DE3433716A1

DE3433716A1 - Rotationskolbenmaschine fuer am umfang eines laeufers fliessendes gasfoermiges oder fluessiges medium

Info

Publication number: DE3433716A1
Application number: DE19843433716
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 7750 Konstanz Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-16
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1985-05-09

Description

DIPL.-ING. GERHARD F. HlEBSCH

PATENTANWALT 'S'

EUROPEAN PATENT ATTORNEY

D-7700 Singen

Wilhelm Fischer Erzbergerstraße 5a

= = = = = = = = = = = = = = = Telegr./Cables:

Bodenseepatent Blumenstraße 56 Telex793850

₌ Telefon (07731) 63075

7750 Konstanz-Litzelstetten

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Rotationskolbenmaschine" für am Umfang ei"n-es Läufers fließendes gasförmiges oder flüssiges Medium

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine für am Umfang eines Läufers fließendes gasförmiges oder flüssiges Medium mit den Läufer umgebendem Innenraum eines Gehäuses und Zufuhrkanal sowie Austragskanal für das Medium, wobei das Gehäuse mit dem Läufer Arbeitsräume begrenzt, von denen wenigstens einer an eine Brennkammer mit Zündeinrichtung angeschlossen ist.

Rotierende Verdränger in Kolbenmaschinen sind allgemein bekannt und finden beispielsweise in den sogenannten Wankelmotoren Verwendung. Bei diesem handelt es sich um eine Epitrochoidenmaschine, in der durch das Abrollen eines Hohlrades mit einem daran im Abstand befindlichen kurvenerzeugenden Punkt auf einem feststehenden Ritzel die äußere Arbeitsraumkontur entsteht. Innerhalb des Gehäuses sind drei Arbeitsräume vorgesehen, von denen einer — gegen Zulauf- und Austragskanal durch den Verdränger abgeschirmt — eine Zündeinrichtung aufweist.

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In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, eine Rotationskolbenmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche universell und mit hohem Wirkungsgrad einsetzbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Läufer aus einem scheibenartigen Läuferkörper sowie wenigstens zwei davon abragenden Ansätzen besteht, von denen jeder eine gegen die Drehrichtung weisende radiale Schaufelfläche enthält.und mit seiner Frontkante die ringförmige Außenwand des Innenraums berührt in deren Fläche die Außenfläche zumindest einer Klappe als Verschlußorgan für die Brennkammer verläuft.

Die schaufelartigen Ansätze unterteilen erfindungsgemäß den zwischen Seitenwänden und der Ringwand des Gehäuses einerseits sowie dem Umfang des Läuferkörpers anderseits vorhandenen Innen- oder Ringraum radial in Arbeits· räume; in diesen erfolgt nach dem Ansaugen des Kraftstoffes ein Verdichten sowie — nach dem Zündvorgang — ein Ausstoßen der Abgase.

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Der erfindungsgemäße Rotationskolben hat also als besonderes Merkmal radial abstehende Schaufelflächen, gegen welche das Strömungsmedium anströmt und so die Rotationsbewegung erzeugt. Die Rückseite — also die strömungsferne Rückwand — der Schaufelfläche wird von der klotzartigen Anformung gebildet, welche eine nach außen, also in Strömungsrichtung gekrümmte Kontur ergibt.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, verschließbare Kammern außerhalb des Ringraumes an diesen angrenzend vorzusehen, wobei die Klappen in geschlossenem Zustand der Kammern Teil der Innenwandung des vorstehend genannten Ringraumes ist. Die Klappe kann vorteilhafterweise als einends angelenkte Flügelklappe ausgebildet sein, wobei das Gelenk an der vom Zulaufkanal fernliegenden Kammerseite sitzt. Dies ermöglicht ein öffnen der Flügelklappe so, daß in der Kammer vorhandenes Strömungsmedium — -> unter Strömungsdruck nach einem Zündvorgang — in Strömungsrichtung in den Ringraum entweicht und dabei den Druck auf die Schaufelflächen erzeugt.

Im Rahmen der Erfindung liegt eine der Brennkammer in Drehrichtung vorgeschaltete und vorteilhafterweise mit ihr durch eine Gemischleitung verbundene Ventilkammer; eine andere Ventilkaramer ist nachgeordnet.

Der Austragskanal für das Strömungsmedium bzw. Gemisch ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in einer ähnlich der Brennkammer ausgebildeten Ventilkammer vorgesehen, nämlich der nachgeordneten.

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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1: den Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 2: den Radialschnitt durch Fig. 1 nach deren Linie II - II.

Eine in der Zeichnung schematisch wiedergegebene Rotationskolbenmaschine 1 weist in einem Gehäuse 2 einen kreisförmigen Innenraum 3 eines Durchmessers d auf, den

eine beidseits an Stirnwände 4 angrenzende Ringwand 5 umgibt.

Im Zentrum Z des Innenraumes 3 verläuft eine beidseits in Lagern 8 gehaltene Welle 9 eines Läufers 10, der von einem scheibenförmigen Läuferkörper 11 eines Durchmessers e und zwei von dessen Umfang 13 abragenden schaufelartigen Ansätzen 14 gebildet wird; jeder von diesen erzeugt eine — gegen die Drehrichtung y des Läufers 10 weisende — radiale Schaufelfläche 15.

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Die Breite b der Schaufelfläche 15 entspricht jener des Läuferkörpers 11 und damit auch der axialen

Weite c des Gehäuseinnenraumes 3. Die miteinander in einer Durchmesserebene D des Innenraumes 3 fluchtenden Schaufelflächen 15 ergänzen das Maß des in dieser Durchmesserebene D liegenden Durchmessers e des Läuferkörpers 11 zur Länge des Innenraumdurchmessers d; d. h. die Frontkante 16 der Schaufelfläche 15 liegt der Ringwand 5 ' nahezu an. An der Frontkante 16 verlaufende Dichtungsorgane sind in der Zeichnung übersichtlichkeitshalber vernachlässigt.

Die querschnittliche Rückenkontur der schaufeiförmigen Ansätze 14 wird von einer Krümmungslinie 18 gebildet.

Die Ringwand 5 des Gehäuses 2 wird von drei kammerartigen Einformungen 20, 21, 22 unterbrochen, die in Fig. 1 einen etwa dreieckförmigen Querschnitt erkennen lassen und Kammern 20, 21, 22 bilden. Als wellenwärtige Kammerwände dienen bei 26, 27 angelenkte Ventilklappen 30, sowie — zwischen diesen — eine um eine Achse 28 schwenkbare Flügelklappe 32.

Die in Fig. 1 untenliegende Ventilklappe 30 sowie die gegenüber angeordnete Ventilklappe 31 sind Vollkörper mit entsprechend jener Ringwand 5 einerseits sowie einer Deckenfläche 24 der jeweiligen Kammer 20, 22 anderseits gekrümmten Seitenflächen 34 bzw. 35 sowie einer an eine benachbarte, ebenfalls gekrümmte Frontseite 25 der Kammer 20 bzw. 22 angepaßte Stirnfläche 36. Zu dieser etwa parallel durchsetzt die Ventilklappe 30, 31 jeweils ein Kanal 38, 39.

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Zwischen der jeweiligen Deckenfläche 24 und der ihr gegenüberliegenden Seitenfläche 35 der Ventilklappe 30, 31 verlaufen Schraubenfedern 40 als Kraftspeicher.

Eine zwischen den beschriebenen Kammern 20, 22 vorgesehene und gegenüber diesen größere Brennkammer 21 ist mit einer Flügelklappe 32 versehen, die einen siegelartigen Klappenboden 42 mit an die Ringwand 5 angepaßter Außenfläche 43 und dazu gekrümmter Innenfläche 44 aufweist, von welcher beidseits — den Stirnwänden 4 des Gehäuses 2 benachbarte — Flanken 45 in die Brennkammer 21 ragen; die Form der Oberkanten 46 und der Stirnkanten 47 dieser Flanken 45 ist der jeweils gegenüberliegenden Deckenfläche 48 bzw. Frontfläche 49 angepaßt.

In den ringförmigen Innenraum 3 mündet — in Drehrichtung y — nach der oberen Ventilklappe 31 ein Ansaugkanal 50 für Kraftstoff, der in einer in Fig. 1 von jener Ventilklappe 32 und einer Schaufelfläche 15 begrenzten Ansaugraum 51 gelangt.

Aus einem nachfolgenden — sich zwischen der Rückenkontur 18 des Schaufelansatzes 14 und der nachfolgenden Ventilklappe 30 erstreckenden —Kompressionsraum 52 gelangt der Kraftstoff durch den Kanal 38 der Ventilklappe 30 mit anschließender Ventilkammer 20 in eine Kraftstoffleitung 53 mit einem bei 54 angedeuteten Rückschlagventil sowie durch dieses in die Brennkammer 21, an deren Frontfläche 49 ein -zwangsgesteuertes Zündventil 56 angeordnet ist.

Ein in der durch die Flügelklappe 32 begrenzten Brennkammer 21 gezündeter Kraftstoff veranlaßt in einem Schubraum 60 des Innenraumes 3 einen Druck auf die diesen begrenzende Schaufelfläche 15, wodurch sich diese in Pfeil-

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richtung y weiterbewegt und dabei aus dem durch den Schaufelansatz 14 abgetrennten Raumabschnitt 61 Abgas durch den Kanal 39 der nachfolgenden Ventilklappe 31 in einen Abgasstutzen 62 stößt.

Es wird anhand der Zeichnung deutlich, daß in die Brennkammer 21 durch die Kraftstoffleitung 53 Kraftstoff eingeführt wird, der dank des Rückschlagventiles 54 nicht mehr zur Ventilkaramer 20 zurückgelangt.

Dreht sich der Läufer 10 in Drehrichtung y weiter, wird die Flügelklappe 32 freigegeben und schwingt um 28 zum Zentrum Z hin. Da die Flügelklappe 32 zwar Seitenwände 45, jedoch keine Frontwand aufweist, kann das Strömungsmedium gegen die in Fig. 1 erkennbare Schaufelfläche 15 strömen und so den Läufer 10 bewegen. Gleichzeitig entweicht aus dem — ebenfalls etwa radialen — Abgasstutzen 45 jener Teil des Strömungsmediums, welcher von der anderen Schaufelkontur 18 vor dieser hergetrieben wird.

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Claims

PATENTANWALT DIPL-ING. HIEBSCH · D - 77 SINGEN

A.Z. F-119 ^Blatt -A 1-

ANSPRÜCHE

Rotationskolbenmaschine für am Umfang eines Läufers fließendes gasförmiges oder flüssiges Medium mit den Läufer umgebendem Innenraum eines Gehäuses und zum Zufuhrkanal sowie Austragskanal für das Medium, wobei das Gehäuse mit dem Läufer Arbeitsräume begrenzt, von denen wenigstens einer an eine Brennkammer mit Zündeinrichtung angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Läufer (10) aus einem scheibenartigen Läuferkörper (11) sowie wenigstens zwei davon abragenden Ansätzen (1A) besteht, von denen jeder eine gegen die Drehrichtung (y) weisende radiale Schaufelfläche (15) enthält und mit seiner Frontkante die rinqförmige Außenwand (5) des Innenraumes (3) berührt, in deren Fläche die Außenfläche (43) zumindest einer Klappe (32) als Verschlußorgan für die Brennkammer (21) verläuft.

Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (H) den zwischen Seitenwänden (4) und der Ringwand (5) des Gehäuses (2) einerseits sowie dem Umfang (13) des Läuferkörpers (11) anderseits vorhandenen Innen- oder Ringraum (3) radial in Arbeitsräume (51, 52, 60, 61) unterteilen.

Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innen- oder Ringraum (3) in Drehrichtung (y) beidseits der Brennkammer (21) eine in die Ringwand (5) eingefügte Kammer (20, 22) vorgesehen und dieser eine Ventilklappe (30, 31) mit sie etwa radial durchsetzender Bohrung (38, 39) zugeordnet ist.

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4. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappe (30, 31) von einem Kraftspeicher (40) zum Läufer (10) hin geführt ist.

5. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (32) der Brennkammer (31) sowie die Ventilklappe (30, 31) mit parallelen Achsen (28, 26, 27) versehen und diese an den gegen die Drehrichtung (y) weisenden Klappenenden angebracht sind.

6. Rotationskolbenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (43, 34) der Klappe (21, 20, 22) in Schließlage in der Ringwand (5) liegen.

7. Rotationskolbenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen (43, 34) der Klappen (21, 20, 22) in Öffnungslage an den Läufer (10) anschließen.

8. Rotationskolbenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventil- und/oder die Brennkammer (20, 22; 21) einen etwa dreiecksförmigen Querschnitt mit gekrümmter Frontseite (25, 47) und Deckenfläche (24, 48) aufweist.

9. Rotationskolbenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Körpers der Ventilklappe (30, 31) dem Querschnitt der Ventilkammer (20, 22) angepaßt ist.

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10. Rotationskolbenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (32) der Brennkammer (21) einen querschnittlich sichelartigen Boden (42) aufweist, von dem seitlich Flanken (45) parallel zu den Kammerseitenwänden (4) abragen, deren Oberkante (46, 47) der Deckenfläche (48) bzw. der Frontseite (47) der Brennkammer angepaßt ist.

11. Rotationskolbenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (21) mit einer Zündvorrichtung (56) versehen ist.

12. Rotationskolbenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (21) mit der ihr in Drehrichtung (y) voranstehenden Ventilkammer (20) durch eine Leitung (53) mit Rückschlagventil (54) verbunden ist,

13. Rotationskolbenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (26) der Brennkammer (21) in Drehrichtung (y) voranstehenden Ventilkammer (20) zur Achse (28) der Brennkammerklappe (32) einen kürzeren Bogenabstand besitzt als die Drehachse (27) der nachfolgenden Ventilklappe (31).

14. Rotationskolbenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der der Brennkammer (21) nachfolgenden Ventilkammer (22) ein Abgasstutzen (62) od. dgl. mündet.

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15. Rotationskolbenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in Drehrichtung (y) an die Ventilklappe (31) der Ventilkammer (22) mit Abgasstutzen (62) an der Ringwand (5) der Zufuhrkanal (50) mündet.

16. Rotationskolbenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Schaufelfläche (15) dem des Ringraumes (3) etwa entspricht sowie deren Frontkante (16) unter Zwischenschaltung einer Dichtung der Ringwandung (5) des Gehäuses (2) benachbart ist.

17. Rotationskolbenmaschine nach einem der Ansprüche bis 16, gekennzeichnet durch zwei Ansätze (14) mit in einer gemeinsamen Radialebene (E) des Läuferkörpers (11) liegenden Schaufelflächen (15).

18. Rotationskolbenmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17> dadurch gekennzeichnet, daß die Frontkante (16) der Schaufelfläche (15) mit dem Umfang (13) des Läuferkörpers (11) querschnittlich durch eine nach außen gekrümmte Linie (18) verbunden ist.