überströmkanäle, welche schräg von der Läuferkolbenmantelfläche zur Läuferkolbenstirnfläche führen.

In Ausgestaltung der Erfindung bestehen die FührungsZahnräder für die Läuferkolben aus zwei Zahnradpaaren mit je einem Untersetzungsverhältnis 1:2. Durch die dabei mit doppelter Geschwindigkeit drehenden, kleineren, zugleich als Auswuchtscheiben ausgebildeten Zahnräder können die je Läuferkolbenumdrehung durch die zwei Arbeitstakte entstehenden zwei Unwuchten ausgeglichen werden.

Ein zweckmäßiger Verbrennungsmotor wird in Ausgestaltung der Erfindung dadurch gebaut, daß aus dem Motorgehäuse zwei Wellenenden der Läuferkolben

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herausgeführt sind und mit diesen je ein Axiallüfter zur Motorkühlung verbunden ist.

An einem der beiden Wellenenden ist der Anschluß für die Abnahme der Drehbewegung, z.B. die Kupplung und am anderen Wellenende sind die Motorversorgungseinrichtungen, Einspritzpumpe und Lichtmaschine angeordnet.

Als besonderer Vorteil und technischer Fortschritt sind nachfolgend aufgeführte Argumente zu bewerten·

Bei der erfindungsgemäßen Motorkonstruktion erfolgt die Verdichtung verlustlos über herkömmliche Zylinder und Kolben, welche leicht gebaut sein können, weil sie nur den Verdichtungsdruck aufnehmen müssen. Die Verdichterkolben haben eine kreisende Bewegung auf einem kleinen, günstigen Hebelarm und kommen mit den Verbrennungsrückständen nicht in Berührung·

Durch die ständige Frischlufzufuhr in den Innenbereich der Läuferkolben werden diese ständig gekühlt· Die Dekompression wird über einen langen Hebelarm mit einem hohen Drehmoment direkt in eine Drehbewegung umgesetzt und über eine kurze gerade Welle abgeleitet.

Durch die Trennung der Kompressionseinrichtung von der Dekompressxonseinrxchtung können diese in der Größe von einander unabhängig so gestaltet sein, daß eine optimale Kraftstoff ausnutzung bei optimaler Verbrennung ohne schädliche Abgase erfolgt.

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Der Motor ist einfach gebaut und bringt bei geringem Platzbedarf eine sehr hohe Leistung.

Die technischen Details der Erfindung sind in der anschließenden Beschreibung und in den Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel dargestellt und sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Zeichnungen zeigen in der

Fig. l: einen Rotationskolbenmotor im Schnitt in stirnseitiger Sicht auf eine Motorenhälfte den Arbeitsraum bei Beginn der Dekompression dargestellt

Fig. 2: einen Rotationskolbenmotor vie Fig. 1 den Arbeitsraum bei fortgeschrittener Dekompression dargestellt

Fig. 3* einen Rotationskolbenmotor in der Draufsicht im Schnitt bei Linie A-A nach der Fig. 1

In einem Gehäuse Io befinden sich zwei achsparallel im Bereich eines Segmentes sich gegenseitig überschneidende Gehäuseräume 11 und 12.

In den Gehäuseräumen 11, 12 sind Läuferkolben 13» Ik angeordnet. Die Läuferkolben 13, ik sind aus Kreissektoren mit drei unterschiedlichen Radien 15» l6, 17 gebildet, wobei die Kreissektoren l6, welche den mittleren Durchmesser bilden mit einer Abdichtungszahnung l8 versehen sind.

Die Kreissektoren 17 mit dem großen Radius greifen

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beim Drehen der Läuferkolben gegenseitig im Bereich des Kreissektors mit dem kleinen Radius 15 ineinander ein.

Über Führungszahnräder 19» 2o, 21, 22 werden die Läuferkolben mit gleicher Geschwindigkeit gedreht. An den Begegnungsflächen der Manteloberflächen im Bereich der großen und kleinen Kreissektoren 15» bestehen durch den unterschiedlichen Radius unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten.

Dementsprechend muß die am kleinen Kreissektor bestehende Ausnehmung 23 so gestaltet sein, daß der Kreissektor 17» dessen Manteloberfläche 2k als Abdichtungsfläche zum Gehäusemantel 11, 12 ausgebildet ist, durchfahren kann.

Beim Drehen der Läuferkolben 11, 12 entsteht durch das Zusammenwirken der Kreissektoren 17 ein aus beiden Gehäuseräumen gemeinsam gebildeter, förmlich aus zwei Teilkreisen bestehender Arbeitsraum 25» welcher beim Drehvorgang in der Größe verändert wird.

In den Zeichnungen sind die Läuferkolben mit zwei Kreissektoren mit großem Radius 17 dargestellt. Die Läuferkolben können auch mit einem großen Kreissektor 17 oder mit mehr als zwei dementsprechenden ausgebildet sein.

Der beim Di*ehvorgang in der Größe sich ändernde

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Arbeitsraum 25 kann beim Motor als Kompressionsoder Dekompressionsrauni und bei einer Pumpe als Saug- und Druckraum genutzt werden.

Wie in der Hauptpatentanmeldung schon beschrieben, kann eine Motoreinheit mit einer Verdichtereinheit zu einem Motor zusammgengebaut sein.

In der dargestellten Ausführungsform sind in den Läuferkolben 11, 12 das Achszentrum 26 schneidende Zylinder 27 mit doppelwirkenden Kolben 28 angeordnet. Die doppelwirkenden Kolben 28 sind mit einer Kulisseenführung 29 an exzentrisch zur Läuferachse 26 angebrachten Drehpunkten 31 geführt.

Über eine Hohlwelle 32 sind die Drehpunkte 31 mit einem den Drehpunkt 31 tragenden Lagerzapfen 33 mit der Gehäuserückwand Io a fixiert.

Beim Drehen der Läuferkolben lo, 11 führen die Doppelkolben 28 bei annähernd kreisförmiger Bewegung in den Zylindern 27 je Umdrehung eine Hubbewegung aus. Bedingt durch den Doppelkolben sind das je Umdrehung zwei Ansaug- und Verdichtungshübe .

Die Zylinder 27 sind je mit einer zur Gehäusestirnseite führenden Bohrung J>k versehen. In der in den Fig. 1 und 2 nicht sichtbaren Gehäusehälfte befindet sich in der Stirnseite ein halbkreisförmiger Ansaugkanal (Fig. 3) 35. Beim Zurück-

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gehen des Kolbens 28 saugt dieser Frischluft bei einem Dieselmotor, Gemisch bei einem Benzinmotor an. Im Fortgang der Drehbewegung wird das Gemisch in gehäusestirnseitig angebrachte Vorkammern 36 gepreßt. Beim kleinsten Rauminhalt des Arbeitsraumes 25 a wird über schräg von der Läuferkolbenmantelfläche zur Läuferkolbenstirnfläche verlaufenden Überströmkanal 37 eine Verbindung von der Vorkammer zum Arbeitsraum hergestellt. Das aus beiden beiden Vorkammern in den Arbeitsraum 25 a strömende Gemisch wird mit einer Zündkerze 38 gezündet und dreht bei der Dekompression gleichzeitig beide Läuferkolben.

Der Motor kann auch so ausgeführt sein, daß die Zündung oder die Kraftstoff zufuhr bei einen? Dieselmotor schon in den Vorkammern erfolgt.

Im weiteren Fortgang der Drehbewegung wird das abgebrannte Gemisch zum Auspuff 39 gefördert und ausgeschoben.

Zweckmäßig ist der Arbeitsraum 25 so groß gehalten, daß beim Ende der Abdichtungszahnung l8 der Arbeitsdruck schon abgebaut ist, weil beim Kämmen der Kreissektoren 15 und 17 durch die dabei nur vorhandene Punktabdichtung Spaltverluste zum Auspuff unvermeidbar wären.

Durch die Anordnung von zwei Arbeitsräumen je Läuferkolben besteht bei der Dekompression

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in jedem Läuferkolben eine zweifache Abdichtung durch die zwei Kreissektoren 17» dadurch kann
der kurze hohe Explosionsdruck am Gehriusemantel nicht zum Auspuff durchschlagen.

Stirnseitig sind die Läuferkolben 11, 12 mit
spaltüberbrückenden Abdichtungsringen 4o gegenüber der Gehäusestirnwand Io abgedichtet.

In den Läuferstirnseiten und Gehäusestirnseiten angebrachten Kreisnuten 4l, 42 sind die Abdichtungsringe 4o mit einer leichten, radialen
Federspannung eingesetzt.

Die FührungsZahnräder zum Führen der Läuferkolben 11, 12 beim Kämmvorgang der Kreissektoren 15t 17 bestehen aus zwei Zahnradpaaren 19, 2o und 21,22.

Die Zahnrsdpaare haben ein Untersetzungsverhältnis 1:2, wodurch die kleinen, auf Achsbolzen
43 laufenden Zahnräder mit doppelter Drehzahl
wie die Läuferkolben drehen. Mit diesen gleichzeitig als Auswuchtscheiben ausgebildeten Zahnrädern 2o, 22 werden die bedingt durch die zwei Arbeitstakte je Läuferkolbendrehung entstehenden Unwuchten ausgeglichen.

Die auf einer Gehäusestirnseite mit einer Hohlwelle gelagerten Läuferkolben ragen auf der ancferen Seite mit verlängerten Wellen 44 und 45 aus dem Gehäuse Io heraus.

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An den Wellen 44, 45 sind Axiallüfter 46 zur Motorkühlung angeordnet. Zu diesem Zweck ist die Gehäusemanteloberfläche mit achsparallel laufenden Kühlrippen versehen.

Zweckmäßig ist an einem WeJUenende 45 eine
Kupplung 47 zur Kraftübertragung und am anderen Wellenende 44 sind die Motorversorgungseinrichtungen Lichtmaschine 48 und Zündanlage
oder Einspritzanlage 49 angebracht.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Rotationskolbenmotor, umfassend zwei sich gegenseitig beaufschlagende Läuferkolben, welche in einander überschneidenden achsparallel liegenden zylinderischen Gehäuseräumen rotieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferkolben (13, H) aus Kreissektoren mit drei unterschiedlichen Radien (15, 16, 17) gebildet sind, wobei dip Kreissektoren (l6), welche den mittleren Durchmesser bilden mit einer Abdichtungszahnung (18 ) versehen sind und die Kreissektoren (1?) mit dem großen Radius im (iegenläuferkolben im Rereich eines Kreissektors (15) mit entsprechend kleinem Riadius ineinander greifen.

2. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen (24) der Kreissektoren (17) als Abdichtungsflächen zum Gehäusemantel (ll, 12) ausgebildet sind.

3. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferkolben (15, 14) über zwei Führungszahnradpaare (19, 2o, 21, 22) geführt werden, wobei die Znhnradpaare ein Untersetzungsverhältnis 1 : 2 haben und die kleinen Zahnräder als Auswuchtscheiben ausgebildet sind.

k. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am kleinen Kreissektor (15)

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bestehende Ausnehmung (23) so gestaltet ist, daß der Kreissektor (17) beim Drehvorgang durchfahren kann.

5. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskolben mit einem, zwei oder mehr -wie zwei großen Kreissektoren (17) ausgebildet sind.

6. Rotationskolbenmotor nach Anspruch l_t dadurch gekennzeichnet, daß von der Läuferkolbenmantelfläche zur Lauferkolbenstirnflache schräg verlaufende Überströmkanäle (37) angebracht Rind.

7. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnä, daß der Arbeitsraum (25) so groß gehalten ist, daß beim Kämmen der Kreissektoren (15, 17) der Arbeitsdruck schon abgebaut ist.

8. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Läuferkolben (11, 12) stirnseitig zum Gehäuse (to a) spaltüberbr-'ickende Abdichtungsringe (4o) angebracht sind.

9.Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungsringe (4o) in Kreisnuten (4l, 42) mit einer leichten, radialen Federspannung eingesetzt sind.

lo. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Läuferkolbenwellen (44, 45) Axiallüfter (46) angebracht sind.

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11. Rotationskolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem herausführenden Wellenende (kk) die Kupplung (47) und am anderen Wellenende (45) die Lichtmaschine (47) und Zündanlage oder Einspritzanlage (49) angebracht sind.

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