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Drehkolbenmotor mit umlaufenden
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Arbeitsrotoren Die Erfindung bezieht sioh auf einen Drehkolbenmotor
mit gegenläufig umlaufenden Arbeitsrotoren,welche fest auf den sie tragenden Drehachsen
sitzen und mit Kämmen versehen sind,die beim Umlauf Kammern bilden Solohe Drehkolbenmotoren
sind an sioh sohon in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.So offenbart die Deutsche
Offenlegungsschrift 2 o57 475 eine Brennkraftmaschine mit zusammenarbeitenden um
laufenden Arbeitsrädern,die fest auf den sie tragenden Achsen angeordnet sind und
jedes Arbeitsrad eine Anzahl Sohaufeln besitzt,die die Form von Zykloiden haben
und an den den Drehachsen abgekehrten Enden unter einem bestimmten Mindestabstand
an der Innenwand des Gehäuses vorbeilaufen.Die Schaufeln der Arbeitsräder bilden
bei deren Umlauf Kammern, die ein veränderliches Fassungsvermögen haben.Die Arbeitsräder
sind mit zwei Zahnrädern gekuppelt,die weiderum mit zwei anderen Zahnrädern zusammenarbeiten,wobei
letztere über Lenker mittels Stellstifte einstellbar sind Eine weitere Ausführungsform
einer Rotations-Brennkraftmaschine offenbart die Deutsche Offenlegungsschrift 1
526 416,bei der unter
anderem die Anzahl der Klemme und Nuten des
primären Motors kleiner als die Anzahl der Kämme und Nuten des sekundären Rotors
sind und hierbei der Durchmesser des sekundären Rotors um so viel kleiner als der
Wölzkreisdurchmesser des Rotors ist,daß keien Zeile des Profils der Nuten in Umfangsrichtung
breiter sind ale em Umfang des sekundären Rotors, womit die Umfangsbreite seiner
Scheitelkämme bei einer gegebenen Kombination von Anzahl der Kämme und Nuten in
einem Paar zusammenwirkender Rotoren möglichst klein gehalten wird.
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Nun hat aber die Praxis gezeigt,daß diese Art von Drehkolbenmotoren
fertigungstechnisch nooh einen zu hohen Aufwand im Hinblick auf den Wirkungsgrad
erfordert.Auch sind die Absichtungsprobleme nooh nioht optimal gelöst.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Drehkolbenmotor
zu schaffen,der nicht nur eine Verbesserung der vorgenannten Nachteile bringt,sondern
bei dem eine absolut kontinuierliohe Verdichtung und Expansion erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst,daß bei einem Drehkolbenmotor der
eingangs genannten Art,die Arbeitsrotoren zueinander eine solche Zahnform aufweisen,daß
der Kopfkreis gleichzeitig der Teilkreis des Hauptrotors ist,der am Fußkreis des
Nebenrotors abrollt bzw. diesem entspricht.
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Die damit erreichte kontinuierliohe Verdiohtung und Irpansion führt
zu einer wesentlichen Erhöhung des Wirkungsgrades der Masohine sowie zu einer nioht
unbeträchtlichen Kraftstorfersparnise Hier kommen die unbestreitbaren Vorteile der
Drehkolbenmotoren voll zur Geltung,ohne de? deren Nachteile wesentlichen Einfluß
gewinnen.
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Die erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel beachrieben und erlnutert;weitere
Maßnahmen und Vorteile der Erfindung sind in den Ansprüchen
und
der Besohreibung niedergelegtODas abgehandelte Ausführungsbeispiel ist in der Zeiohnung
sohematisoh dargestellt.Es zeigen Fig.1 einen Querschnitt duroh das Motorgehäuse
ir der Arbeitsstellung 1, Fig.2 einen Querschnitt duroh das Motorgehäuse in der
Arbeit so stellung 2, Fig.3 einen Quersohnitt duroh das Motorgehäuse in der Arbeitsstellung
3, Fig.4 einen Querschnitt duroh das Motorgehäuse in der Abreitsstellung 4, Fig.5
einen Querschnitt duroh das Motorgehäuse in der Arbeitsstellung 5, Fig.6 einen Querschnitt
duroh das Motorgehäuse in der Arbeitsstellung 6, Fig.7 einen Querschnitt duroh das
Motorgehäuse in der Arbeitsstellung 7 Der Drehkolbenmotor nach dem anschließend
beschriebenen Ausführungsbeispiel weist in einem Gehäuse io zwei Arbeitsrotore 13,14
auf, die miteinander in an sich bekannter Weise über ein Zahnradpaar so gekuppelt
sind,daß die Arbeitsrotoren sioh zueinander gegenläufig drehen, aber eine Reibung
zwischen Kamm 16 und Kamm 17 nicht# stattfindet.
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Die Rotoren sitzen auf den Wellen 11,12,wobei der Hauptrotor 13 auf
der Welle ii gegenüber dem Nebenrotor 14 auf der Welle 12 einen kleineren
Durohmesser
aufweist.Die Komme 16 und 17 greifen während des Arbeitsprozesses nahezu berührungslos
ineinander ein und bilden so Kammern 18 mit veränderlichem Volumen0 Zwischen dem
Gehäuseinnenraum des Hauptrotors 13 und demjenigen des Nebenrotore 14 sind sogenannte
Auseleiohskanäle 21 angeordnet,die den Druckausgleich in der Kompressions-und der
Expasionszone bewerkstelligen.Im Bereich des kleinsten Kammervolumens 18 ist die
Zündkerze bzw. die Einspritzdüse und die Glühkerze 15 angeordnet, je naohdem,ob
der Motor als Otto-Motor oder als Dieselmotor konzipiert ist.Das Gehäuse 10 weist
ferner die üblichen Kanäle 19 für die Abfuhr bzw.den Ausstoß der verbrauohten Gase
und Öffnungen 20 für die Brennstoff-oder Luftzufuhr auf0 Sowohl der hauptrotor 13
als auch der Nebenrotor 14 sind an allen kritisohen Berührungsflächen - also insbesondere
an den Stirnflächen und den sogenannten Abwälzflächen - mit Diohtelementen 23 versehen,
die in Nuten 22 oder ähnlichen Vertiefungen bzw. Halterungen angeordnet sind.Die
Zeichnungen zeigen eine Ausführungsform mit einem federndem Element in schematischer
Darstellung. Es können selbstverständlich auch andere Maßnahmen zur Absichtung getroffen
werden.
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An den Flankenkanten 24 des Mauptrotors 13 sind ebenfalls federnde
Dichtelemente 25 angeordnetsdie dafür Sorge tragen, daß die Expasionskamner völlig
abgedichtet ist.Der Verschleiß dieser Elemente ist relativ gering, da sie kaum einer
Reibung unterworfen sind.
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Der Hauptrotor 13 setzt sich vorzugsweise aus 3,4 oder 5 Zellen 18
bzw, einen 16 zusammen,denen zwei,drei oder vier Kämme 17 des Nebenrotors angeordnet
sind.Demgemäß wird das außerhalb des Arbeitsgehäuses liegende 7ahnrdapaar (nicht
gezeichnet ) ,das die beiden Wellen 11,12 der Arbeiterotoren 13s14 verbindet,mit
einem Übersetzungsverhältnis 2 t 3 g 3 2 4 3 oder 4 t 5 ausgestattet sein.
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Die Zahnform naoh der E4rfindung stellt den Hauptvorteil gegenüber
allen bisher bekannten Rotationsmotoren mit zwei Rotoren dar'denn duroh ihre Ausgestaltung
entfällt der Vorverdiohtungsraum mit seiner erhebliohen Blindleistung'die als Verl##t
anzusehen ist, und der hohe Verlust duroh den Druckabfall beim Öffnen der Zellen
zum Nachexpansionsraum hin TRITT ebenfalls nicht auf. Bei der Erfindung wird eine
absolut kontinuierliche und weitestgehend verlust lose Verdiohtung und Expansion
erreicht0 Durch die Anordnung der Druckausgleichskanäle 21 wird eine Verlängerung
der Eypansionszone erreicht,wodurch die Gase erst bei geringem Druck auspuffen.Tn
anderen Fall dienen sie in der Kompressicnszone dazu,durch Druckausgleich die Blindleistung
zu verhindernO Die Figuren 1 bis 7 zeigen einzelne Arbeitsstellungen des erfindungsgemäßen
Motors.Hierbei entsprioht die Fig.1 der Rotorstellung am unteren Totpunkt,in dem
der Spülvorgang dem Ende zu gehtO Die Fig02 zeigt die Stellung beim Ende des Auspufftaktes
und der weiteren Frischladung.
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In Fig.3 ist das Ende der Frischladung und der 3eginn der Kompression
gezeigt,wobei der Ausgleichskanal geöffnet wird0 Die Fig.4 zeigt die fortgeschrittene
Kompressionsstellung unter Bildung einer gemeinsamen Arbeitskammer0 In Fig.5 wird
die Stellung der maximalen Verdichtung gezeigt,-also den sogenannten oberen Totpunkt
mit der Zündung, In Fig.6 wird bereits die Trennung der Zellen gezeigt,also die
Arbeitsstellung beim EntspannungsvorgangO In Fig.7 letztlich ist die Stellung der
maximalen Entspannung veranschaulicht,bei der der Auspuffvorgang beginnt.
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Der Ladungsvorgang wird vorzugsweise durch ein Spülgebläse bewerkstelligt.
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Durch die Erfindung ist nun ein drehkolbenmotor geschaffen worden,
bei dem in einer einzigen Umdrehung das volle Volumen verarbeitet wird.Er benötigt
nur eine Stelle für die Zünd-oder Glühkerze.
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Dieses System läßt sioh wegen des sehr hohen theoretisohen Verdichtungsverhiltnisses
von über 30 s 1 sehr vorteilhaft auoh als Hoohdruokpumpe verwenden, wobei der Hochdruck
in einem Arbeitsgang erzeugt wird.Aber auch als Expansionsmaschine für Oase und
Dämpfe läßt sioh der vorgeschlagene Motor hervorragend verwenden.
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Patentansprüche :
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