DE3633536A1 - Rotationskolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Rotationskolbenmaschinen gekennzeichnet durch das Konstruktions- Konfigurations- bzw. Funktionsprinzip der Ansprueche 1. bis 1.3.

Bekanntlich wird bei Kolbenmaschinen die geradliniege, hin- und hergehende Bewegung eines Kolbens mittels Verbindungsstange(n) auf eine Kurbel- bzw. Excenterwelle uebertragen, d. h. in eine Drehbewegung umgesetzt oder umgekehrt die Drehbewegung einer Welle durch eine Verbindungsstange auf ein Hubglied uebertragen.

Nachteile dieses Prinzipes bestehen in einer grossvolumigen Bauweise, hohem Leistungsgewicht, einer groesseren Anzahl der zu verwendenden Maschinenelemente, d. h. einer grossen Masse bzw. Anzahl der positiv und negativ zu beschleunigenden Teile, mit der Folge, dass erhebliche Energieverluste auftreten.

Rotationskolbenmaschinen nach dem Prinzip "Wankel" weisen einen aeusserst unharmonischen Bewegungsablauf auf (Abrieb, Verschleiss u. Energieverlust). Fertigungstechnisch und messtechnisch werden extreme Ansprueche an die Masshaltigkeit der Rotationskammer und des Rotationskolbens gestellt, da jeweils drei in einem Winkel von 120 Grad zueinanderstehende Masse eingehalten werden muessen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die o. a. Nachteile zu beseitigen bzw. zu vermindern.

Erfindungsgemaess wird daher statt der Maschinenelemente Hubglied, Verbindungsstange (Pleuelstange), Kurbelwelle bzw. eines "dreieckigen" Rotationskolbens ein in seiner Laengsachse verschiebbares Rotationsglied verwendet, dessen zwei Stirnseiten bei beliebigen Drehwinkeln jeweils an der Innenwandung einer dementsprechend ausgeformten Rotationskammer, z. B. ellipsoiden Querschnittes anliegen, wobei eine Fuehrung des Rotationsgliedes durch eine formschluessige Verbindung mit der Abtriebswelle (Kraftmaschine) bzw. der Antriebswelle (Arbeitsmaschine) erfolgt, deren Drehpunkt asymmetrisch innerhalb der Rotationskammer angeordnet ist.

Es ist einsichtig, dass die Rotationskammer durch das Rotationsglied in zwei Kammern unterteilt wird, deren Volumen bei einer Drehschiebbewegung des Rotationsgliedes zu- bzw. abnimmt, so dass durch Anbringung von Ein- und Auslassventilen, deren Steuerung sowie Zufuhr von Dampf oder Zufuhr und Entzuendung eines Gas- oder Brennstoffgemisches die Funktion von Waermeenergiekolbenmaschinen erreicht wird (Kraftmaschine).

Versieht man die Rotationskammer anstelle von Ventilen mit Ein- und Auslassoeffnungen, so fuehrt eine manuell oder maschinell vorgenommene Drehbewegung der Welle zu Volumenaenderungen der durch das Rotationsglied gebildeten zwei Kammern, die dazu geeignet sind, Fluessigkeiten oder Gase zu transportieren (Arbeitsmaschine).

Durch Einleitung eines unter Druck stehenden, fluessigen oder gasfoermigen Mediums in die mit Ein- und Auslassoeffnungen versehene Rotationskammer wird eine Drehbewegung der Welle hervorgerufen, d. h. die Funktion der Erfindung als Motor erreicht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in einem aeusserst harmonischen Bewegungsablauf sowie einer geringen Masse des einer Drehschiebbewegung unterworfenen Rotationsgliedes, mit der Folge, dass gegenueber herkoemmlichen Kolbenmaschinen erhebliche Energieeinsparungen erzielt werden. Des weiteren werden ein guenstigeres Leistungsgewicht sowie eine wesentlich kompaktere Bauform erreicht.

Drei Ausfuehrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen 1, 2 u. 3 dargestellt und werden im folgenden naeher beschrieben:

Zeichnung 1 beinhaltet die schematische Darstellung der Erfindung als Verbrennungskraftmaschine.

Es zeigen:

Fig. 1 das Gehaeuse der Rotationskammer

Fig. 2 das Rotationsglied

Fig. 3 die Welle mit Verbindungsteil

Fig. 4 ein Einlassventil

Fig. 5 ein Auslassventil

Fig. 6 eine Zuendkerze

Innerhalb der Rotationskammer (1) ist ein in seiner Laengsachse verschiebbares Rotationsglied (2) formschluessig mit einer asymmetrisch angeordneten Welle (3) verbunden.

Bedingt durch die asymmetrische Anordnung der Welle werden durch das Rotationsglied zwei Kammern gebildet, deren Volumen bei einer Drehschiebbewegung des Rotationsgliedes bzw. einer Drehbewegung der Welle zu- bzw. abnimmt.

Eine dem Viertakt-Ottomotor adaequate Arbeitsweise der Erfindung wird durch die nachfolgend tabellarisch aufgefuehrte Steuerung der Ventile sowie des Zuendzeitpunktes eines eingeleiteten Gas- oder Brennstoffgemisches beschrieben. Ausgehend von der zeichnerisch dargestellten waagerechten Lage des Rotationsgliedes wird die sich unterhalb des Rotationsgliedes befindliche Kammer als Ka. 1 bezeichnet.

Der Tabelle ist zu entnehmen, dass sich durch Kombination mehrerer Einheiten z. B. eine dem vierzylindrigen 4-Takt- Ottomotor adaequate Zuendfolge erreichen laesst.

Zeichnung 2 beinhaltet die schematische Darstellung der Erfindung als Kolbenpumpe (Arbeitsmaschine).

Es zeigen:

Fig. 1 das Gehaeuse der Rotationskammer

Fig. 2 das Rotationsglied

Fig. 3 die Antriebswelle mit Verbindungsteil

Fig. 4 eine Einlassoeffnung

Fig. 5 eine Auslassoeffnung

Der zeichnerischen Darstellung ist zu entnehmen, das eine manuell oder maschinell hervorgerufene Drehbewegung der Antriebswelle (3) zur Folge hat, dass Fluessigkeiten oder Gase nahezu interruptionsfrei transportiert werden. Je nach Verwendung als Saug- oder Druckpumpe wird dabei entweder die Einlass- oder Auslassoeffnung durch ein zeichnerisch nicht dargestelltes Rueckschlagventil kurzzeitig verschlossen. Bei zu transportierenden Fluessigkeiten, die ein gewisses Traegheitsmoment aufweisen oder komprimierbaren Gasen kann bei geringen Druckdifferenzen sogar vollstaendig auf Ventile verzichtet werden.

Zeichnung 3 beinhaltet die schematische Darstellung der Erfindung als Hydraulik-Motor.

Es zeigen:

Fig. 1 das Gehaeuse der Rotationskammer

Fig. 2 das Rotationsglied

Fig. 3 die Abtriebswelle mit Verbindungsteil

Fig. 4 eine Einlassoeffnung

Fig. 5 eine Auslassoeffnung

Durch Einleitung einer unter Druck stehenden Fluessigkeit wird nahezu interruptionsfrei eine Drehbewegung der Abtriebswelle hervorgerufen.

Claims (5)

1. Rotationskolbenmaschine dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer Rotationskammer vorzugsweise ellipsoiden (o. anderen) Querschnittes ein Rotationsglied radial verschiebbar, jedoch formschluessig mit einer Welle verbunden ist, deren Drehpunkt sich ausserhalb des Schwerpunktes der durch den Querschnitt der Rotationskammer gebildeten geometrischen Figur befindet, wobei die Rotationskammer durch das Rotationsglied in zwei Kammern unterteilt wird, deren Volumen bei einer Drehschiebbewegung des Rotationsgliedes zu- bzw. abnimmt.

Mathematisch ausgedrueckt bezieht sich der Patentanspruch auf eine unendliche Anzahl ellipsoider geometrischer Figuren (Querschnitt der Rotationskammer) innerhalb derer sich ein geometrischer Ort (Drehpunkt der Welle) befindet, dessen Eigenschaft darin besteht, dass die Laenge saemtlicher, diesen Ort beruehrender Sehnen (d. h. der Laengsachse des Rotationsgliedes) konstant ist, wobei sich der Patentanspruch primaer auf die technische Anwendung der o. a. geometrischen Figuren bezieht, d. h. auf Rotationskammern, die durch ein drehschiebbar gelagertes Rotationsglied in zwei Kammern unterteilt werden, deren Volumen bei einer Drehschiebbewegung des Rotationsgliedes zu- bzw. abnimmt.

1.1 Durch Anbringung von Ein- und Auslassventil(en), sowie deren adaequate Steuerung sowie Zufuhr und Zuendung eines Gas- bzw. Brennstoffgemisches oder Dampfzufuhr wird die Funktion von Waermeenergiekolbenmaschinen erreicht.

1.2 Durch adaequate Anordnung von Ein- und Auslassoeffnung(en) sowie eine manuell oder maschinell vorgenomme Drehbewegung der Welle wird die Funktion einer Arbeitsmaschine (Kolbenpumpe, Kolbenverdichter, Kompressor oder Lader) erreicht.

1.3 Durch Einleitung eines unter Druck stehenden, fluessigen oder gasfoermigen Mediums in die mit Ein- und Auslassoeffnung(en) versehene Rotationskammer wird eine Drehbewegung der Welle hervorgerufen, d. h. die Funktion eines Motors erreicht.