DE4426265A1

DE4426265A1 - Gas turbine heat engine

Info

Publication number: DE4426265A1
Application number: DE19944426265
Authority: DE
Inventors: Richard Landgraf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-25
Filing date: 1994-07-25
Publication date: 1996-02-01

Abstract

The heat engine has at least one compressor for a combustible material which is taken to a combustion chamber and burnt to produce combustion gases, possibly with the addn. of another material. The engine has a drive unit in which the combustion gases, when released, drive a shaft. The drive unit is a rotary piston engine (14), from which the combustion chamber (12) is sepd.. The rotary piston engine includes a casing with a cylindrical chamber, rotary piston turning eccentrically on a shaft, and a disc with a sealing element.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine mit mindestens einem Verdichter, der ein zu verbrennendes Medium verdichtet, welches einer Brennkammer zugeführt und gegebenenfalls unter Zuführung eines weiteren Mediums zu Verbrennungsgasen ver brannt wird, und mit einer Antriebseinheit, in der das Ver brennungsgas unter Entspannung eine Welle antreibt.The invention relates to a heat engine with at least a compressor that compresses a medium to be burned, which is fed to a combustion chamber and optionally under Ver supply of another medium to combustion gases is burned, and with a drive unit in which the ver combustion gas drives a wave under relaxation.

Eine derartige Wärmekraftmaschine ist als Gasturbine bekannt, bei der als Antriebseinheit eine Turbine vorgesehen ist, die die Welle antreibt. Gasturbinen werden in verschiedenen Lei stungs- und Baugrößen für unterschiedliche Anwendungen einge setzt, beispielsweise im Schiffbau, in Kraftfahrzeugen, in Pumpwerken, in Kraftwerken etc. Mit Gasturbinen lassen sich hohe Wirkungsgrade erreichen, so daß ihre Wirtschaftlichkeit unbestritten ist. Der Wirkungsgrad einer Gasturbine ist umso besser, je höher die Temperatur der in die als Antriebsein heit ausgebildete Turbine eintretenden Verbrennungsgase und je niedriger die Temperatur der ins Freie ausströmenden Gase ist. Um den Wirkungsgrad der Gasturbine zu verbessern, kann die Turbine in mehrere Stufen entsprechend optimalen Entspan nungsdrücken unterteilt werden, beispielsweise in einen Hoch-, Mittel- und Niederdruckteil.Such a heat engine is known as a gas turbine, in which a turbine is provided as the drive unit drives the shaft. Gas turbines are in different lei and sizes for different applications uses, for example in shipbuilding, in motor vehicles, in Pumping stations, in power plants etc. With gas turbines achieve high efficiencies so that their economy is undisputed. The efficiency of a gas turbine is all the more better, the higher the temperature of the in as a drive trained turbine entering combustion gases and the lower the temperature of the gases flowing outside is. To improve the efficiency of the gas turbine, can the turbine in several stages according to optimal relaxation pressure can be divided, for example into one High, medium and low pressure part.

Um die üblichen hohen Abgaswärmeverluste zu vermeiden, kann eine Wärmeumsetzung unter Einsatz von Wärmetauschern vorge nommen werden. Diese Maßnahme erhöht jedoch den Aufwand für eine Gasturbine und somit auch deren Kosten. Ein weiterer Nachteil ist in den Turbinenschaufeln begründet, die einer hohen Umlaufgeschwindigkeit und hohen Temperaturen ausgesetzt sind und daher höchsten Materialanforderungen genügen müssen. Für Gasturbinen mit hohem Wirkungsgrad und dadurch bedingt hoher Betriebstemperatur an den Turbinenschaufeln müssen technisch aufwendige und teuere Materialien eingesetzt wer den. Als Nachteil zu nennen ist noch das hohe Gasdurchsatzvo lumen einer Gasturbine, welches für Strahltriebwerke vorteil haft ist, jedoch die Verwendungsvielfalt der Gasturbine ins gesamt einschränkt.To avoid the usual high exhaust heat losses, a heat conversion using heat exchangers be taken. However, this measure increases the effort for a gas turbine and thus its costs. Another The disadvantage is due to the turbine blades, which one exposed to high circulation speeds and high temperatures are and therefore must meet the highest material requirements. For gas turbines with high efficiency and therefore high operating temperature on the turbine blades technically complex and expensive materials used the. Another disadvantage is the high gas throughput lumen of a gas turbine, which is advantageous for jet engines is, however, the variety of uses of the gas turbine ins overall restricted.

Beim bekannten Hubkolben-Verbrennungsmotor dient der Arbeits zylinder als Verdichter-, Verbrennungs- und als Entspannungs raum. Für diese drei Funktionen Verdichten, Verbrennen und Entspannen ist die Umgebungstemperatur annähern gleich groß, so daß kein optimaler Wirkungsgrad erreicht wird. Außerdem ist wegen der Hubbewegung die Arbeitsweise ungleichförmig, wodurch Schwingungen erzeugt werden, die zu hoher Geräusch entwicklung und hoher mechanischer Belastung der Antriebs welle und des Motors führen.In the known reciprocating internal combustion engine, the work is done cylinders as compressors, combustion and expansion room. For these three functions compression, combustion and Relaxing is about the same as the ambient temperature, so that optimal efficiency is not achieved. also the operation is non-uniform due to the stroke movement, which creates vibrations that are too loud development and high mechanical load on the drive shaft and motor.

Beim bekannten Wankelmotor entfällt die Hubbewegung, jedoch muß sein Arbeitsraum weiterhin die Funktionen Verdichten, Verbrennen und Entspannen übernehmen. Dadurch entstehen die bekannten Nachteile der schwierigen Abdichtung, des erhöhten Verschleißes und des verringerten Wirkungsgrades. In the known Wankel engine, the lifting movement is omitted, however must his workspace continue to compress the functions, Burn and relax. This creates the known disadvantages of difficult sealing, the increased Wear and reduced efficiency.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wärmekraftmaschine anzuge ben, die mit hoher Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit ar beitet.It is an object of the invention to provide a heat engine ben who work with high efficiency and reliability works.

Diese Aufgabe wird für eine Wärmekraftmaschine eingangs ge nannter Art dadurch gelöst, daß als Antriebseinheit ein Kreiskolbenmotor vorgesehen ist, und daß die Brennkammer ge trennt vom Kreiskolbenmotor angeordnet ist.This task is initially ge for a heat engine mentioned type solved in that as a drive unit Rotary piston engine is provided, and that the combustion chamber ge is arranged separately from the rotary piston engine.

Bei der Erfindung wird anders als bei der bekannten Gastur bine zum Entspannen der Verbrennungsgase in der Antriebsein heit nicht eine Turbine, sondern ein Kreiskolbenmotor einge setzt. Die im Zusammenhang mit Turbinenschaufeln auftretenden technischen Probleme werden somit vermieden und der techni sche Aufwand kann klein gehalten werden.The invention differs from the known gas structure bine to relax the combustion gases in the drive not a turbine, but a rotary piston engine puts. Those that occur in connection with turbine blades Technical problems are avoided and the techni cal effort can be kept small.

Da die Entspannung in einem geschlossenen Kolbenraum des Kreiskolbenmotors erfolgt, ist der erforderliche Gasdurchsatz niedrig. Die Wärmekraftmaschine nach der Erfindung läßt sich daher flexibel und vielseitig einsetzen, beispielsweise auch als kleine Leistungseinheit in Kraftfahrzeugen.Since the relaxation in a closed piston chamber of the Rotary piston engine takes place, is the required gas throughput low. The heat engine according to the invention can be therefore flexible and versatile use, for example as a small power unit in motor vehicles.

Die Entspannungsenergie der Verbrennungsgase versetzt den Kreiskolben in eine gleichmäßige Drehbewegung, so daß die im Zusammenhang mit Hubkolbenmotoren auftretenden mechanischen Belastungen vermieden werden. Die neue Wärmekraftmaschine zeichnet sich daher durch hohe Laufruhe und geringe Geräusch entwicklung aus. Da die Antriebseinheit und die Welle keinen Hubschwingungen ausgesetzt ist, wird eine hohe Betriebssicher heit und Lebensdauer erreicht.The relaxation energy of the combustion gases displaces the Rotary piston in a uniform rotary motion, so that the im Connection with mechanical piston engines Loads are avoided. The new heat engine is therefore characterized by smooth running and low noise development from. Since the drive unit and the shaft do not Lifting vibrations is exposed, high operational reliability unity and lifespan reached.

Bei der Erfindung werden die Funktionen Verdichten, Verbren nen und Entspannen räumlich getrennt voneinander ausgeführt; somit kann für jede Funktion eine optimale Betriebstemperatur eingestellt werden. Die Verdichtung kann z. B. bei relativ kalten Temperaturen erfolgen, was eine problemlose Abdichtung ermöglicht, wohingegen die Verbrennung in einer Hochtempera turumgebung ablaufen kann. Die Entspannung der Verbrennungs gase im Kolbenraum des Kreiskolbenmotors sollte wiederum bei einer Umgebungstemperatur ablaufen, die nur eine Absenkung der Abgastemperatur durch die Entspannung der Verbrennungsga se gestattet, wodurch sich eine niedrige Abgastemperatur ein stellt. Durch die Anpassung an optimale Betriebstemperaturen wird insgesamt ein hoher Wirkungsgrad der Wärmekraftmaschine erreicht.In the invention, the functions of compressing, burning relaxation and relaxation carried out separately; thus an optimal operating temperature can be used for each function can be set. The compression can e.g. B. at relative cold temperatures take place, which makes sealing easy enables, whereas the combustion in a high temperature environment. The relaxation of the burn gases in the piston chamber of the rotary engine should in turn an ambient temperature that is only a decrease the exhaust gas temperature by relaxing the combustion gas This allows a low exhaust gas temperature poses. By adapting to optimal operating temperatures becomes a high efficiency of the heat engine reached.

Der Kolbenraum des Kreiskolbenmotors wird lediglich zum Ent spannen der Verbrennungsgase eingesetzt und nicht zum Ver dichten oder Verbrennen. Demnach treten keine mit dem Wankel motor vergleichbare Dichtungsprobleme auf. Die Wärmekraftma schine nach der Erfindung arbeitet daher mit hoher Zuverläs sigkeit und Wirtschaftlichkeit.The piston chamber of the rotary piston engine only becomes the Ent tension the combustion gases used and not for ver seal or burn. Accordingly, no kick with the Wankel comparable sealing problems. The thermal power measure machine according to the invention therefore works with high reliability efficiency and economy.

Als zu verdichtendes Medium wird im allgemeinen Luft verwen det und als weiteres Medium wird in die Brennkammer Brenn stoff injiziert. Als Brennstoff kann Dieselkraftstoff, Ben zin, Wasserstoff, Rapsöl, Kokereigas etc. verwendet werden. Die Wärmekraftmaschine und die Brennkammer sind in an sich bekannter Weise an diese Brennstoffe anzupassen. Die Verbren nung erfolgt in der Brennkammer vorzugsweise kontinuierlich durch Selbstzündung, so daß die mechanische Belastung der Wärmekraftmaschine gering bleibt. Es ist jedoch auch möglich, die Brennkammer im Zündbetrieb zu betreiben, bei der ein Luft-Kraftstoffgemisch fremdgezündet wird. Die Wärmekraftma schine nach der Erfindung kann für verschiedene Leistungsbe reiche von kleinen Leistungseinheiten bis zu großen Kraft werkseinheiten eingesetzt werden. Vorgesehen ist auch die Verwendung in Fahrzeugen wie z. B. in Lastkraftwagen, land wirtschaftlichen Fahrzeugen und Personenkraftwagen.Air is generally used as the medium to be compressed det and as a further medium is burning in the combustion chamber injected fabric. Diesel fuel, Ben zin, hydrogen, rapeseed oil, coke oven gas etc. can be used. The heat engine and the combustion chamber are in themselves known manner to adapt to these fuels. The burns voltage is preferably continuously in the combustion chamber by auto-ignition, so that the mechanical load on the Heat engine remains low. However, it is also possible to operate the combustion chamber in ignition mode at the one Air-fuel mixture is spark ignited. The thermal power measure Machine according to the invention can be used for various performance purposes range from small power units to large power plant units are used. This is also planned Use in vehicles such as B. in trucks, land economic vehicles and passenger cars.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Verdichter ein Kreiskolbenverdichter vorgesehen, der ge trennt von der Brennkammer angeordnet ist. Die beiden Kreis kolbenmaschinen, der Kreiskolbenmotor und der Kreiskolbenver dichter, können in ihrer Arbeitsweise optimal aufeinander ab bestimmt werden. Der Kreiskolbenverdichter arbeitet bei nied rigen Temperaturen und verdichtet die angesaugte Luft, wäh rend der Kreiskolbenmotor einen ähnlichen Aufbau hat, jedoch für heiße Verbrennungsgase ausgelegt ist und z. B. hitzbestän diqe, verschleißarme Keramikteile enthält.In a preferred embodiment of the invention a rotary piston compressor is provided as the compressor, the ge is separated from the combustion chamber. The two circles piston machines, the rotary piston engine and the rotary piston ver denser, can work optimally with one another be determined. The rotary piston compressor works at nied temperatures and compresses the sucked in air rend the rotary piston engine has a similar structure, however is designed for hot combustion gases and z. B. heat resistant contains diqe, low-wear ceramic parts.

Bei einem Ausführungsbeispiel für kleinere Leistungen ist der Kreiskolbenmotor und der Kreiskolbenverdichter zusammen mit der Brennkammer in einem Gehäuse angeordnet. Auf diese Weise kann ein kompakter Aufbau der Wärmekraftmaschine bei hohem Leistungs-Gewichtsverhältnis erreicht werden.In one embodiment for smaller powers is the Rotary piston engine and the rotary piston compressor together with the combustion chamber arranged in a housing. In this way can be a compact structure of the heat engine at high Performance-weight ratio can be achieved.

Bei der Erfindung ist der Kreiskolbenmotor und/oder der Kreiskolbenverdichter vorzugsweise in Plattenbauweise aufge baut. Diese Plattenbauweise läßt eine Ausführung des Kreis kolbenmotors in Keramik zu. Der Kreiskolbenmotor kann dann mit hoher Temperatur ohne wesentliche Kühlung betrieben wer den. Die Dichtprobleme bleiben gering, da alle thermisch be lasteten Elemente den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffi zienten haben. Dadurch kann der Kreiskolbenmotor mit sehr ge ringen Toleranzen gefertigt werden, ohne daß beim Betrieb thermische Spannungen zu befürchten sind.In the invention, the rotary piston engine and / or the Rotary piston compressors, preferably in plate construction builds. This plate construction leaves one execution of the circle piston engine in ceramic too. The rotary piston engine can then operated at high temperature without substantial cooling the. The sealing problems remain low since all are thermally loaded elements the same thermal expansion coefficient have clients. This allows the rotary engine to be very ge wrestle tolerances are manufactured without the need for operation thermal tensions are to be feared.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigtVarious embodiments of the invention are described in following explained with reference to the drawings. In it shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wärmekraftma schine mit einem Kreiskolbenverdichter, einer Brennkammer und einem Kreiskolbenmotor, Fig. 1 is a schematic representation of a Wärmekraftma machine with a rotary compressor, a combustion chamber and a rotary engine,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit zweistufigem Verdichter und Motor in einer Seitenansicht und in einem Quer schnitt, Fig. 2 section an embodiment with two-stage compressor and motor in a side view and in a cross,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Wärmekraftmaschine längs A-A nach Fig. 2, Fig. 3 shows a cross-section longitudinally through the heat engine AA of Fig. 2,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Kreiskolbenverdichter, die Brennkammer und der Kreiskolbenmotor zusammen in einem plattenförmigen Gehäuse angeordnet sind, Fig. 4 shows a further embodiment in which the rotary compressor, the combustion chamber and the rotary piston engine are arranged together in a plate-shaped housing,

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 bei verschiedenen Betriebsphasen, Fig. 5 is a schematic representation of the embodiment of FIG. 4 in various operating phases,

Fig. 6 eine Ansicht der beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 verwendeten Schieber, Fig. 6 is a view of the slide used in the embodiment according to Fig. 4,

Fig. 7 ein anderes Ausführungsbeispiel mit auf einer Welle hintereinander angeordnetem Kreiskolbenverdichter und Kreiskolbenmotor, Fig. 7 shows another embodiment having one behind the other on a shaft arranged rotary compressor and rotary piston engine,

Fig. 8 Ansichten des Schiebers des Kreiskolbenmotors und des Kreiskolbenverdichters, Fig. 8 are views of the slider of the rotary engine and the rotary piston compressor,

Fig. 9 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 7, Fig. 9 is a side view of the embodiment of FIG. 7,

Fig. 10 einen Querschnitt durch das Beispiel nach Fig. 7 längs C-C, und Fig. 10 is a cross section through the example of FIG. 7 along CC, and

Fig. 11 verschiedene Betriebsphasen des Ausführungsbei spiels nach Fig. 7 in schematischen Querschnitt darstellungen. Fig. 11 different operating phases of the game Ausführungsbei of Fig. 7 in schematic cross-section representations.

In Fig. 1 ist eine Wärmekraftmaschine nach der Erfindung schematisch dargestellt. Sie enthält einen Kreiskolbenver dichter 10, eine Brennkammer 12 und einen Kreiskolbenmotor 14. Der Kreiskolbenverdichter 10 und der Kreiskolbenmotor 14 haben jeweils ein aus drei Platten 16, 18, 20 bzw. 22, 24, 26 bestehendes Gehäuse. Die jeweiligen Kreiskolben (in Fig. 1 nicht dargestellt) haben miteinander fluchtende Wellen 25 und 27, die durch eine Kupplung 28 miteinander verbunden sind. In Fig. 1, a heat engine according to the invention is shown schematically. It contains a Kreiskolbenver denser 10 , a combustion chamber 12 and a rotary piston engine 14 . The rotary piston compressor 10 and the rotary piston engine 14 each have a housing consisting of three plates 16 , 18 , 20 and 22 , 24 , 26 , respectively. The respective rotary pistons (not shown in FIG. 1) have mutually aligned shafts 25 and 27 which are connected to one another by a coupling 28 .

Die Kupplung 28 ist als Abtrieb für die Wärmekraftmaschine, ausgebildet. Die Brennkammer 12 hat einen üblichen Aufbau. Ihr kann über Düsen Brennstoff zugeführt werden, der zusammen mit der vom Kreiskolbenverdichter 10 komprimierten Luft zu Verbrennungsgasen kontinuierlich verbrannt wird.The clutch 28 is designed as an output for the heat engine. The combustion chamber 12 has a conventional structure. It can be supplied with fuel via nozzles which, together with the air compressed by the rotary piston compressor 10 , is continuously burned to form combustion gases.

In Fig. 2 ist ein dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ähn liches Beispiel einer Wärmekraftmaschine nach der Erfindung in einer seitlichen Darstellung (linker Bildteil), gesehen von C aus, sowie in einem Querschnitt B-B, in Fig. 3 einge zeichnet, schematisch dargestellt. Abweichend vom Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Kreiskolbenanordnungen zweistufig aufgebaut, d. h. der Kreiskolbenverdichter 10 hat eine zusätzliche Stufe mit Gehäuseplatten 30, 32 und der Kreiskolbenmotor 14 hat eine nachgeschaltete Stufe mit den Gehäuseplatten 34, 36. Die erste Verdichterstufe ist eine Niederdruckstufe und mit 10a bezeichnet, die zweite Verdich terstufe ist eine Hochdruckstufe 10b. Die erste Motorstufe ist eine Hochdruckstufe und hat das Bezugszeichen 14a, die zweite Motorstufe 14b arbeitet als Niederdruckstufe.In Fig. 2, an example of a heat engine according to the invention similar to the embodiment of FIG. 1 is shown schematically in a side view (left part of the image), viewed from C, and in a cross section BB, in FIG. 3. Notwithstanding approximately example of exporting to Fig the rotary piston assemblies are constructed in two stages. 1, the rotary compressor means 10 has an additional step with housing plates 30, 32 and the rotary engine 14 has a downstream stage with the housing plates 34, 36. The first compressor stage is a low pressure stage and designated 10a, the second compressor stage is a high pressure stage 10 b. The first motor stage is a high pressure stage and has the reference numeral 14 a, the second motor stage 14 b works as a low pressure stage.

Zunächst soll der Aufbau der ersten Stufe 10a des Kreiskol benverdichters 10 beschrieben werden, dessen Ansicht von C aus gesehen im linken Bildteil dargestellt ist. Diese Stufe 10a des Kreiskolbenverdichters hat eine Gehäuseplatte 32, in der eine zylindrische Kammer 38a ausgebildet ist. Auf der in der Längsachse der Kammer 38a verlaufenden Welle 25 ist ein Kreiskolben 40a drehbar exzentrisch gelagert, d. h. die Welle 25 ist als Kurbelwelle mit den Kurbeln 25a, 25b ausgebildet. In der Gehäuseplatte 32 ist in einem Schieberschacht 70 ein annähernd in einer die Längsachse einschließenden Ebene hin- und herbewegbarer Schieber 42 gelagert, der mit einem Dicht element 44 auf der Mantelfläche 46 des Kreiskolbens unter dem Druck einer Feder 48 aufliegt und den Raum zwischen innerer Umfangsfläche der Kammer 38a und Mantelfläche 46 des Kreis kolbens 40a in eine Aufnahmekammer 50 und eine Abgabekammer 52 dichtend teilt. Über einen Zuführkanal 53 wird Luft in die Aufnahmekammer 50 gesaugt und bei Bewegung der Welle 25 in Richtung des Pfeiles P in der Abgabekammer 52 verdichtet. Die verdichtete Luft wird einem Auslaßkanal 56 zugeführt. Die verdichtete Luft gelangt dann über ein Speicherelement 57 zur zweiten Verdichterstufe 10b und wird dort weiter verdichtet.First, the structure of the first stage 10 a of the rotary compressor 10 will be described, the view of which is seen from C in the left part of the figure. This stage 10 a of the rotary piston compressor has a housing plate 32 in which a cylindrical chamber 38 a is formed. On the shaft 25 running in the longitudinal axis of the chamber 38 a, a rotary piston 40 a is rotatably mounted eccentrically, ie the shaft 25 is designed as a crankshaft with the cranks 25 a, 25 b. In the housing plate 32 in a slide shaft 70 an approximately in a longitudinal axis including the reciprocating slide 42 is mounted, which rests with a sealing element 44 on the outer surface 46 of the rotary piston under the pressure of a spring 48 and the space between the inner peripheral surface the chamber 38 a and outer surface 46 of the circular piston 40 a sealingly divides into a receiving chamber 50 and a discharge chamber 52 . Air is drawn into the receiving chamber 50 and compressed upon movement of the shaft 25 in the direction of arrow P in the discharge chamber 52 via a feed channel 53rd The compressed air is supplied to an outlet duct 56 . The compressed air then passes via a memory element 57 to the second compressor stage 10 b and is further compressed there.

Die zweite Verdichterstufe 10b, die als Gehäuse die Gehäuse platten 16, 18, 20 hat, ist im wesentlichen gleichartig zur ersten Verdichterstufe 10a mit den Gehäuseplatten 30, 32, 16 aufgebaut. Eine Beschreibung dieser Verdichterstufe 10b erüb rigt sich daher. Der Kreiskolben 40a der ersten Stufe 10a und der Kreiskolben 40b der zweiten Stufe 10b sind auf den Kur beln 25a, 25b der Welle 25 angeordnet, die um annähernd 180° zueinander versetzt sind. Dadurch sind die Arbeitstakte der beiden Verdichterstufen 10a, 10b ebenfalls um 180° gegenein ander versetzt, d. h. der Ladetakt der zweiten Stufe 10b ist mit dem Abgabetakt der verdichteten Luft der ersten Stufe 10a exakt abgestimmt.The second compressor stage 10 b, which has the housing plates 16 , 18 , 20 , is constructed essentially the same as the first compressor stage 10 a with the housing plates 30 , 32 , 16 . A description of this compressor stage 10 b is therefore unnecessary. The rotary piston 40 a of the first stage 10 a and the rotary piston 40 b of the second stage 10 b are arranged on the cure 25 a, 25 b of the shaft 25 , which are offset by approximately 180 ° to each other. As a result, the work cycles of the two compressor stages 10 a, 10 b are also offset from one another by 180 °, ie the charging cycle of the second stage 10 b is exactly coordinated with the discharge cycle of the compressed air of the first stage 10 a.

Im linken Bildteil der Fig. 2 ist gestrichelt der Schieber 58 der zweiten Stufe 10b eingezeichnet, der bei der gezeigten Momentaufnahme gerade seinen oberen Totpunkt zusammen mit dem zugehörigen Kreiskolben 40b erreicht. Die Schieber 42 und 58 sind in Umfangsrichtung der miteinander fluchtenden zylindri schen Kammern 38a, 38b gegeneinander versetzt, wie im linken Bildteil zu sehen ist. Dadurch wird Raum für einen Verbin dungskanal 60 in der Gehäuseplatte 16 geschaffen, welcher mit dem Speicherelement 57 verbunden ist. Durch die mittige An ordnung des Verbindungskanals 60 zwischen die gegeneinander versetzten Schieber 42 und 58 ist der Übertragungsweg für die Luft von der ersten Kammer 38a zur zweiten Kammer 38b minimal und der erzielte Wirkungsgrad maximal. Die Schieber 42 und 58 haben Ausnehmungen, z. B. die Ausnehmung 68 im Schieber 42, die mit diesem Verbindungskanal 60 zusammenarbeiten, so daß die Schieber 42 und 58 Ventilfunktionen übernehmen, wie wei ter unten noch näher erläutert wird. In the left part of FIG. 2 in phantom, the slide 58 of the second stage 10 b located, the straight its top dead center b achieved in the illustrated snapshot together with the appertaining piston 40. The slider 42 and 58 are offset in the circumferential direction of the mutually aligned cylindri's chambers 38 a, 38 b, as can be seen in the left part of the picture. This creates space for a connec tion channel 60 in the housing plate 16 , which is connected to the memory element 57 . Due to the central arrangement of the connecting channel 60 between the mutually offset slide 42 and 58 , the transmission path for the air from the first chamber 38 a to the second chamber 38 b is minimal and the efficiency achieved is maximum. The sliders 42 and 58 have recesses, for. B. the recess 68 in the slider 42 , which cooperate with this connecting channel 60 , so that the slider 42 and 58 take over valve functions, as will be explained in more detail below.

Im rechten Bildteil der Querschnittszeichnung in Fig. 2 ist der zweistufige Aufbau des Kreiskolbenmotors 14 dargestellt. Die jeweiligen Motorstufen 14a, 14b sind im wesentlichen gleichartig zu den Stufen 10a, 10b des Kreiskolbenverdichters 10 aufgebaut, so daß es sich erübrigt, übereinstimmende Bau teile näher zu erläutern. Ein Unterschied zwischen dem Kreis kolbenverdichter 10 und dem Kreiskolbenmotor 14 liegt im Auf bau der Kreiskolben 40a, b bzw. 62a, b, der im folgenden an hand der Kreiskolben 40a und 62a erläutert werden soll. Der Kreiskolben 40a hat eine ringförmige Mantelschicht 41, die aus einem elastischen Material besteht, vorzugsweise aus ei nem hitzebeständigen Elastomer. Diese elastische Mantel schicht 41 bewirkt ein Abdichten der Aufnahmekammer 50 und der Abgabekammer 52 gegen die Umfangsfläche der Kammer 38a in der Gehäuseplatte 32 und gegen die Seitenplatten 30, 16. Da durch wird eine hohe Dichtheit der unter Druck stehenden Kam mer 52 bei geringem Verschleiß erreicht und die Verdichtungs effizienz erhöht. Beim Kreiskolbenmotor 14 hat der Kreiskol ben 62a eine Mantelschicht 66 aus elastischem Material, die unterhalb einer äußeren, hitzebeständigen Schicht 64 liegt. Diese Schicht 64 besteht vorzugsweise aus Keramik oder Stahl. Die elastische Schicht 66 dichtet den Kreiskolben 62 gegen die Seitenplatten 22, 26 und die Mantelfläche der zugehörigen Kammer ab. In der zweiten Verdichterstufe 10b und der zweiten Motorstufe 14b sind die Verhältnisse analog.The two-stage structure of the rotary piston engine 14 is shown in the right part of the cross-sectional drawing in FIG. 2. The respective motor stages 14 a, 14 b are constructed essentially similarly to the stages 10 a, 10 b of the rotary compressor 10 , so that it is not necessary to explain corresponding construction parts in more detail. A difference between the rotary piston compressor 10 and the rotary piston engine 14 lies in the construction of the rotary pistons 40 a, b and 62 a, b, which will be explained below using rotary pistons 40 a and 62 a. The circular piston 40 a has an annular jacket layer 41 , which consists of an elastic material, preferably egg nem heat-resistant elastomer. This elastic jacket layer 41 causes a sealing of the receiving chamber 50 and the discharge chamber 52 against the peripheral surface of the chamber 38 a in the housing plate 32 and against the side plates 30 , 16th Since a high tightness of the pressurized chamber 52 is achieved with little wear and the compression efficiency is increased. In the rotary engine 14 , the rotary piston ben 62 a has a jacket layer 66 made of elastic material, which lies below an outer, heat-resistant layer 64 . This layer 64 is preferably made of ceramic or steel. The elastic layer 66 seals the circular piston 62 against the side plates 22 , 26 and the outer surface of the associated chamber. In the second compressor stage 10 b and the second motor stage 14 b, the conditions are analogous.

Die innere Umfangsfläche der Kammer 38a der ersten Stufe 10a und die seitlichen Flächen der Platten 30 und 16, die mit der elastischen Mantelschicht 41 in Berührung kommen, sind po liert und/oder in einem Plasma-CVD-Verfahren mit modifizier tem Kohlenstoff beschichtet. Dadurch wird das Dichtergebniss verbessert, der Verschleiß und die Reibung vermindert. Ent sprechende Maßnahmen sind auch in den weiteren Stufen 10b, 14a, 14b vorgesehen.The inner circumferential surface of the chamber 38 a of the first stage 10 a and the side surfaces of the plates 30 and 16 , which come into contact with the elastic jacket layer 41 , are polished and / or coated with modified carbon in a plasma CVD process . This improves the sealing result, reduces wear and friction. Corresponding measures are also provided in the other stages 10 b, 14 a, 14 b.

Die Dicken der Platten 32, 18, 24, 34, in denen jeweils die zylindrischen Kammern ausgebildet sind, sind so gewählt, daß die jeweiligen Volumina der ersten und zweiten Stufe 10a, 10b bzw. 14a, 14b im Verdichtungsdruck bzw. im Entspannungsdruck aufeinander abgestimmt sind. Dadurch ist es möglich, durch Wahl geeigneter Plattendicken die Wärmekraftmaschine an die geforderte Leistung anzupassen.The thicknesses of the plates 32 , 18 , 24 , 34 , in which the cylindrical chambers are formed, are selected so that the respective volumes of the first and second stages 10 a, 10 b or 14 a, 14 b in the compression pressure or are coordinated with each other in the relaxation pressure. This makes it possible to adapt the heat engine to the required performance by selecting suitable plate thicknesses.

Wie im mittleren Bildteil der Fig. 2 zu erkennen ist, hat der Schieber 42 einen Ventilkanal 68, der sich bei Drehung der Welle 25 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs mit dem Verbindungskanal 60 überlappt, so daß aus der Abgabekam mer 52 der ersten Verdichterstufe 10a verdichtete Luft in die Aufnahmekammer der zweiten Verdichterstufe 10b gelangen kann. Außerhalb des vorgegebenen Winkelbereichs ist der Ventilkanal 68 gegen den Schieberschacht 70, in dem der Schieber 42 ge führt ist, abgedichtet. Auch die zweite Verdichterstufe 10b hat einen Schieber 58 nach Art des Schiebers 42 mit einer Ventilfunktion, die auf die des Schiebers 42 abgestimmt ist. Der Brennkammer wird so nur verdichtete Luft innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs bei Drehung der Welle 25 zuge führt. Der Aufbau der Schieber 42, 58 ist ähnlich denen des Beispiels nach Fig. 7 und 8 und wird dort genauer beschrie ben.As can be seen in the middle part of Fig. 2, the slide 42 has a valve channel 68 which overlaps when the shaft 25 rotates within a predetermined angular range with the connecting channel 60 , so that from the Abgabekam mer 52 of the first compressor stage 10 a compressed Air can get into the receiving chamber of the second compressor stage 10 b. Outside the predetermined angular range, the valve channel 68 is sealed against the slide shaft 70 in which the slide 42 leads. The second compressor stage has a slider 58 b 10 by way of the slider 42 with a valve function of the slide on which is tuned 42nd The combustion chamber is thus only compressed air within a predetermined angular range when rotating the shaft 25 leads. The structure of the slide 42 , 58 is similar to that of the example of FIGS. 7 and 8 and will be described in more detail ben there.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt längs der Ebene A-A des Aus führungsbeispiels nach Fig. 2 dargestellt. Zu erkennen ist der Zuführkanal 53, über den der ersten Verdichterstufe 10a Luft zugeführt wird, welche nach Verdichtung dann über den Ventilkanal 68 dem Verbindungskanal 60 und dem Speicherele ment 57 der zweiten Verdichtungsstufe 10b zugeführt und dort weiter verdichtet wird. Im oberen Totpunkt des Schiebers 58 wird die Abgabekammer der zweiten Verdichtungsstufe 10b über einen Ventilkanal 72 des Schiebers 58 mit dem Kanal 74 ver bunden, der das verdichtete Gas der Brennkammer 12 zuführt. Die Verbrennungsgase der Brennkammer 12 gelangen dann in die erste Motorstufe 14a des Kreiskolbenmotors 14 und werden dort entspannt. Die Abgabekammer der ersten Motorstufe 14a ist oh ne zwischengeschaltetes Ventil über einen Kanal 76 mit der Aufnahmekammer der zweiten Motorstufe 14b verbunden, in der das im Druck bereits herabgesetzte Gas unter Abgabe mechani scher Energie an die Welle 27 sich weiter entspannt und dann über einen Auspuffkanal 78 ins Freie gelangt.In Fig. 3 is a cross section along the plane AA of the exemplary embodiment from FIG. 2 is shown. It can be seen the supply channel 53 through which the first compressor stage 10 a is supplied with air, which after compression is then fed via the valve channel 68 to the connecting channel 60 and the storage element 57 of the second compression stage 10 b and is further compressed there. At the top dead center of the slide 58 , the discharge chamber of the second compression stage 10 b is connected via a valve channel 72 of the slide 58 to the channel 74 , which supplies the compressed gas to the combustion chamber 12 . The combustion gases of the combustion chamber 12 then reach the first engine stage 14 a of the rotary piston engine 14 and are expanded there. The dispensing chamber of the first motor stage 14 a is connected via an intervening valve via a channel 76 to the receiving chamber of the second motor stage 14 b, in which the gas which has already been reduced in pressure further releases mechanical energy to the shaft 27 and then via a Exhaust duct 78 is released .

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol genden unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert. Ein drei Plat ten 80, 82, 84 enthaltendes Gehäuse nimmt zwei gleichartige Kreiskolbeneinrichtungen 83a, 83b auf. Im unteren Bildteil der Fig. 4 ist die mittlere Gehäuseplatte 82 in Draufsicht dargestellt, wobei die jeweiligen Kreiskolben und Wellen weg gelassen sind. Die mittlere Platte 82 hat zwei zylindrische Kammern 84 und 86, die durch einen Schieberkanal 88 miteinan der verbunden sind. In diesen Schieberkanal 88 mündet ein Ka nal 90, der mit einer Brennkammer 92 in Verbindung steht. Die Brennkammer 92 wird durch eine Sackbohrung 94 gebildet, in die ein Stopfen 96 mit konkaver Endfläche eingepaßt ist. Die Brennkammer 92 und die Kammer 86 sind durch einen Kanal 98 verbunden. Die in der Kammer 86 entspannten Gase werden über einen Auslaßkanal 100 ausgestoßen. Der Kammer 84 wird die zu verdichtende Luft über einen Zuführkanal 102 zugeführt.Another embodiment of the invention is explained in the fol lowing with reference to FIG. 4. A three plate 80 , 82 , 84 containing housing accommodates two similar rotary piston devices 83 a, 83 b. In the lower part of FIG. 4, the central housing plate is shown in plan view 82, wherein the respective rotary piston and shafts are omitted. The middle plate 82 has two cylindrical chambers 84 and 86 , which are connected to one another by a slide channel 88 . In this slide channel 88 opens a Ka nal 90 , which is in communication with a combustion chamber 92 . The combustion chamber 92 is formed by a blind bore 94 into which a plug 96 with a concave end surface is fitted. The combustion chamber 92 and the chamber 86 are connected by a channel 98 . The gases released in the chamber 86 are discharged via an outlet duct 100 . The air to be compressed is supplied to the chamber 84 via a supply duct 102 .

Im oberen Bildteil der Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Platte 82 gezeigt, wobei weitere Kreiskolbenkomponenten zu sehen sind. Der im linken Bildteil dargestellte Kreiskolben verdichter 83a hat eine Kurbelwelle 104, einen Kreiskolben 106, der auf der Kurbelwelle 104 drehbar exzentrisch gelagert ist, sowie einen Mantel 108 aus elastischem Material, der sich dichtend an die Platten 80, 84 anlegt. Der im rechten Bildteil dargestellte Kreiskolbenmotor 83b hat ebenfalls eine Kurbelwelle 110, auf der ein Kreiskolben 112 drehbar exzen trisch gelagert ist. Der Kreiskolben 112 hat eine äußere Ke ramikschicht 114 und eine mittlere, hitzebeständige elasti sche Mantelschicht 116, welche die Abdichtung des Kreiskolben 112 gegen die Platten 80, 84 bewirkt. Im Schieberkanal 88 sind zwei Schieber 118, 120 angeordnet, die durch eine Feder 122 miteinander mechanisch gekoppelt sind. A top view of plate 82 is shown in the upper part of FIG. 4, further rotary piston components being shown. The rotary piston compressor 83 a shown in the left part of the figure has a crankshaft 104 , a rotary piston 106 , which is rotatably mounted eccentrically on the crankshaft 104 , and a jacket 108 made of elastic material, which seals against the plates 80 , 84 . The rotary piston engine 83 b shown in the right part of the image also has a crankshaft 110 on which a rotary piston 112 is rotatably mounted eccentrically. The rotary piston 112 has an outer ceramic layer 114 and a medium, heat-resistant elastic sheathing layer 116 , which seals the rotary piston 112 against the plates 80 , 84 . Two slides 118 , 120 are arranged in the slide channel 88 and are mechanically coupled to one another by a spring 122 .

Der Aufbau der Schieber 118, 120 ist näher in Fig. 6 darge stellt. Die beiden Schieber 118, 120 sind durch die Druckfe der 122 gegeneinander vorgespannt und werden auseinanderge drückt. Dadurch werden die Schieber 118, 120 im Betrieb gleichmäßig gegen die Außenflächen der Kreiskolben 106, 112 gedrückt und teilen die Kammern 84 bzw. 86 jeweils in die Aufnahme- und Abgabekammer. Die Schieber 118, 120 haben Dichtelemente 124 und 126, die am jeweiligen Schieber 118, 120 parallel zur Längsachse der Kammern 84, 86 um Achsen 128, 130 schwenkbar in kreisförmigen Ausnehmungen 132, 134 glei tend gelagert sind. Die Dichtelemente 124, 126 haben Dicht flächen 136, 138, die konkav gewölbt sind. Die Wölbung ent spricht der konvexen Wölbung der Mantelfläche der jeweiligen Kreiskolben 106, 112. Die Dichtflächen 136, 138 schmiegen sich beim Betrieb an die Mantelflächen der Kreiskolben 106, 112 an, so daß die Berührungsfläche zwischen Dichtfläche und Mantelfläche vergrößert ist. Aufgrund der vergrößerten Berüh rungsfläche entsteht ein geringer Flächendruck, wodurch der Verschleiß an den Dichtflächen 136, 138 und an den entspre chenden Kreiskolbenflächen verringert und eine hohe Abdich tung gewährleistet ist. Aufgrund der schwenkbaren Lagerung folgen die Dichtflächen 136, 138 bei der Abrollbewegung der Kreiskolben 106, 112 den jeweiligen Mantelflächen, ohne daß sich die Größe der Berührungsflächen ändert.The structure of the slider 118 , 120 is shown in Fig. 6 Darge. The two slides 118 , 120 are biased against each other by the Druckfe of 122 and are pressed apart. As a result, the slides 118 , 120 are pressed evenly against the outer surfaces of the rotary pistons 106 , 112 during operation and divide the chambers 84 and 86 into the receiving and dispensing chambers, respectively. The slider 118 , 120 have sealing elements 124 and 126 which are slidably mounted on the respective slider 118 , 120 parallel to the longitudinal axis of the chambers 84 , 86 about axes 128 , 130 in circular recesses 132 , 134 . The sealing elements 124 , 126 have sealing surfaces 136 , 138 which are concavely curved. The curvature corresponds to the convex curvature of the outer surface of the respective circular pistons 106 , 112 . During operation, the sealing surfaces 136 , 138 nestle against the outer surfaces of the rotary pistons 106 , 112 , so that the contact surface between the sealing surface and the outer surface is enlarged. Due to the enlarged contact surface, a small surface pressure is created, which reduces wear on the sealing surfaces 136 , 138 and on the corresponding rotary piston surfaces and ensures a high sealing device. Due to the pivotable mounting, the sealing surfaces 136 , 138 follow the respective lateral surfaces during the rolling movement of the rotary pistons 106 , 112 , without the size of the contact surfaces changing.

Die beiden Schieber 118, 120 übernehmen neben ihrer Teilungs funktion auch die Funktion eines Ventils. Durch den Schieber 118 verläuft ein Durchgangskanal 140 mit den Abschnitten 140a, b, c, d. Der Durchgangskanal 140 verbindet die Abgabe kammer der Kammer 84 mit dem Kanal 90 der Brennkammer 92. Ein im Schieber 118 in Richtung der Längsachse der Feder 122 ver schiebbar geführtes Verschlußelement 142 wird mit dem Druck der Feder 122 beaufschlagt und verschließt den Kanal 140 im Abschnitt 14Oc. Wenn der Druck im Kanalabschnitt 140b einen vorbestimmten Wert überschreitet, so wird das Verschlußele ment 142 gegen die Kraft der Feder 122 geöffnet und gibt den Durchgangskanal 140 im Abschnitt 140c frei. Wenn außerdem bei der Bewegung des Schiebers 118 im Schieberkanal 88 die Öff nung des Durchgangskanals 140 der Öffnung des Kanals 90 ge genübersteht (vgl. Fig. 4 oben), so strömt verdichtete Luft aus der Kammer 84 über den Durchgangskanal 140 und den Kanal 90 in die Brennkammer 92 und wird dort mit zugeführtem Brenn stoff verbrannt.In addition to their dividing function, the two slides 118 , 120 also take on the function of a valve. A through channel 140 with sections 140 a, b, c, d runs through slide 118 . The passage 140 connects the discharge chamber of the chamber 84 to the channel 90 of the combustion chamber 92 . A in the slide 118 in the direction of the longitudinal axis of the spring 122 slidably guided closure member 142 is acted upon by the pressure of the spring 122 and closes the channel 140 in section 14 Oc. If the pressure in channel portion 140 b exceeds a predetermined value, then the Verschlußele ment 122,142 opened against the force of the spring and releases the passageway 140 in the section 140 c-free. Moreover, if during the movement of the slider 118 in the slide channel 88, the Publ voltage of the through channel 140 of the opening of the channel 90 ge genübersteht (see. Fig. 4 above), then passes compressed air from the chamber 84 through the passageway 140 and the channel 90 in the combustion chamber 92 and is burned there with supplied fuel.

Im folgenden wird die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 erläutert. Die beiden Wellen 104, 110 des Kreis kolbenverdichters 83a und des Kreiskolbenmotors 83b sind über ein Umkehrgetriebe (nicht dargestellt) mit dem Übersetzungs verhältnis 1 : 1 miteinander gekoppelt. Die Wellen 104, 110 ro tieren somit gegensinnig mit gleicher Drehgeschwindigkeit zu einander, wie durch die Pfeile P1, P2 angedeutet ist. In Fig. 4 hat der Kreiskolben 104 des Kreiskolbenverdichters sei nen oberen Totpunkt (Winkelstellung 0°) erreicht, bei der er den Schieber 118 maximal aus der Kammer 84 herausgeschoben hat. Der Kreiskolben 112 hat in dieser Stellung seinen unte ren Totpunkt erreicht. Bei der Abrollbewegung der Kreiskolben 106, 112 in den Kammern 84 bzw. 86 werden die Schieber 118, 120 zwangsweise hin- und hergeschoben, so daß sich weitgehend eine gleichmäßige Andruckkraft der Schieber 118, 120 auf die Außenflächen der Kreiskolben 106, 112 einstellt und keine weiteren Steuerelemente erforderlich sind. In der Winkelstel lung 0° steht der Kanal 90 dem Durchgangskanal 140 gegenüber. Da der Kreiskolben 106 seinen Verdichtungshub gerade beendet hat und die verdichtete Luft maximalen Druck hat, ist das Verschlußelement 142 gegen die Kraft der Feder 122 zurückver schoben und der Durchgangskanal 140 freigegeben. Die verdich tete Luft kann so in die Brennkammer 92 strömen und wird dort zusammen mit weiterem Brennstoff verbrannt.The mode of operation of the exemplary embodiment according to FIG. 4 is explained below. The two shafts 104 , 110 of the rotary piston compressor 83 a and the rotary piston motor 83 b are coupled to each other via a reversing gear (not shown) with the transmission ratio 1: 1. The shafts 104 , 110 ro tiere in opposite directions with the same rotational speed to each other, as indicated by the arrows P1, P2. In Fig. 4, the rotary piston 104 of the rotary piston compressor has reached NEN top dead center (angular position 0 °), at which it has pushed the slide 118 out of the chamber 84 to the maximum. The rotary piston 112 has reached its bottom dead center in this position. During the rolling movement of the rotary pistons 106 , 112 in the chambers 84 and 86 , the slides 118 , 120 are forcibly pushed back and forth, so that largely a uniform pressure force of the sliders 118 , 120 is set on the outer surfaces of the rotary pistons 106 , 112 and none additional controls are required. In the angular position 0 °, the channel 90 faces the through channel 140 . Since the rotary piston 106 has just finished its compression stroke and the compressed air has maximum pressure, the closure element 142 is pushed back against the force of the spring 122 and the through channel 140 is released. The compressed air can thus flow into the combustion chamber 92 and is burned there together with further fuel.

In Fig. 5 sind im unteren Bildteil die Wellen 104 und 110 um 45° weiter verdreht dargestellt. Der Druck der Feder 122 auf das Verschlußelement 142 ist größer als der Druck der Luft von seiten der Abgabekammer der Kammer 84, so daß der Durch gangskanal 140 durch das Verschlußelement 142 verschlossen ist. Im oberen Bildteil haben die Wellen 104, 110 eine Win kelstellung von 90° erreicht. Der Schieber 118 ist weiter in Richtung der Welle 104 verschoben. Die Öffnungen der Kanäle 90, 140 überlappen sich nicht. Das Verschlußelement 142 hält den Durchgangskanal 140 verschlossen.In Fig. 5 the waves are shown in the lower part 104 and 110 is further rotated by 45 °. The pressure of the spring 122 on the closure element 142 is greater than the pressure of the air on the part of the discharge chamber of the chamber 84 , so that the through channel 140 is closed by the closure element 142 . In the upper part of the picture, the shafts 104 , 110 have reached an angle of 90 °. The slide 118 is displaced further in the direction of the shaft 104 . The openings of the channels 90 , 140 do not overlap. The closure element 142 keeps the through channel 140 closed.

Bei dem in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel rotieren die Wellen 104, 110 gegensinnig synchron zueinander, wobei ihre Schieber 118, 120 in ihren Bewegungen zwangsge steuert sind. Wenn der eine Kreiskolben z. B. Kreiskolben 104, seinen oberen Totpunkt erreicht hat, befindet sich der andere Kreiskolben, d. h. Kreiskolben 110, in seinem unteren Tot punkt. Durch die gegensinnige Rotation der beiden Kreiskolben gleichen sich die Drehmomente der Wellen 104, 110 aus. Demzu folge reduzieren sich die Beanspruchungen in den Lagern und die Laufruhe verbessert sich.In the exemplary embodiment shown in FIGS. 4 to 6, the shafts 104 , 110 rotate in opposite directions in synchronism with one another, their slides 118 , 120 being forced to control their movements. If a rotary piston z. B. rotary piston 104 , has reached its top dead center, the other rotary piston, ie rotary piston 110 , is in its lower dead point. Due to the opposite rotation of the two rotary pistons, the torques of the shafts 104 , 110 equalize. As a result, the stresses in the bearings are reduced and the running smoothness improves.

In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dieses Beispiel einer Wärmekraftmaschine zeich net sich durch einen sehr kompakten Aufbau aus und eignet sich für kleinere und mittlere Leistungen. Im linken Bildteil ist eine Ansicht von B des rechts dargestellten Querschnitts zu sehen. Der Bildteil rechts stellt einen Querschnitt durch die Ebene A-A der links gezeigten Ansicht dar. Wie im rechten Bildteil der Fig. 7 zu erkennen ist, ist das Gehäuse aus fünf Platten 150-158 zusammengesetzt, wobei die mittlere Platte 154 vorzugsweise aus Keramik besteht. In den Platten 150, 154, 158 ist eine Kurbelwelle 160 drehbar gelagert. Die Platte 156 enthält eine Kreiskolbeneinrichtung 159, die als Verdichter arbeitet und angesaugte Luft verdichtet. Die zy lindrische Kammer 162 der Platte 156 enthält einen Kreiskol ben 164, dessen äußerer Mantel 166 aus elastischem Material besteht und eine seitliche Abdichtung gegen die Platten 154 und 158 bew4rkt. In einem Schieberschacht 167 ist ein Schie ber 168 beweglich aufgenommen. In Fig. 7 another embodiment of the invention is shown. This example of a heat engine is characterized by a very compact design and is suitable for small and medium-sized outputs. In the left part of the picture, a view of B of the cross section shown on the right can be seen. The right part of the picture represents a cross section through the plane AA of the view shown on the left. As can be seen in the right part of the picture in FIG. 7, the housing is composed of five plates 150-158 , the middle plate 154 preferably being made of ceramic. A crankshaft 160 is rotatably mounted in the plates 150 , 154 , 158 . The plate 156 contains a rotary piston device 159 , which works as a compressor and compresses the intake air. The zy-cylindrical chamber 162 of the plate 156 contains a Kreiskol ben 164 , the outer jacket 166 is made of elastic material and a lateral seal against the plates 154 and 158 moved. A slide over 168 is movably received in a slide shaft 167 .

Die mittlere Platte 154 aus Keramik enthält eine Brennkammer 170, die mit einem Verbindungskanal 172 verbunden ist. Durch die Verwendung von Keramik werden Verdichter und Motor gegen einander wärmeisoliert.The central plate 154 made of ceramic contains a combustion chamber 170 , which is connected to a connecting channel 172 . The use of ceramics insulates the compressor and motor from each other.

Die Platte 152 nimmt eine Kreiskolbeneinrichtung 161 auf, die als Motor arbeitet. Ihre zylindrische Kammer 174 enthält ei nen Kreiskolben 176 mit mehrschichtigem Aufbau. Die äußerste Schicht 178 besteht aus Keramik, während die darunterliegende Schicht 180 zum Abdichten gegen die Platten 150 und 152 dient und aus einem elastischen, hitzebeständigen Material besteht. Ein Schieberkanal 182 enthält einen Schieber 184, der durch den Druck einer Feder 186 in Richtung zur Welle 160 vorge spannt ist. Die aufgrund der Schnittdarstellung in der Platte 156 nur teilweise gezeigte Schiebereinrichtung ist ähnlich aufgebaut wie die der Platte 152.The plate 152 receives a rotary piston device 161 , which works as a motor. Its cylindrical chamber 174 contains a rotary piston 176 with a multilayer structure. The outermost layer 178 is made of ceramic, while the underlying layer 180 serves to seal against the plates 150 and 152 and is made of an elastic, heat-resistant material. A slide channel 182 includes a slide 184 , which is biased by the pressure of a spring 186 toward the shaft 160 . The slide device, which is only partially shown in the plate 156 due to the sectional view, is constructed similarly to that of the plate 152 .

Die Kurbeln 160a und 160b der Welle 160 sind um annähernd 180° zueinander versetzt. Bei Umlauf der Welle 160 erreicht daher der Kreiskolben 176 etwa seinen oberen Totpunkt, wenn der Kreiskolben 164 seinen unteren Totpunkt erreicht.The cranks 160 a and 160 b of the shaft 160 are offset from one another by approximately 180 °. When the shaft 160 rotates , the rotary piston 176 approximately reaches its top dead center when the rotary piston 164 reaches its bottom dead center.

Die beiden Schieber 184 und 168 sind in Umfangsrichtung der miteinander fluchtenden Kammern 174 und 162 gegeneinander um einen geringen Betrag versetzt, wie im linken Bildteil der Fig. 7 zu erkennen ist. Die Schieber 184 und 168 übernehmen Ventilfunktionen, wie im folgenden näher erläutert wird. Der Schieber 184 enthält seitlich eine Ausnehmung, die als Ven tilkanal 188 abhängig von der Stellung des Schiebers 184 eine Verbindung zwischen der Aufnahmekammer 190 und dem Verbin dungskanal 172 der Brennkammer 170 herstellen kann. In der in Fig. 7 gezeigten Stellung des Kreiskolbens 176 in seinem un teren Totpunkt ist der Kanal 188 seitlich durch den Schieber schacht 182 abgedichtet; die Verbindung zur Brennkammer 170 ist unterbrochen. Wenn sich der Schieber 184 infolge der Dre hung der Welle 160 nach oben bewegt, überdeckt die Öffnung des Kanals 188 die des Verbindungskanals 172, so daß für ei nen vorgegebenen Winkelbereich des Umlaufs der Kurbelwelle 160 Verbrennungsgase der Brennkammer 170 in die Aufnahmekam mer 190 strömen können. Durch den Druck der Verbrennungsgase wird der Kreiskolben 176 in Richtung des Pfeils P bewegt, wo bei die in der Abgabekammer 192 enthaltenen Gase über einen Auslaßkanal 194 ausströmen. Die Bewegung des Kreiskolbens 176 treibt die Welle 160 und dadurch den Kreiskolben 164 des Kreiskolbenverdichters in der Platte 156 an.The two sliders 184 and 168 are offset from one another in the circumferential direction of the mutually aligned chambers 174 and 162 by a small amount, as can be seen in the left-hand part of FIG. 7. The sliders 184 and 168 take over valve functions, as will be explained in more detail below. The slider 184 contains a recess on the side, the Ven tilkanal 188 depending on the position of the slider 184 can create a connection between the receiving chamber 190 and the connec tion channel 172 of the combustion chamber 170 . In the position of the rotary piston 176 shown in FIG. 7 in its lower dead center, the channel 188 is sealed laterally by the slide shaft 182 ; the connection to the combustion chamber 170 is interrupted. When the slide 184 moves due to the rotation of the shaft 160 upward, the opening of the channel 188 covers that of the connecting channel 172 , so that 160 combustion gases of the combustion chamber 170 can flow into the receiving chamber 190 for a predetermined angular range of the rotation of the crankshaft . The rotary piston 176 is moved in the direction of arrow P by the pressure of the combustion gases, where the gases contained in the discharge chamber 192 flow out via an outlet channel 194 . The movement of the rotary piston 176 drives the shaft 160 and thereby the rotary piston 164 of the rotary piston compressor in the plate 156 .

In Fig. 8 sind Ansichten der Schieber 184 und 168 darge stellt. Auch der Schieber 168 enthält einen Ventilkanal 196, der für einen vorbestimmten Winkelbereich der Welle die Abga bekammer der Kammer 162 über den Verbindungskanal 172 mit der Brennkammer 170 verbindet. Auf diese Weise wird der Brennkam mer verdichtete Luft zugeführt, die zusammen mit weiterem Brennstoff in der Brennkammer 170 verbrannt wird. Die Höhe der Ventilkanäle 188 bzw. 196 definieren den Winkelbereich, innerhalb dessen eine Strömungsverbindung mit der Brennkammer 170 hergestellt wird.In Fig. 8 are views of the slider 184 and 168 Darge provides. The slider 168 also includes a valve channel 196 which , for a predetermined angular range of the shaft, connects the exhaust chamber of the chamber 162 via the connecting channel 172 to the combustion chamber 170 . In this way, the Brennkam mer compressed air is fed, which is burned together with other fuel in the combustion chamber 170 . The height of the valve channels 188 and 196 define the angular range within which a flow connection to the combustion chamber 170 is established.

Fig. 9 zeigt eine Ansicht der Verdichtereinrichtung von D in Fig. 7 aus auf die Platte 156 gesehen. Durch den außermitti gen Versatz des Schiebers 168 wird es möglich, den mittig an geordneten Verbindungskanal 172 mit dem Ventilkanal 196 sowie dem Ventilkanal 188 zur Deckung zu bringen. Die Luft wird über den Zuführkanal 198 zugeführt. FIG. 9 shows a view of the compressor device from D in FIG. 7 viewed from plate 156 . Due to the offset of the slide 168 , it is possible to bring the connecting channel 172 , which is arranged in the center, with the valve channel 196 and the valve channel 188 to coincide. The air is supplied via the supply duct 198 .

In Fig. 10 ist ein Querschnitt längs der Ebene C-C nach Fig. 7 dargestellt. Der Schnitt C-C verläuft durch den Verbin dungskanal 172. In Fig. 10 ist zu erkennen, daß bei der Stellung des Kreiskolbens 164 in seinem oberen Totpunkt zwi schen der Abgabekammer der Kammer 162 und der Brennkammer 170 über den Ventilkanal 196 und dem Verbindungskanal 172 eine Strömungsverbindung zur Brennkammer 170 hergestellt ist. Ver dichtete Luft strömt somit in die Brennkammer 170. FIG. 10 shows a cross section along the plane CC according to FIG. 7. The section CC runs through the connecting duct 172 . In Fig. 10 it can be seen that in the position of the rotary piston 164 in its top dead center between the delivery chamber of the chamber 162 and the combustion chamber 170 via the valve channel 196 and the connecting channel 172 a flow connection to the combustion chamber 170 is made. Ver compressed air thus flows into the combustion chamber 170 .

In Fig. 11 sind verschiedene Arbeitsphasen der Wärmekraftma schine nach Fig. 7 für verschiedene Winkelstellungen darge stellt. Bei der Stellung 0° befindet sich der Kreiskolben 164 des Kreiskolbenverdichters in seinem oberen Totpunkt, während der Kreiskolben 176 des Kreiskolbenmotors seinen unteren Tot punkt erreicht. Die Luftverdichtung ist abgeschlossen und es strömt in die Brennkammer 170 verdichtete Luft ein, die zu sammen mit Brennstoff, dessen Zuführung auf übliche Weise er folgt und nicht dargestellt ist, verbrannt wird. Die Strö mungsverbindung zwischen den Kanälen 172 und 188 ist in die ser Stellung unterbrochen.In Fig. 11, different working phases of the heat engine according to FIG. 7 are Darge for different angular positions. In the 0 ° position, the rotary piston 164 of the rotary piston compressor is at its top dead center, while the rotary piston 176 of the rotary piston engine reaches its lower dead center. The air compression is complete and compressed air flows into the combustion chamber 170 , which is burned together with fuel, the supply of which he follows in the usual way and is not shown. The flow connection between channels 172 and 188 is interrupted in this position.

Bei der Winkelstellung 90° überlappen sich Verbindungskanal 172 und Ventilkanal 188. Verbrennungsgase der Brennkammer 170 strömen in die Aufnahmekammer 190 und treiben unter Entspan nung den Kreiskolben 176 und damit die Welle 160 an. Die Ver bindung zwischen Verbindungskammer 172 und Ventilkanal 196 ist unterbrochen.In the angular position 90 °, connecting channel 172 and valve channel 188 overlap. Combustion gases from the combustion chamber 170 flow into the receiving chamber 190 and, under relaxation, drive the rotary piston 176 and thus the shaft 160 . The connection between the connecting chamber 172 and valve channel 196 is interrupted.

In der Winkelstellung 180° hat der Kreiskolben 176 seinen oberen Totpunkt erreicht, wobei die Strömungsverbindung zur Brennkammer 170 aufrechterhalten wird. Wie aus den Figuren zu erkennen ist, wird die Verbindung zwischen der Brennkammer 170 und der Aufnahmekammer 190 des Kreiskolbenmotors über na hezu die gesamte Drehung der Welle aufrechterhalten und le diglich für die Phase der Ladung der Brennkammer 170 mit ver dichteter Luft unterbrochen. Die Winkelbereiche für das Laden der Brennkammer 170 und das Entladen sind auf einfache Weise durch die Höhe der Ventilkanäle 196 bzw. 188 einstellbar.In the angular position 180 °, the rotary piston 176 has reached its top dead center, the flow connection to the combustion chamber 170 being maintained. As can be seen from the figures, the connection between the combustion chamber 170 and the receiving chamber 190 of the rotary piston engine is maintained over almost the entire rotation of the shaft and is only interrupted for the phase of loading the combustion chamber 170 with compressed air. The angular ranges for loading the combustion chamber 170 and unloading can be easily adjusted by the height of the valve channels 196 and 188 , respectively.

Claims

1. Heat engine with at least one compressor which compresses a medium to be burned, which is fed to a combustion chamber and optionally burned to form combustion gases with addition of a further medium, and with a drive unit in which the combustion gas drives a shaft under relaxation, characterized in that the drive unit is a rotary piston engine (14, 83 b, 161) is provided and that the combustion chamber (12, 92, 170) separated from the rotary piston motor (14 b, 83, 161) is arranged.

2. Heat engine, characterized in that the rotary piston engine ( 14 , 83 b, 161 ) comprises: a housing in which a cylindrical chamber ( 86 , 174 ) is formed, a rotary piston ( 62 , 112 , 176 ) which on a in the longitudinal axis of the chamber shaft ( 27 , 110 , 160 ) is rotatably mounted eccentrically, a slide mounted in the housing, approximately in a plane including the longitudinal axis and reciprocating slide ( 120 , 184 ) which with a sealing element ( 44 , 126 ) on the surface of the rotary piston ( 62 , 112 , 176 ) bears in a force-transmitting manner and seals the space between the inner circumferential surface of the chamber ( 86 ) and the peripheral surface of the rotary piston ( 112 ) into a receiving and a discharge chamber, and one feed channel (98) and an outlet (100) for supplying combustion gases to the receiving chamber and for discharging the relaxed Ver combustion gases from the discharge chamber, when rotation of the shaft (110) the Mantelfl surface of the rotary piston (112) rolls on the cylindrical peripheral surface of the chamber.

3. Heat engine according to claim 1 or 2, characterized in that as a compressor a Kreiskolbenver poet ( 10 , 83 a, 159 ) is provided, which is arranged separately from the combustion chamber ( 12 , 92 , 170 ).

4. Heat engine according to claim 3, characterized in that the rotary piston compressor comprises: a housing in which a cylindrical chamber ( 38 a, 38 b) is formed, a rotary piston ( 40 a, 40 b) on one in the longitudinal axis the chamber ( 38 a, 38 b) end of the shaft ( 25 ) is rotatably mounted eccentrically, egg nen mounted in the housing, approximately in a plane including the longitudinal axis reciprocating slide ( 42 , 58 ) with a sealing element ( 44 ) on the outer surface ( 46 ) of the rotary piston ( 40 a, 40 b) rests with force and the space between the inner circumferential surface of the chamber ( 38 a, 38 b) and outer surface ( 46 ) of the rotary piston ( 40 a, 40 b) in sealingly divides a receiving ( 50 ) and a delivery chamber ( 52 ), and a feed channel ( 53 ) or an outlet channel for feeding the medium to the receiving chamber ( 50 ) or for discharging the compressed medium from the delivery chamber ( 52 ) to the combustion chamber ( 12 ) if be i Rotation of the shaft ( 25 ) rolls the mantle surface of the rotary piston ( 40 a, 40 b) on the cylindrical peripheral surface of the chamber ( 38 a, 38 b).

5. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary piston motor ( 83 b, 161 ) and the rotary piston compressor ( 83 a, 159 ) together with the combustion chamber ( 92 , 170 ) in a housing ( 80-84 , 150 -158 ) are arranged.

6. Heat engine according to claim 5, characterized in that the housing contains a plate ( 82 ) which receives two identical rotary piston devices ( 83 a, 83 b), wherein a rotary piston device ( 83 a) as a rotary piston compressor and the other rotary piston device ( 83 b) works as a rotary piston engine that the slides ( 118 , 120 ) of the two rotary piston devices ( 83 a, 83 b) are connected to one another in the axial direction, and that the shafts ( 104 , 110 ) of the two rotary piston devices ( 83 a, 83 b) rotate in opposite directions syn chron to each other, the working phases of the two rotary piston devices ( 83 a, 83 b) are offset by approximately 180 ° to each other, and that the outlet channel of the rotary piston compressor via a valve ( 140 ) with the combustion chamber ( 92 ) and this is connected via a further channel ( 98 ) to the feed channel of the rotary piston engine ( 83 b).

7. Heat engine according to claim 6, characterized in that the two shafts ( 104 , 110 ) of the circular piston devices ( 83 a, 83 b) are popped together via a reversing gear with the gear ratio 1: 1.

8. Heat engine according to claim 6 or 7, characterized in that the two slides ( 118 , 120 ) in egg nem common slide channel and are biased against each other by spring pressure.

9. Heat engine according to one of claims 6 to 8, characterized in that the valve for a given angular range of the shaft of the rotary piston compressor ( 83 a) is open and otherwise closed.

10. Heat engine according to claim 9, characterized in that the slide ( 118 ) contains the valve.

11. A heat engine according to claim 10, characterized in that the slide ( 118 ) contains an output chamber with the combustion chamber ( 92 ) connecting passage channel ( 140 ) which can be closed by a spring-loaded locking element ( 142 ), and that Ver closure element ( 142 ) opens the through channel ( 140 ) at a specific pressure of the compressed medium.

12. Heat engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rotary piston engine ( 161 ) and the rotary piston compressor ( 159 ) have a common shaft ( 160 ).

13. Heat engine according to claim 12, characterized in that the rotary piston compressor ( 10 ) and / or the rotary piston engine ( 14 ) each contain at least two series-connected rotary piston units ( 10 a, 10 b; 14 a, 14 b).

14. Heat engine according to claim 13, characterized in that the rotary pistons of the first and the two th rotary piston unit ( 10 a, 10 b; 14 a, 14 b) are arranged on cranks of the shaft ( 25 , 27 ) by approximately 180 ° are offset from each other.

15. Heat engine according to claim 14, characterized in that the slide ( 42 , 58 ) of the first and the second rotary piston unit ( 10 a, 10 b; 14 a, 14 b) in the circumferential direction of the aligned cylindrical chambers ( 38 a, 38 b) are offset from one another.

16. Heat engine according to one of claims 13 to 15, characterized in that between the first and the second rotary piston unit ( 10 a, 10 b) a Speicherele element ( 57 ) for storing the compressed medium or the combustion gases is arranged.

17. Heat engine according to one of claims 13 to 16, characterized in that the outlet channel ( 68 ) of the first rotary piston unit ( 10 a, 14 a) and the feed channel of the second rotary piston unit ( 10 b, 14 b) through a connecting channel ( 60 , 76 ) are connected.

18. Heat engine according to claim 17, characterized in that in the rotary piston compressor the connec tion channel ( 60 ) by a valve ( 68 ) can be closed, which is open for a predetermined angular range of the shaft ( 25 ) and otherwise closed.

19. Heat engine according to claim 18, characterized in that the slide ( 42 , 58 ) forms out as a valve.

20. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element ( 44 , 124 , 126 ) on the slide ( 42 , 118 , 120 ) about an axis ( 128 , 130 ) parallel to the longitudinal axis of the chamber ( 38 a, 84 , 86 ) is pivotally mounted and has a sealing surface ( 136 , 138 ) which is adapted to the curved shape of the outer surface of the rotary piston ( 40 a, 106 , 110 ).

21. Heat engine according to claim 20, characterized in that the slide ( 118 , 120 ) has a cross-sectionally partially circular recess ( 132 , 134 ) in which the sealing element ( 124 , 126 ) is pivotally slidably mounted.

22. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that at least one annular jacket layer ( 41 , 66 , 108 , 116 , 166 , 180 ) of the rotary piston consists of elastic material, preferably before of a heat-resistant elastomer.

23. Heat engine according to claim 22, characterized in that in the rotary piston compressor, the jacket layer made of elastic material is the outermost layer ( 41 , 108 , 166 ) of the rotary piston.

24. Heat engine according to claim 22, characterized in that in the rotary engine, the jacket layer ( 66 , 116 , 180 ) made of elastic material below an outer heat-resistant layer ( 64 , 114 , 178 ), which is preferably made of ceramic or steel.

25. Heat engine according to one of the preceding An sayings, characterized in that the inner order catch area of the chamber of the rotary piston engine or Rotary piston compressor and / or the lateral surfaces the cylindrical chamber at least in the area that with the rotary piston jacket or the elastic jacket is in contact, polished and / or with a layer low-wear layer is coated, preferably through a plasma CVD process with modified super hard carbon is coated.

26. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary piston motor and / or the rotary piston compressor and / or the rotary piston unit is accommodated by a housing which has a central plate ( 18 , 32 ; 24 , 34 ; 152 , 156 ; 82 ) in which the cylindrical chamber or the cylindrical chambers are formed.

27. Heat engine according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber ( 12 ) continuously burns the media supplied.

28. Heat engine according to one of claims 1 to 27, characterized in that the combustion chamber ( 12 ) contains an ignition device which ignites the media supplied to initiate the combustion process.