DE2746679A1

DE2746679A1 - Rotationsmotor oder -pumpe

Info

Publication number: DE2746679A1
Application number: DE19772746679
Authority: DE
Inventors: John Stephen Baer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-18
Filing date: 1977-10-18
Publication date: 1979-04-26

Description

otationsmotor oder -pumpe
Die Erfindung betrifft eine neue Bauform für einen Rotationsmotor oder eine Hotationspumpe mit rotierenden Arbeitskammern, deren Größe veränderlich ist.
Während die Technologie von Rotationsmotoren in mancherlei Hinsicht neuer ist als die Kolben- und Zylindermotortechnologie, hat die Entwicklung der Wankel- und ähnlicher sogenannter "Drehkolben't-Motoren ein großes Wissen über Probleme, die bei derartigen Drehmotoren auftreten, mit sich gebracht. Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, viel dieser in Verbindung mit Wankel- oder anderen Rotationsmotoren entwickelten Technologie anzuwenden/und es können ähnliche Motorblocks- oder Gehäuse und einige der Dichtungstechniken verwendet werden; es wird jedoch ein otationsaufbau verwendet, der von den bekannten Rotationsmotoren vollständig verschieden ist und der einige bauliche Veränderungen am Motorblock vorsieht.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Leistung der bekannten Rotationsmaschinen zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Anspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Hotaionsmotor oder eine Rotationspumpe geschaffen, die rotierende Arbeitskammern aufweist, deren Größe durch eine schwingende Bewegung symmetrisch gehaltener, sich radial erstreckender beweglicher Wände gegeneinander und voneinander weg während der Drehung geändert wird. Der Aufbau ist einfach in der Form und symmetrisch um die Drehachse der Antriebswelle ausgerichtet.
Es werden Umsetzmittel verwendet, um dieschwingende Bewegung der beweglichen Wände in eine Drehbewegung umzuwandeln, um dadurch die Antriebswelle anzutreiben.
Infolge der Symmetrie des Aufbaus und der Bewegung des Motors wird eine gleichmäßigere, weichere Drehbewegung erzielt als dies bei den bekannten Rotationsmotoren möglich ist.
Die Kupplung kann bezüglich der Form unterschiedlich sein, bevorzugte Anordnungen weisen jedoch eine Kurbelverbindung an einem radialen Fortsatz de * elle auf, die eine schwingende Hin-und und Herbewegung jeder beweglichen Wand Randwandanordnung bezüglich dem Kurbel träger am Fortsatz der Welle erlauben.
Dieser Kurbelträger ist eine Planetenradwelle, die ein Ritzel trägt, das mit einem Sonnen- oder Ringrad am Gehäuse kämmt und das, wenn der Kurbelarm um diese Räderwelle gedreht wird, den Fortsatz der Welle und damit die Welle selbst dreht, wodurch die Drehung gleichmäßig bleibt und gewährleistet wird, daß die beweglichen Wände wiederholbare Bewegungsmuster aufweisen, die bei jeder Drehung gleichbleiben. Im wesentlichen ist die Bewegung eine harmonische Bewegung, die etwas variierbar ist, in Abhangigkeit von der verwendeten Kupplung. Die Kupplung ist einfacii und verwendet herkömmliche Techniken, die relativ einfach an den vorliegenden Aufbau angepaßt werden können. Die verwendeten Teile können rauh sein und der Aufbau selbst führt zu einer Konstruktion, die eine Verteilung der Belastung und auch der Abnutzung ermöglicht, wodurch eine lange Lebensdauer erzielt wird. Darüberhinaus ermöglicht der Aufbau die direkte Übertragung des wesentlichsten Teiles der Kraft direkt auf den Fortsatz dei Welle und nicht über die Räder, wobei die Räder vorwiegend wirksam sind, um eine genaue Zeitfolge oder Synchronisierung zu gewährleisten.
Die Dichtungen zwischen den relativ zueinander beweglichen Teilen können unter Anwendung der bei Rotationsmotoren bekannten Techniken hergestellt sein, jedoch sind die Dichtungen nicht so großen Kräften unterworfen, wie beispielsweise bei Wankelmotoren, und die beweglichen Wände können breite Kopfflächen aufweisen, die den Wänden der Blockausnehmung gegenüberliegen, so daß, falls erwünscht, mehrfache parallel angeordnete Dichtelemente vorgesehen werden können.
Insbesondere weist der erfindungsgemäße Rotationsmotor einen Motorblock mit einer zylindrischen Ausnehmung auf. Eine zylindrische Antriebswelle wird vom Block koaxial in der Ausnehmung gehalten, um eine Drehung der Welle zu ermöglichen. Parallele Randwände sind innerhalb der Ausnehmung radial mit Abstand voneinander angeordnet und erstrecken sich zur Wand der- \usnehmung. Diese Randwände sind bezüglich der Welle drehbar, jedoch so gestaltet, daß sie sich mit dieser drehen und zwischen sich die Grenzen der Arbeitskammern bestimmen. Eine gerade Anzahl von nach außen gerichteten, nicht durchbrochenen beweglichen Wänden erstrecken sich zu den zylindrischen Wänden der Ausnehmung und axial zwischen den parallelen Randwänden, wobei abwechselnde bewegliche Wände sich mit einer Randwand und die dazwischenliegenden beweglichen Wände mit der anderen Rarätand bewegen. Zwischen den beweglichen Wänden werden im wesentlichen getrennte und nicht miteinantfer in Verbindung stehende Arbeitskammern gebildet. Die beweglichen Wände sirrl um die Achse der Antriebswelle drehbar, wobei die nicht befestigten Endkanten jeder beweglichen Wand in gleitender Berührung mit der Randwand sind, an der sie nicht befestigt sind.
Die Erfindung eignet sich für viele Motor- und Pumpenanwendungen. Wenn sie als Motor verwendet wird, ergibt sich ihre Ausgangskraft an der Welle als Ergebnis der in einer Arbeitskammer aufgebrachten Kraft, die die beweglichen Wände auseinandertreibt. Bei einem hydraulischen Motor wird diese Wirkung durch die Kraft eines inkompressiblen Fluids unter Druck erzeugt, wobei das Fluid zu einem Sumpf abgeleitet wird. Bei einer Dampfmaschine treibt die Kraft des sich ausdehenden Dampfes die Wände auseinander und der zugeführte Dampf wird dann herausgedrückt. Wenn ein gleichmäßig verbrennender flüssiger Brennstoff verwendet wird, wird auch eine Zündung benötigt, und die sich ergebenden Explosionskräfte treiben die Wände auseinander. Zwei- oder Viertaktzyklusmotoren, Vergaser- oder Brennstoffeinspritzungstechniken, Diesel- oder Funkenzündungstechniken und viele andere Varianten sind möglich. Bei einer Verwendung als Pumpe sind weniger praktische Anwendungsmöglichkeiten vorhanden, aber zumindest eine Anwendungsmöglichkeit ist die einer Neßpumpe, wobei die geleistete Abgabe von der Welleslgescllwindi6lveit del sie direkt proportional ist, angezeigt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Rotationsmotors gemaß der vorliegenden Erfindung, wobei der Motorblock teilweise abgebrochen ist, um den inneren Rotationsaufbau zu zeigen; Fig. 2 eine Schnittansicht des Rotationsmotors entlang den Linien 2-2 der Fig. 1, wobei ausgewählte Teile des Aufbaus im Aufriß und Teile davon weggebrochen und im Schnitt dargestellt sind; Fig. 3 eine Scfinittdarstellung entlang der Linie 3-3 der Fig.1; Fig. 4 eine teilweise Schnittdarstellung entlang der Linie 4-4 der Fig. 3; Fig. 5 eine auseinandergezogene Darstellung einer Hälfte der rotierenden Teile des Hotationsmotors, wobei die Welle aus dem Sonnenrad herausgezogen ist, und den Kupplung aufbau für den Wandteil, der aus dem Wandteil herausgezogen ist; Fig. 6 ein Diagramm, das die angetriebenen Kurbelbolzen in acht, zeitlich gleichmäßig beabstandeten aufeinanderfolgenden Stellungen darstellt, die für eine ganze Drehung der Wellen repräsentativ sind; tische Fig. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F und 7G shema- Darstellungen der Verwendung des Motors als internei Verbrennungsmotor, wobei die beweglichen Wände des Motors in aufeinanderfolgenden Stellungen während der Drehung dargestellt sind; tische Fig. 8A und 8B schema- Darstellungen der Verwendung der Maschine in etwas modifizierter Art als Dampf- oder Hydraulikmotor oder als Meßpumpe; Fig. 9 eine Ansicht der Kante der beweglichen Wände, die mit einer Anzahl von Dichtelementen versehen ist; und Fig. 10 einen teilweisen Schnitt, der ein Dichtglied zeigt, das integrales Bestandteil einer harzigen beweglichen Wand ist.
Aus den Fig. 1-5 ist ersichtlich, daß der Motorblock oder das Gehäuse, wie bei anderen Motoren, einen Bezugsrahmen bildet, bezüglich dem sich die anderen Teile des Motors bewegen.
Der Block, allgemein mit 10 bezeichnet, ist in ein Paar ähnlicher zylindrischer Teile 12 und 14 aufteilt, und im wesentlichen ebene Endverschlüsse 16 und 18. Umfangsflansche 12a und 14a ermöglichen ein Verbolzen der Endversciilüsse 16 und 18 jeweils mit den zylindrischen Teilen 12 und 14, und zylindrische Flansche 12b und 14b ermöglichen ein Verbolzen der zy-Stücke lindrischen/aneinander, wobei ein Trennring 20 dazwischen angeordnet ist.
Im Block 10 ist eine zylindrische Ausnehmung oder Bohrung 22 vorgesellen, in der die drehenden Teile des Motors untergebracht sind. Die Ausnehmung 22 weist vorzugsweise Kreiszylinderfor auf. Die Endverschlüsse 16 und 18 tragen jeweils Lager 24 und 26, die ihrerseits eine Antriebswelle 28 tragen, die durch die zylindrische Ausnehmung 22 entlang deren Achse geführt ist. Arbeitskammern in der axialen Mitte der zylindrischen Ausnehmung werden von den Wänden der zylindrischen Ausnehmung, der Welle, und zwei ähnlichen, jedoch gegeneinander ausgerichteten Wandaufbauuntergruppen begrenzt und bestimmt.
Bei der dargestellten bevorzugten Ausgestaltung besteht jede dieser Wandaufbauuntergnppen aus einer Randwand und einem Paar beweglicher Wände (s. Fig. 5). Die Randwände 29 und 30 sind im wesentlichen kreisförmig und vorzugsweise dicke flache Scheiben, die koaxial zur Antriebswelle ausgerichtet sind.
Während sie normalerweise mit der Welle bewegt werden, sind die Randwände 29 und 30 bezüglich deiAntriebswelle 28 drehbar.
Bei der dargestellten Ausgestaltung erstrecken sich die Randwände von der Welle nach außen zu der begrenzenden Gehäusewand, die die zylindrische Ausnehmung 22 bestimmt. Die Randwände 29 und 30 sind parallel zueinander und bestimmen in axialer Richtung die Grenzen der Arbeitskammer. Bei der dargestellten Ausgestaltung ist ein Paar beweglicher Wände vorgesehen, das an jeder der Randwände angebracht ist und mechanisch ein integrales Bestandteil der Randwände bildet und mit diesen bewegt wird, wobei diese beweglichen Wände, wie die Randwände ungelocht sind in ihrer Erstreckung von der Welle zur Gehäusewand und von der Randwand, an der sie angebracht sind, zur anderen Randwand, bezüglich der sie eine gleitende Bewegung ausführen. Insbesondere sind die beiden abwechselnd beweglichen Wände 32 und 34 an der Randwand 29 angebracht (wodurch eine bewegliche Wandgruppe geschaffen wird, wie in Fig.5 zu sehen ist) und die beiden dazwischenliegenden beweglichen Wände 36 und 38 sind an der Randwand 30 angebracht, und bilden eine zweite bewegliche Wandgruppe. Anders ausgedrückt wechseln die an einer Randwand befestigten beweglichen Wände mit den an der anderen Randwand befestigtrnbeweglichen Wänden ab.
Für den Fachmann ist klar, daß der dargestellte Aufbau nur erläuternd ist und weitgehend abgewandelt werden kann. Es ist bei anderen Anwendungen möglich, die Anzahl der verwendeten beweglichen Wände abzuändern, vorausgesetzt, daß immedeine gerade Anzahl abwechselnder und dazwischenliegender beweglicher Wände vorgesehen ist, die an entgegengesetzten Enden an verschiedenen Randwänden angebracht sind. Die Randwände selbst können eine andere Form annehmen und die Gestalt der beweglichen Wände kann beträchtlich variiert werden. Es ist sogar möglich, daß anstelle der dargestellten Randwände Fortsätze der beweglichen Wände an die benachbarten beweglichen Wände gleitend anschließen, oder daß auf andere geeignete Art eine geschlossene und isolierte Arbeitskammer zwischen benachbarten beweglichen Wänden geschaffen wird.
Die Rand- und beweglichen Wandstückgruppen, wie sie in Fig. 5 dargestellt sind, müssen mit der Welle gekuppelt sein, um die Welle über geeignete Kupplungsmittel anzutreiben. Wie in Fig.
2 dargestellt ist, erfolgt dies vorzugsweise, indem die Randwand 29 und die damit verbundenen beweglichen Wände 32 und 34 über einen Kupplungsaufbau, der allgemein mit 40 bezeichnet ist, mit der Welle 28 verbunden werden. Der Kupplungsaufbau 40 ist an einem Ende der Ausnehmung 22 axial außerhalb der Arbeitskammern angeordnet. Die Randwand 30 und die damit verbundenen beweglichen Wände 36 und 38 sind mit der Welle 28 über den anderen Kupplungsaufbau 42 am anderen Ende der Ausnehmung 22 außerhalb der Arbeitskammern verbunden. Man kann sehen, daß der jeweilige Kupplungsaufbau, wie die beweglichen WandunteF gruppen vorzugsweise einander identisch und so aufgebaut sind, daß sie bei dieser besonderen Konstruktion 90° außer Phase zueinander laufen. An jedem Ende sind starre Fortsätze vorgesehen, die sich wirksam von der Welle radial nach außen erstrecken. Bei dieser besonderen Ausgestaltug ist der Kupplungsaufbau auf einem einzelnen geradlinigen mechanischen Arm, der sich um gleiche Strecken nach beiden Seiten der Welle erstreckt und ausreichend schwer und von genügender Festigkeit ist, um die auftretenden Kräfte aufzunehmen. Jeder der Arme 44 und 46 erstreckt sich um ein gleiches Stück auf jeder Seite der Antriebswelle 28. Die Arme 44 und 46 sin<l mit Stiften oder auf andere Weise über geeignete Mittel 44a und 46a jeweils starr mit der Welle 46 verbunden (Fig. 2), wodurch gewährleistet ist, daß die Arme sich jederzeit mit der Welle bewegen und einen orC satz von dieser bilden und ihren Abstand um 900 voneinander einhalten.
Es ist klar, daß bei anderen Ausgestaltungen die Erstreckung der Welle eine vollständig andere Form annehmen kann, einschließlich eines Rades mit oder ohne Durchbrüchen. Auch ein einzelner Arm, der sich auf einer Seite der Welle radial nach außen erstreckt, kann verwendet werden. Der dargestellte symmetrische Aufbau jedoch ergibt ein besseres Gleichgewicht, teilt die Belastung auf und ist dadurch einer schnellen Abnutzung weniger unterworfen, als ein einzelner radialer Arm. In geeigneten Lagern 48a im Arm 44 sind identische Räderwellen 50a und 50b angeordnet, deren Achsen parallel zur Achse der Antriebswelle 28 verlaufen und von dieser radial gleich weit entfernt sind.
Räderwellen 52a und 52b im Arm 46 sind nicht dargestellt, ihre Stellungen können jedoch gefolgert werden. Die Räderwellen 50a und 50b tragen Planetenräder 54a und 54b. In ähnlicher Weise tragen die Räderwellen 52a und 52b in ähnlichen Lagern im Arm 46 Planetenräder 56a und 56b. Jede der Rädergruppen ist mit den anderen identisch und ist mit Stiften oder auf andere Weise mit axialem Abstand von den Arbeitskammern, in einr Stellung, in der die Planetenräder 54aund 54b mit dem Sonnenrad 58 in Eingriff sii auf der Seite der Arme 44 und 1i6 auf seiner Räderwelle befestigt. Das Sonnenrad 58 ist am Ende des Verschlusses 16 des Blockes 10 befestigt, so daß die Planetenräder 54a und 54b sich darum drehen müssen. Auf ähnliche Weise ist das Sonnenrad 60 am Endverschlun 18 angebracht, wodurch bewirkt wird, daß die Planetenräder 56a und 56b sich um das Sonnenrad drehen. Bei dieser besonderen Ausgestaltung haben die Sonnenräder zweimal so viel Zähne wie jedes der Planetenräder. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß bei manchen Ausgestaltungen der Erfindung ein stationäres Ring zahnrad anstelle des Sonnenrades verwendet werden kann.
Mit geeigneten Mitteln sind auf den Radträgerwellen 50a und 50b auf der anderen Seite des Armes 44, den Rädern gegenüberliegend, Exzenter 62a und 62b befestigt. Ähnliche Kurbelarmglieder, die durch Exzenter 64a und 64b gebildet werden, sind auf denvom Arm 46 getragenen Räderwellen 52a und 52b befestigt.
Den Kurbelaufbau oder Antrieb vervollständigende Kurbelbolzen 66a und 66b, die jeweils von den exzentrischen Kurbelarmen 62a und 62b getragen werden, tragen ihrerseits drehbar Antriebsbuchsen oder Lager 68a und 68b. Auf ähnliche Weise tragen Antriebskurbelbolzen 70a und 70b auf den exzentrischen Kurbelarmen 64a und 64b drehbar Buchsen oder Lager 72a und 72b. Diese Kurbelbolzen und Buchsen erstrecken sich parallel zu der Räderwelle 50a. Die auf ihren jeweiligen Antriebskurbelbolzen drehbaren Buchsen 68a und 68b, 72a und 72b erstrecken sich bei dieser speziellen Ausgestaltung in den beweglichen Randaufbau, vorzugsweise in dicht umschließende, sicii radikal erstreckende Schlitze 74a und 74b, 76a und 76b, die genügend lang sind, um die gesamte radiale Bewegungskomponente dieser Buchsen und tragenden Kurbelbolzen aufzunehmen. (siehe die Erörterung nach Fig. 6). Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Gestaltung so, daß jede der Buchsen auf einem besonderen Arm gLeicilzeitig im entsprechenden Ende jedes Sctllitzes liegt. In Fig. 2 sind die Bolzenbuchsen 68a und 68b gleichzeitig in deri ausseren Enden ihrer jeweiligen Schlitze 74a und 74b dargestellt.
In Fig. 3 sind die Bolzenbuchsen 72a und 72b gleiclizeitig in den inneren Enden ihrer jeweiligen Schlitze 76a unsl 76b dargestellt. Infolge der Symmetrie des Aufbaues erreichen die jeweiligen Bolzenbuchsen die gegenüberliegenden Enden ihrer jewelligen Schlitze gleichzeitig, wenn die Welle 28 sie in um 900 gedreht ht. Der Kurbelmechanismus schafft somit ein Umsetzelement zum wirksamen Umsetzen der seitlichen oder bogenförmigen Schwingbewegung der beweglichen Wände in eine Drehbewegung der Wellen der Räder 54a, 5alb, 56a und 56b. Da die Sonnenräder 58 und 60 beide befestigt sind, bewirkt die Bewegung deJände ein Fortschreiten der Planetenräder 54a, 54b und 56a, 56b um ihre Sonnenräder, die ihrerseits die Fortsätze 44 und 46 abwechselnd, jedoch in gleicher Richtung drehend antreiben, wodurch die Welle 28, mit der die Arme verbolzt sind, drehend angetrieben wird. Bei dem dargestellten Beispiel ist es erforderlich, daß das Sonnenrad zweimal so viel Zähne wie ein Planetenrad aufweist, um zu bewirken, daß die resultierende Bewegung zweier vollständiger Kurbelzyklen die Hauptwelle um eine volle Umdrehung dreht.
Zusätzlich zu Abwandlungen, die andere Zalinradanordnungen und andere Wellenfortsatzmittel aufweisen, ist es möglich, Maschinen gemäß der vorliegenden Erfindung zu konstruieren, die Ketteii- und Kettenräder oder Zeitsteuerzahnräder und Riemen anstelle von Zahnrädern aufweisen. Tatsächlich ist jedes positive Bewegungsübertragungsmittel denkbar zur Verwendung bei bestimmten Anwendungen.
Bei jedem Motortyp oder jeder Pumpenanordnung, wie sie die vorliegende Erfindung vorsieht, muß ein Fluid durch eine Einlaßöffnung in den Bereich der Arbeitskammer eingeführt und durch eine Auslaßöffnung wieder abgegeben werden. Diese Öffnungen können Öffnungen durch die Wände eines Gehäuses von einfacher oder komplexer Form sein. Sie können mit irgendeiner Vorrichtung zur Erzeugung des gewählten Fluidzustandes bei einem gegebenen Uetriebszustand und zur Bewegung des Fluids in und aus einer Öffnung der Motorausnehmung verbunden sein. in allen Fällen sind die Einlaßöffnungen und die Auslaßöffnungen in Umfangs-richtung voneinander mit Abstand angeordnet, wobei die Einlaßöffnung in Drehrichtung vor der Auslaßöffnung angeordnet ist. In einigen Fällen kann mehr als eine Einlaßöffnung und mehr als eine Auslaßöffnung vorgesehen sein. In anderen Fällen können Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen an verschiedenen Umfangsstellen um die Ausnehmung wiederholt angeordnet sein.
Wie immer auch die Anordnung der Öffnungen erfolgt, ist es oft wünschenswert, daß eine Öffnung in Umfangsrichtung einstellbar ist, um die Wirkung des zeillichen Ablaufs des Motors zu steuern. Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltung weisen die zylindrischen Wandteile 12 und 14 keinen gleichen Durchmesser auf, sondern es sind zwei Durchmesserabschnitte vorgesehen, wobei der größere neben den Flanschen 12b und 14b und angrenzerrian den Trennring 20 angeordnet ist. Der Trennring selbst weist vorzugsweise denselben Innendúrchmesser auf wie die Durchmesserabschnitte geringeren Durchmessers. Der Abschnitt mit größerem Durchmesser ist vorgesehen, um jeweils dichte Ringkanäle 78 und 80 aufzunehmen. Die Ringkanäle 78 und80 sind identisch und schaffen nach außen gewandte Kanäle mit U-förmigem Querschnitt, wie beispielsweise in Fig. 2 zu sehen ist. Die innere Fläche des Bodens der Kanäle ist zylindrisch und von gleichem Durchmeser wie der Abschnitt geringerem Durchmessers der Zylinderwände 12 und 14, und die Ringkanäle sind vorzugsweise angepaßt, um dicht gegen die Schulter am Ende des Abschnittes mit geringerem Durchmesser, die als Anschlag dient, angepaßt zu werden. Die Kanäle erstrecken sich axial bis zum Trennring 20, so daß bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung der ganze Aufbau eine Ausnehmung 22 mit einem glatten, ununterbrochenen Durchmesser über zumindest die Breite der Arbeitskammern bildet. Eine Einlaßöffnung 78a in die Arbeitskammern ist durch den Boden des Kanals 78 hindurchgeführt, wie beispiels weise in Fig. 3 zu sehen ist. Eix Auslaßöffnung 80a ist in Umfangsrichtung von der Einlaßöffnung 78a beabstandet zu sehen.
Jede dieser Öffnungen steht jeweils über ihre Kanäle mit einer Öffnung durch die zylindrischen Gehäuseabschnitte 12 oder 14 in Verbindung. Ueispielsweise erstreckt sich durch die zylindrische Gehäusewand 12 eine mit einem Gewinde versehene Öffnung 82, die eine Gewindemutter 84 aufnimmt, die ein Rohr 86 hält, das mit der Fluidversorgung (nicht dargestellt) in Verbindung steht. In ähnlicher Weise nimmt eine, mit einem Gewinde versehene, Auslaßöffnung vom Kanal 80 durch die zylindrische Gehäusewand 14 eine Gewindemutter 90 auf, die das Rohr 92 an ihrem Platz hält, welches seinerseits zu geeigneten (nicht dargestellten) Auspuffeinrichtungen führt. Durch sorgfältige Konstruktion kann der in einigen Teilen komplizierte Aufbau wahrscheinlich stark vereinfacht werden.
Der Zweck der mit den Umfangskanälen, die Öffnungen in und aus den Arbeitskammern schaffen, verfolgt wird, ist es, die Öffnungen 78a und 80a einstellbar zu machen. Dies kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, bei der hietzoffenbarten Ausgestaltung weist jedoch jeder der Kanäle einen Zahnring 78b, 80b an der äußeren Seitenwand auf, der sich axial und im wesentlichen achsparallel nach außen erstreckt, um eine Zahnstange zu bilden. Zusammenwirkend mit der Zahnstange 78 ist ein Ritzel 94 vorgesehen, das von einer sich bezüglich der zylindrischen Gehäusewand 12 radial erstreckenden Welle 96 getragen und gedreht wird, so daß die Ritzelzähne mit der Zahnstange in Eingriff sind. Ein ähnlich angeordnetes Ritzel 98 wird von der Welle 99 gedreht und steht mit den Zahnstangenzähnen 80b in Eingriff und treibt diese an. In jedem Falle treibt die Drehung der Ritzel 94, 98 die Zahnstangen 78b, 80b an und bewirkt eine Drehung der Kanäle 78, 80 bezüglich des Gehäuses, an dem es dicht gehalten wird. Diese Drehbewegung ermöglicht ein Einstellen der Öffnungen 78a, 80a in eine für die jeweilige Anwendung vorteilhafte Stellung am Umfang.
Da die Öffnungen von Dichtelementen an den äußeren Kanbn der beweglichen Wandteile durchquert werden, ist es manchmal vorteilhaft, ihnen eine glatte, längliche, nicht runde Form zu geben, wie in Fig. 4, um die Abnutzung möglichst gering zu halten.
Es ist klar, daß die gewählte Öffnungsgröße uncl Form von der gegebenen Konstruktion abhängt und, falls dies wünschenswert ist, DUsen- oder andere Öffnungsänderungen oder Zusätze zu den Öffnungen verwendet werden können. Ventile können in verschiedenen Gestalten und Formen in Verbindung mit den Öffnungen verwendet werden, falls dies bei einer bestimmten Anwendung erforderlich ist, obwohl derartige Ventile vorzugsweise und vorteilhaft nicht verwendet werden. Es ist auch ersichtlich, daß die Ringkanäle, obwohl sie besonders vorteilhaft sind, nicht in einer Form vorgesehen sein brauchen, in der sie eine Einstellung über 3600 ermöglichen. Sehr oft braucht nirein kleiner Umfangsausschnitt abgedeckt zu werden. Ein Ringsegment in Kanalform und mit geschlossenen Enden, das mit geeigneten Dichtelementen versehen ist, kann anstelle des vollständigen Ringes vorgesehen sein. Nicht bogenfhirmige bewegliche Elemente können gleichfalls bei bestimmten Anwendungen verwendet werden und die Einrichtung zum Bewegen der verschiedenen Öffnungen kann beträchtlich abgewandelt werden. Es ist ein wesentlicher Vorteil, wenn die Öffnungen so angeordnet sind, daß sie von Hand oder automa tisch von außen bewegt werden können, wodurch ein Auseinandernehmen der Maschine zum Verändern des zeitlichen Ablaufes nicht erforderlich ist. Durch die Zähne werden die Kanäle auch in einer einmal vorgewählten Stellung gehalten. Wenn jedoch eine Einstelleinrichtung keine Zähne aufweist, müssen getrennte Anschlagmittel verwendet werden, um die Öffnungen in der vorgewählten Stellung zu halten.
Andere Einstelleinrichtungen für die Öffnungsstellungen ohne Demontage kommen in Frage, da die einfache Möglichkeit besteht, die Stellung der Öffnung zu verändern, indem das die Öffnung tragende Teil beispielsweise durch Demontage gelöst und wieder montiert wird, wodurcii das Teil in der neugewählten Stellung verriegelt wird.
Das Diagramm der Fig. 6 ist als Hilfe zum Verständnis der Kraft-und Bewegungsübertragung der Vorrichtung vorgesehen. Die ausgezogenen Radial- oder Durchmesserlinien durch die Achse in acht gleichen Winkelintervallen stellen vorgewählte Stellungen der jeweiligen Arme 42 und 44 dar, und die Kreise entlang gleicher Radii von der Achse 28 stellen aufeinanderfolgende Stellungen jeder der Räderwellen 50a, 50b, 52a und 52b dar.
Es ist ersichtlich, daß die Ansicht in Wirklichkeit eine axiale Ansicht ähnlich der Fig. 2 darstellt, oder genauer, eine Projektion auf eine gemeinsame Ebene entlang der Achse, die die Stellung der Bolzen und der sich von der Welle erstreckenden Arme überlagert in der gemeinsamen Ebene zeigt. Da die Ritzelwellen alle auf demselben Radius liegen, ist ihr Zusammenfallen in der Projektion verständlich. Da die Arme 4!l und 42 in Wirklichkeit 900 außer Phase zueinander sind, ist es auch verständlich, daß die Stellungen ihrer Kurbelbolzen 66a und 66b für den Arm 44 und 70a und 70b für den Arm 42 verschieden sind.
Da die Bolzen 66a und 66b denselben Weg durchlaufen, der durch die ausgezogene Linie dargestellt ist, bezeichnet eine gemeinsame Bezeichnung 66 den Weg in ausgezogenen Linien, einschließlich der acht bezeichneten aufeinanderfolgenden Bolzenstellungen.
In ähnlicher Weise wird eine gemeinsame Bezeichnung 70 für den in gestrichelten Linien dargestellten Weg der Kurbelbolzen 70a oder 70b verwendet. Betrachtet man beispielsweise den Kurbelbolzenweg 66, so kann man sehen, daß bei einer vollen Drehung der Welle 28 sich der Kurbelbolzen 66 von einem maximalen Radius in Reihe mit seinem Arm zu einem minimalen Radius in Reihe mit der Rückseite aeines Armes zu einem maximalen Radius und zurück zu einem minimalen Radius bewegt. Die Änderung des Radius entspricht natürlich zweimal der Länge des Kurbelarmes.
Es ist auch festzutellen, daß in der mittleren dargestellten Stellung der Kurbelbolzen denselben Radius erreicht wie die Räderwelle, jedoch auf einer Seit ohm die volle Länge des Kurbelarmes abgesetzt ist, wodurch sich ein Bewegungsmuster ergibt,wie es in der Figur in ausgezogenen Linien dargestellt ist.
l)asse.be gilt für den hurbelbolzenweg 70.
Wenn man berücksichtigt, daß die beweglichen Wände wirksam mit den Kurbelbolzen 66 und 70 verbunden sind, was ihre Umfangsstellung anbelangt, so ist es möglich, sich von den Stellungen der beweglichen Wände bezüglich der Arme 42 und 44 ein Bild zu machen. Man kann sich daher vorstellen, daß die Wände von Stellungen, die eine Kurbellänge vor den sich von der Welle erstreckenden Armen 44 und 46 liegt, zu Stellunge, die eine Kurbellänge hinter den Armen liegt und wieder zurückbewegt werden. Bei jeder Drehung der Welle 28 treten zwei volle Schwingungen auf. Die Wände, die mit einem Arm verbunden sind, bewegen sich entgegengesetzt zu den Wänden, die mit dem anderen Arm verbunden sind, wobei die Arme 900 außer Phase sind. Dies bewirkt eine Erscheinung, wonach die Wände abwechselnd gegeneinander und weg voneinander bewegt werden, wodurch die Größe der Kammer zwischen benachbarten Wänden zunächst zu- und dann abnimmt.
In bestimmten Teilen des Bewegungsweges ist die Wandbewegung bezüglich der Bewegung des Armes schnell und in anderen Teilen ist die Wandbewegung bezüglich degArmbewegung langsam.
Die sich orgebende Wirkung ist, daß die Bewegung der beweglichen Wände zu bestimmten Zeiten nahezu unterbrochen wird und zu anderen Zeiten, in denen die zu durchlaufende Entfernung größer als der Abstand ist, der von der Räderwelle durchlaufen wird, beschleunigt wird. Zweimal pro Umdrehung erreichen der Kurbelbolzen und seine Wände eine Minimal-gescllwindigkeit und stehen beinahe still, wenn der Kurbelbolzen seine Richtung wechselt. Wenn die Wand in einer dieser Stellungen geringster Geschwindigkeit ist, ist zu beobachten, daß die Bewegung des Kurbelbolzens vorwiegend radial erfolgt un: dadurch nur eine relativ kleine Kraftübertragung erfolgt. Andererseits kann in der entgegengesetzten Situation, in der die Hauptbewegungskomponente des Bolzens mit der Wand zusammenfällt, eine direkte Kraftübertragurgerfolgen, obwohl die Bewegung des armes effektiv geringer sein kann. Das Bewegungsmuster ist abhängig von den Rädern, den Abmessungen der Kurbel, der Schlitz~ form und der relativen Anordnung der sich von der Welle erstrekkenden Arme, und ist für ein bestimmtes System vorgegeben.
Die funktionelle Anwendung der vorgegebenen Bewegung und der relativen Anordnung der beweglichen Wände, sowie der veränderliche Ablauf dieser Bewegung, ist eine Grundüberlegung bei der Konstruktion eines gegebenen Motors oder einer Pumpe für einen bestimmten Anwendungstyp. Beispielsweise können durch Änderung der geraden radialen Schlitze Änderungen des Bewegung musters erzielt werden, die sehr vorteilhaft bei einer bestimmt ten Anwendung sein können.
Der bisher beschriebene Aufbau kann für eine Vielzahl von Motoren und Pumpentypen verwendet werden. Die verschiedenen Anwendungen würden natürlich eine Verwendung verschiedener Fluidtypen erforderlich machen, sowie unterschiedlicher Einwirkungen des Fluids auf den Aufbau, was zu verschiedenen Stellungen der Einlaß- und Auslaßöffnungen führt und möglichen Änderungen der Gestaltung der Öffnungen. Zusätzlich würde die bei der Maschine verwendete lilfsausrüstung sich natürlich von einer Situation zur anderen sehr ändern.
Der Aufbau war zuerst als interner Verbrennungsmotor gedacht.
Bei dieser Anwendung ist das Fluid gewöhnlich ein verbrennbarer Dampf, der aus einer Mischung aus Luft und Brennstoffteilchen, wie verdampftem Benzoin, bestelit. Dieses Fluid kann der Einlaßöffnung des Motors in einer Weise und unter Verwendung einer Ausrüstung zugeführt werden, wie es herkömmlichbei internen Verbrennungsmotoren für Automobile erfolgt. Das heißt, der Brennstoff kann auf die gleiche Weise einem Vergaser zugeführt werden, indem er miteirr vorbestimmten Luftmenge gemischt wird und der einen Zugang oder eine Zuleitung zur Einlaßöffnung schafft.
Die Anordnung der Einlaßöffnung ist bei einem internen Verbrennungsmotor von Wichtigkeit, weshalb die Einstellbarkeit der Öffnung bei dieser Anwendung sehr wichtig ist. Allgemein gesagt muß das Einführen der Luft/Gasmischung zu einer Zeit erfolgen, in der die beweglichen Wände der Arbeitskammern auseinandergehen, so daß die Kammer vergrößert wird, wodurch ein Unterdruck erzeugt wird, der den Brennstoff in die Arbeitskammer saugt.
Die Fig. 7A bis 7F stellen verschiedene Stufen eines Vier-llub-Zyklusses bei einem internen Verbrennungsmotor vom Otto-Zyklustyp dar, wobei Zündmittel, wie eine Zündkerze 100 verwendet werden, um eine Explosion des Brennstoffes, (d.h. Luft und Benzinmischung) innerhalb der begrenzenden Wände zur Explosion zu bringen, um die Wände auseinander zu treiben und dadurch die erforderliche Kraft zu erzeugen, um die Welle über die Kupplung anzutreiben, wie vorstehend erläutert ist.
Bezugnehmend auf die Fig. 7A in dem dargestellten Diagramm ist die Ansicht ähnlich der in Fig. 3 gezeigten. Wcihrend in diesen diagrammartigen Darstellungen die beweglichen Wände mit A, X, C und D bezeichnet sind, können die Wände, die beispielsweiso den in Fig. 3 dargestellten Wänden entspreche:' folgende sein: Die bewegliche Wand 36 entspricht der Wand A; die bewegliche Wand 32 der Wand B; die bewegliche Wand 38 der Wand C; die bewegliche Wand 34 der Wand D. Diese Diagramme werden hier benutzt, um die Wirkungen zu beschreiben, die zwischen den beweglichen Wänden A und B im Laufe einer Drehung auftreten, wobei der Raum zwischen jeder der beweglichen Wände genau dieselbe Reihenfolge durchläuft, jedoch in verschiedener Phase. Die Wirkung des Motors und der Übertragungseinrichtung macht vier in den verschiedenen Arbeitskammern gleichzeitig auftretende Prozesse möglich, deren jeder gegenüber der vorhergehenden Kammer um 900 verzögert ist.
Wenn man zunächst Fig. 7A betrachtet, so wird aus dieser ersichtlich, daß die bewegliche Wand A an der Einlaßöffnung 68a vorbeiläuft, wobei diese Öffnung zur Arbeitskammer zwischen den Wänden A und B geöffnet ist. Der zeitliche Ablauf der Wandbewegung ist so vorgesehen, daß beim Vorbeilaufen der Wand A an der Einlaßöffnung 6t,a diese schneller läuft als die Wand B, so daß die Kammer expandiert. Diese Expansion ihrerseits schafft einen Unterdruck, der Brennstoff iii den sich dauernd vergrößernden Raum saugt, wie in Fig. 7B dargestellt ist. Zuletzt müssen die Wände beginnen, sich wieder aufeinander zu zu bewegen,und die Wand B bewegt sich über die Einlaßöffnung 68a, um sie abzudichten, wie in Fig. 7C dargestellt ist, bevor die Verdichtung durch schnelle Bewegung der Wand B gegen die Wand A beginnt, um den Brennstoff in der Verdichtungsphase des Vier-Zyklus-Programmes zu verdichten. Wenn die Verdichtung beendet ist, oder ungefähr beendet ist, wie in Fig. 7D zu sehen ist, läuft die Kammer an der Zündkerze 100 vorbei, die gezündet wird.
Der genaue Zündzeitpunkt kann wie bei anderen Motoren dieses Typs entweder unmittelbar bevor oder kurz nach dem Zeitpunkt erfolgen, in dem die Arbeitskammer zwischen den Wänden A und B die geringste Größe hat.
Durch das Zünden der Zündkerze 100 wird die Explosion des Brennstoffes bewirkt, der die Wand A von der Wand B wegtreibt, da die Wirkung der Zahnräder und die Stellungen der Kurbelbolzen an diesem Punkt eine freie Bewegung der Wand A, nicht jedoch der Wand B ermöglichen. Die Stellung des Kurbelbolzens md des Kurbelarmes bezüglich der angetriebenen beweglichen Wand A in dieser Stellung ist so, daß die Explosionskraft den Arm 46 antreibt, wodurch wirksam die Kraft direkt über die Bolzen- und Kurbelverbindungen übertragen wird, und nicht über die Zahnräder. Bevor die Stellung der Figur 7E erreicht wird, ist die meiste Kraft von der Wand A auf den Armen 42 übertragen uiddie Wand B ist, wie dargestellt, in einer Stellung, in der sie ihrerseits die Kraft über den Arm 44 auf die Welle gberträgt. Wie in Fig. 7F zu sehen ist, beginnt die Wand B, nachdem die Wand A an der Auslaßöffnung vorüber ist und diese frei ist, sich der Wand A anzunähern, wodurch die Arbeitskammer verkleinert wird und die Verbrennungsgase durch die Auslaßöffnung 70 A herausgedrückt werden. Die Auslaßöffnung kann natürlfli mit einem Abgassystem verbunden sein, ähnlididem, wie es bei Automobilen oder anderen internen Verbrennungsmotorsystemen verwendet wird.
Dem dargestellten Zyklus folgend, wird derselbe Zyklus wiederholt. Wie vorstehend beschrieben, sind natürlich vier Arbeitskammern vorhanden, die den Zylindern eines herkömmlichen internen Verbrennungsmotors entsprechen, und die jede denselben Zyklus, jedoch in 900-Intervallen durchlaufen. Die für die Kammer zwischen den Wänden A und B beschriebene Bewegung wiederholt sich aufeinanderfolgend für B und C, C und D, und D und E, wobei jede dieser Arbeitskammern dieselben Stellungen bezüglich der ElnlaßöffnuMh der Zündeinrichtung und der Auslaßöffnung einnehmen. So wird zu vier verschiedenen Zeitpunkten bei jeder Drehung der Weile 28 von jeder der vier Wände aufeinanderfolgend eine Kraft auf die Welle übertragen, wenn sie von der Explosion angetrieben wird. Zu allen anderen Zeiten werden die Wände von einem Teil der Kraft, die über das Zahnradsystem in das System zurückgeführt wird, bewegt.
Die Zündkerze 100 kann in der Ausnehmung am Trennring 20 oder von einem anderen Teil des Gehäuses 10, bezüglich dem die Einlaß- und Auslaßöffnungen bewegliche sind, getragen werden.
Die Zündkerze sollte, wo immer sie auch gehalten ist, von der zylindrischen Oberfläche der Ausnehmung zurückgesetzt sein, um ein Aufeinandertreffen mit den beweglichen Wänden oder anderen Teilen des rotors oder seiner Dichtelemente zu verhindern.
Elektrische Zündmittel eines geeigneten bekannten Typs können verwendet werden, um die Zündkerze zu zünden.
Die Konstruktionsdetails hängen von der Anwendung ab. Der Motor kann sowohl für Kompressionszündung als auch für Funkenzündung konstruiert sein. Ein geeigneter Diesel-Zyklus kann verwendet werden. Die Konstruktion endes ZweitaktsysteIs verlangt geeignete Spültechniken.
Die Figuren 8A und 8B zeigen einen Motor desselben Aulaues, mit Einlaß- und Auslaßöffnungen, bei dem jedoch keine Zündeinrichtungen verwendet werden. Da hierbei keine Verdichtung und Zündung des Brennstoffes erforderlich ist, weist dieses System nur zwei Takte auf. Das Einführen des Fluids, das, wenn es möglich ist, die Wände auseinandertreibt, und das Abführen des Fluids nach dem Auseinandertreibeii der Wände, wenn diese wieder einander angenähert werden, um-faßt die beiden einzig benötigten Takte. Wie in den Fig. 8A und 8B zu sehen ist, ermöglicht ein derartiges Zweitaktsystem mit der dargestellten Rotorkonstruktion ein Verdoppeln der Takte oder zwei volle Zweitakte.
Wenn der Motor als Dampfmotor verwendet wird, kann die Einlaßöffnung ungefähr in derselben Stellung vorgesehen sein.
Wenn die bewegliche Wand A an der Öffnung 102 vorbeiläuft, kann Dampf in die Arbeitskammer zwischen den Wänden A und B eintreten. Die im Dampf enthaltene Energie bewirkt ein Expandieren des Dampfes und treibt damit die Wände A und B auseinander. Wenn die Wand B die Einlaßöffnung abschließt, kann jedoch kein weiterer Dampf eindringen. Kurz danach gibt dz wand A die Auslaßöffnung 104 frei, die mit einem System zum Abgeben von Dampf in die Atmosphäre verbunden sein kann. Wenn die Wand B zur Wand A hin aufschließt, treibt sie den Dampf aus der Kammer. Kurz danach läuft die Wand A an der Einlaßöffnung 106 vorbei und gibt sie zur Arbeitskammer zwischen den Wänden A und B hin frei.
Wiederum wird durch den Einlaß des Dampfes in die Kammer und den Zusatz von Dampf wie auch durch die Expansion des wirksamen Dampfes die Wand A von der Wand B weggetrieben.
Während des letzten Teils der Periode größter Expansion ist die Einlaßöffnung geschlossen. Inzwischen ist die Auslaß- Inzwischen ist die Auslaßöffnung 108 durch Vorbeilaufen der Wand A geöffnet, so daß der Dampf herausgedrückt werden kann, wenn die Wand 13 sich der Wand A nähert. Der Zyklus wird wiederum wiederholt.
Obwohl Dampf ein kompressibles Fluid ist, ist für den Fachmann ersichtlich, daß die Maschine ohne Zündeinrichtungen nicht auf Dampfmaschinen beschränkt ist, sondern auch inkompressible Fluids' wie Wasser oder Öl, verwendet werden können. In derartigen Fällen wird der von Pumpen oder anderen Einrichtungen erzeugte Druck dazu benutzt, um das Fluid unter Druck zuzuführen, wodurch infolge der Inkompressibilität des Fluids die Wände zwischen die es geführt wird, auseinandergetrieben werden.
Wiederum wird bei zur Atmosphäre hin freigegebenem Auslaß die Kammer durch die Bewegung der Kammerwände gegeneinander zusammengedrückt, wodurch das Fluid herausgedrückt wird.
Wieder kann ein zweiter voller Zyklus während der anderen Hälfte der Umdrehung wiederholt werden.
Natürlich kann die erfindungsgemäße Maschine anstelle als Motor auch als Meßpumpe verwendet werden. Wenn beispielsweise ein imkompressibles Fluid durch eine derartige Meßpumpe geleitet wird, wird sie einem Zyklus unbrworfen, ähnlich dem, wider bei der Verwendung der Maschine als MOtor beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß in diesem Falle die Welle nicht zum Antrieb, sondern lediglich als Meßmittel benutzt wird.
Die Geschwindigkeit der Wellendrehung ist bei diesem Beispiel direkt proportional zum Druck und ist ein Maß für das Volumen des Materials.
Das Abdichten der einzelnen Brennkammern gegeneinan<ler uns das Aufrechterhalten eines guten Dichtkontaktes zwischen der Ausnehmung undden beweglichen Wänden kann nach der bei Wankelmotoren und anderen Drehmaschinen bekannten Technologie erfolgen.
Diese Technologie kann, falls erforderlich, für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung angepaßt werden. Die größten Drehgeschwindigkeiten treten an der Übergangsfläche zwischen dem Motorblock und den Drehteilen auf, die sich gleichzeitig relatv zueinander bewegen, so daß die wesentlichsten Probleme mit der Wankeltechnik gelöst werden können. Fig. 9 zeigt beispielsweise eine bewegliche Wand 110, die an ihrer breiten bogenförmigen Außenfläche eine Anzahl von Dichtelementen 112a, 112b, 112c und 112d aufweist, vom Typ, wie sie durch die Wankeltechnik bekannt sind. Da die bewegliche Wand an ihrer Außenkante im Gegensatz zu der schmalen Kante bei Wankelmotoren breit ist, können, wie dargestellt, mehr Dichtelemente angeordnet werden, oder es können andere Techniken angewandt werden, um eine bessere Dichtung zu erzielen. Weniger ernte Probleme der relativen Bewegung treten natürlich zwischen den beweglichen Wandgruppen und der Welle und zwischen einem Satz beweglicher Wände und der anderen Randwand auf, aber die Schmier- und Dichtprobleme bleiben im Rahmen der bekannten Motortechnologie.
Bei Anwendungen, bei denen ein inkompressibles Fluid verwendet wird und die aui'tretende Wärme, verglichen mit internen Verbrennungsmotoren nicht groß ist, können die Materialien, die für die Teile gewählt werden, aus geschmolzenem Harz oder anderen Materialien bestehen, wie sie gewöhnlich in der Motortechnologie nicht verwendet werden.
In diesem Fall wird erfindungsgemäß in manchen Fällen die Verwendung eines integrierten Dichtelementes vorgesehen.
Fig. 10 zeigt eine solche Möglichkeit, wobei jede bewegliche Wand 114 aus einem iiarzmaterial gegossen ist, mit zumindest einem integralen Dichtelement 116, derart, daß dieses trotz der Aushärtung des Rests der beweglichen Wand 114 nachgiebig und flexibel bleibt. Das Dichtelement wird in der montierten Stellung federnd von einer unbeanspruchten, radial nach außen weisenden Stellung durch die Montage in eine Stellung gegen die Gehäusewand 10 gedrückt, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist. Die moderne Kunststofftechnologie ermöglicht ein Härten bestimmter Teile eines gegossenen oder gespritzten Körpers, wobei die anderen Teile flexibel bleiben. Die Dichtteil können aus flexiblen Teilen, und bei manchen Anwendungen aus dünnen flexiblen Bändern bestehen, die gebogen werden, um ein Dichbn zu bewirken, wie in Fig. 10 dargestellt ist, obwohl auch getrennte Dichtelemente wahlweise verwendet werden können.
Es wurden zahlreiche Abwandlungen der dargestellten und beschriebenen bevorzugten Ausgestaltung erörtert.
L e e r s e i t e

Claims

Rotationsmotor oder -pumpe P a t e n t a n s p r ü c h e-Rotationsmaschine mit einem Gehäuse, das eine zylindrische Ausnehmung aufweist, die durch die Wände der Ausnehmung bestimmt ist, einer Antriebswelle, die sich koaxial durch die zylindrische Ausnehmung erstreckt und die in Lagern, die eine Drehung ermöglichen, im Gehäuse, entlang der Achse der Ausnehmung gelagert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß eine gerade Anzahl nicht mit Durchgängen versehener beweglicher Wände (32, 34, 36, 38) sich zumindest zwischen der Welle (28) und der Wand (12, 14) der Ausnehmung (22) erstrecken, so daß die abwechselnden beweglichen Wände (32, 34) mechanisch verbunden sind, um in einer ersten Gruppe miteinander bewegt zu werden und die dazwischenliegenden beweglichen Wände (36, 38) mechanisch verbunden sind, um miteinander in einer zweiten Gruppe bewegt zu werden, daß die erste und zweite Gruppe der beweglichen Wände Dichtungsanordnungen (112a, 112b, 112c, 112d) aufweisen so daß die Räume zwischen den jeweiligen beweglichen Wänden (32, 34, 36, 38) Arbeitskammern bilden, die gegeneinander abgedichtet sind, daß getrennte Antriebskupplungseinrichtungen jeweils zwischen entsprechenden Punkten auf der ersten und zweiten Gruppe der beweglichen Wände (32, 34; 36, 38) vorgesehen sind, die von der Welle (28) radial mit Abstand angeordnet sind, und ein zugehöriger starrer radialer Fortsatz (44, 46) an der Welle (28) außerhalb der Arbeitskammern, wobei jede der Antriebskupplungseinrichtungen Mittel aufweist, die eine schwingende Hin- und Herbewegung der jeweiligen Gruppe bezüglich dem starren radialen Fortsatz (44, 46) ermöglicht und wobei Zeitsteuermittel mit jeder der Antriebskupplungseinrichtungen verbunden sind, um eine vorbestimmte Phasenabstimmung der Bewegung der beweglichen Wände (32, 34, 36, 38) relativ zueinander zu gewährleisten, so daß eine vollständige Anzahl von Schwingzyklen bei jeder vollen Drehung jeder beweglichen Wand erfolgt, wobei jede der Kupplungseinrichtungen so angeordnet ist, daß Außer-Phase-Bewegungen der beweglichen Wände (32, 34; 36, 38) angepaßt werden, so daß die schwingende Hin- und Herbewegung der beweglichen Wände (32, 34, 36, 38) die Übertragung der Drehbewegung auf die Welle (28) nicht behindert, und von den Wänden Energie direkt auf die Welle (28) übertragen wird, daß zumindest eine Einlaßöffnung (78a) durch das Gehäuse in der Wand der zylindrischen Ausnehmung (22) angeordnet ist, um die Zuführung eines Fluids in die aufeinanderfolgenden Arbeitskammern zu führen, wenn die Wände auseinanderbewegt werden, und daß zumindest eine Auslaßöffnung (80a) durch das Gehäuse in der Wand der zylindrischen Ausnehmung (22) angeordnet ist, so daß das Fluid aus den aufeinanderfolgenden Arbeitskammern abgeführt werden kann, wenn die Wände sich aufeinander zu bewegen.
2. Rotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallele Randwände (29, 30) in der Ausnehmung (22) angeordnet sind, die axial voneinander beabstandet sind und sich zur Wand der Ausnehmung erstrecken, die bezüglich der Antriebswelle (28) drehbar sind, jedoch von dieser mitgenommen werden und die zwischen sich die Grenzen der Arbeitskammern festlegen, daß die abwechsinden beweglichen Wände (32, 34) verbunden sind, um mit einer der Randwände (29, 30) bewegt zu werden und eine erste Gruppe bilden, und die dazwischenliegenden beweglichen Wände (36, 38) mit der anderen Randwand bewegt werden, um eine zweite Gruppe zu bilden, und daß das unbefestigte Ende jeder beweglichen Wand in Zeiten der Berührungmit der Randwand ist, mit der es sich nicht bewegt.
3. Rotationsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (78a) und die Auslaßöffnung (80a) eine Einrichtungen Block (10) aufweisen, mit der zumindest eine der Öffnungen bezüglich der zylindrischen Ausnehmung (22) in verschiedene Umfangsstellungen bewegbar ist.
4. Rot.ationsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Ausnehmung (22) ein Teil des Blockes (10) bildet, und zumindest einen zylindrischen Abschnitt (12, 14) bildet und zumindest einen abnehmbaren Endabschnitt (16, 18), durch den die Antriebswelle und der drehbare Aufbau als Ganzes in eine Betriebsstellung gebracht werden kann.
5. Rotationsmaschine nacii Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichartige Endabschnitte (16, 18) vorgesehen sind, die von einem zylindriscllen Teil (12, 14) abnehmbar sind, und die jeweils Lager (24, 26) und einen Teil der Kupplungsmittel tragen.
6. Rotationsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit Durchgängen versehenen beweglichen Wände (32, 34, 36, 38) im Umfangsquerschnitt im wesentlichen keilförmig sind und nach außen divergieren.
7. Rotationsmascliine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Wände (32, 34, 36, 38) zumindest an ihren äußeren Kanten Dichtmittel (112a, 112b, 112c, 112d) aufweisen.
8. Rotationsmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfacij-Dichtelemente (112a, 112b, 1?2c, 112d) an den äußeren Kanten jeder beweglichen and (32, 34, 36, 38) angeordnet sind.
9. Rotati<nsmaschine nach Anspruch 2, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Kupplungseinrichturg der eine schwingende Ilin- und Herbewegung ermöglicht, Zeitsteueieinrichtungen aufweist, die die schwingenden Hin- und Herbewegungen zeitlich genau steuern, so daß die Drehung gleichmäßig und im wesentlichen mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt.
10. Rotationsmaschine nach Anspruch 2, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kupplungen aus ähnlichen Kraft übertragenden und die Richtung wechselnden Elementen zwischen der Welle und jeder der Wandgruppen besteht, und Kurbeleinrichtungen (62a, 62b) zwischen dem starren radialen Fortsatz (44, 46) der Welle (28) und der Wandgruppe aufweist, sowie ein Übertragungsgleitelement (68a, 68b) in radialer Richtung in einem der Elemente, die durch die Kurbeleinrichtungen verbunden sind, wodurch eine relative schwingende Hin- und Herbewegung der beweglichen Wände (32. 34, 36, 38) bezüglich der Welle (28) ermöglicht wird.
11. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 2, 6, 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Fortsatz (44, 46) der Welle (28) und der beweglichen Wandgruppe ein Kurbelelement aufweist, mit parallelen Bolzenteilen (50a, 50b, 66a, 66b), die parallel zur Achse d Welle (28) verlaufen und über eine starre Verbindung verbunden sind, wobei einer der Bolzen (50a, 50b) drehbar in einem der verbundenen Elemente angeordnet ist, und der andere Bolzen (66a, 66b) sich in einem radialen Schlitz (74a, 74b) im anderen durch die Kurbel verbundenen Glied bewegt, so daß der eine Bolzenteil der Kurbel wirksam um die Achse des anderen Bolzenteils gedreht wird, um die schwingende Hin- und Herbewegung zu erzeugen.
12. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 2, 6, 7, 8, 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbar angeordnete Bolzenteil (66a, 66b) in dem starren radialen Fortsatz (44, 46) der Welle (28) angeordnet ist und der Schlitz (74a, 74b) in der beweglichen Wandgruppe vorgesehen ist.
13. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 2, 6, 7, 8 9, 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinrichtungen aus zumindest einem Planetenrad (54a, 54b, 56a, 56b) auf einem radialen Fortsatz (44, 46) der Antriebswelle (28) besteht und mit einem am Gehäuse stationär angeordneten Zahnrad (58) zusammenwirkt.
14. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 2, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (58) am Gehäuse ein Sonnenrad ist, um das die Planetenräder (54a, 54b, 56a, 56b) sich drehen.
15. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 2, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Planetenrädern (54a, 54b, 56a, 56b) vorgesehen ist, die an anderen radialen Fortsätzen der Welle (28) symmetrisch zu dieser und auf demselben Radius angednet sind, um mit dem Sonnenrad zu kämmen.
16. Rotationsmascliine nach einem der Ansprüche 2 oder 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Planetenradwellen (50a, 50b) auch ein Kurbelelement mit parallelen Bolzen (66a, 66b) trägt, die von den Planetenradwellen abgewandt sind, und die in einen Schlitz (74a, 74b) eingreifen, der eine radiale Komponente aufweist, in einem Element, das zumindest mit einer der beweglichen Wände (32, 34, 36, 38) gekuppelt ist.
17. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 2 oder 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Planetenradkuppelgruppen (54a, 62a, 68a; 54b, 62b, 68b) vorgesehen sind, die einander diametral gegenüberliegend am selben Ende der beweglichen Wände an der Welle (28) angeordnet sind und in Teile derselben beweglichen Wandgruppe eingreifen.
18. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 2 oder 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel der Kupplungseinrichtung einen Antriebsbolzen (66a, 66b) aufweist, der abliegend von einer Trägerwelle (50a, 50bX die vom Arm gehalten wird, angeordnet ist, wobei in bestimmten Stellungen eine Kraft direkt von der beweglichen Wandgruppe über die Kurbel auf den Arm übertragen wird.
13. RoLationsmaschine nach einem der Ansprüche 2 oder 6 bis 10 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Welle (50a, 50b) in dem Arm mit Zeitsteuereinrichtungen verbunde ist, die im wesentlichen den Grad der Bewegung der Welle (28) bestimmen und Widerstände, die einer Kraft ermöglichen, den Arm schneller zu drehen, als die Zeitsteuerung es ermöglicht.
20. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 2, 6 bis 10, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinrichtungen Zahnräder sind, einschließlich eines Planetenrades (54a, 54b, 56a, 56b) auf der drehbaren Kurbelwelle (50a, 50b) und ein Zahnrad (58), das am Gehäuse angebracht ist.
21. Rotationsmasclline nach einem der Ansprüche 2, 6 bis 10, 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnverhältnis so festgelegt ist, daß eine gerade Anzahl voller Hin- und Herbewegungen der beweglichen Wände (32, 34, 36, 38) bezüglich der zylindrischen Antriebswelle bei jeder Drehung der Welle (28) erfolgt.
22. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 2, 6 bis 10 oder 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Fortsätze (44, 46) der Antriebswelle (28) sich diametral in entgegengesetzte Richtungen von der Welle (28) erstrekken und zwei identische Planetenradwellen bilden, deren jede identische Planetenräder (54a, 54b, 56a, 5öb) auf demselben Radius bezüglich der Achse trägt, und deren jede eine identische Kurbel bildet, um eine identische Bewegung der Randwände (29, 30) und der zugehörigen beweglichen Wände (32, 34, 36, 38) zu erzeugen.
23. Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 2, 6 bis 10, oder 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kurbel, die jede Wandgruppe verbindet, eine Planetenradwelle (5war 50b) aufweist, daß zwei bewegliche Wände (32, 34, 36, 38) mit jeder Randwand (29, 30) verbunden sind, um mit ihrer Wandgruppe bewegt zu werden, und daß die Kupplungseinrichtungen für jede der Wandgruppen um 900 außer Phase zueinander sind, uaijede zwei volle hin- und hergehende Schwingbewegungen ihrer jeweiligen beweglichen Wände bei jeder Drehung der Welle (28) erzeugt.