DE495392C

DE495392C - Rotary piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE495392C
Application number: DED51772D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-06-05
Filing date: 1926-11-19
Publication date: 1930-04-05

Description

Drehkolben-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Drehkolben-Brennkraftmaschine, bei der in bekannter Weise ein am Umfang mit Aussparungen versehenes umlaufendes Widerlager mit einem am Umfang mehrere Kolben besitzenden umlaufenden Läufer zusammenarbeitet. Es wälzen sich Widerlager und Kolben aufeinander ab, wobei jeder Kolben in eine- der Aussparungen des Widerlagers eingreift. In den zwischen zwei Kolben liegenden Einschnitten der Mantelfläche des Läufers befinden sich Dichtungssegmente, die mit den zwischen den Aussparungen des Widerlagers befindlichen Sektoren zusammenarbeiten.Rotary piston internal combustion engine The invention relates to a rotary piston internal combustion engine, in the known manner a circumferential one provided with recesses on the circumference Abutment cooperates with a rotating rotor having several pistons on the circumference. The abutment and piston roll on each other, with each piston in a the recesses of the abutment engages. In the one between two pistons Incisions in the outer surface of the rotor are sealing segments with the sectors located between the recesses of the abutment cooperate.

Gemäß der Erfindung wird die Wirksamkeit der Dichtungssegmente dadurch besonders günstig gestaltet, daß diese abgeschrägte Endflächen besitzen und einen der Läuferachse zugekehrten Ansatz tragen, der in einer seitlichen Aussparung des Läufers liegt und einen am Läufer befestigten Drehzapfen mit Spiel umgibt. Das Segment liegt in einem schwalbenschwanzförmigen Einschnitt der Umfangsfläche des Läufers. Je nach dem Drehsinn des Läufers legt sich die eine oder die andere der äbgeschrägten Endflächen des Dichtungssegmentes dichtend gegen die benachbarte schräge Fläche des Einschnitts im Läufer. Die Dichtung am Umfang des Dichtungssegmentes wird dadurch erreicht, daß durch die bei der Drehung des Läufers auftretende Fliehkraft das Dichtungssegment -infolge seiner Lagerung mit Spiel - nach außen gegen die Sektoren des Widerlagers gedrückt wird.According to the invention, the effectiveness of the sealing segments is thereby designed particularly favorable that these have beveled end faces and a carry the rotor axis facing approach, which is in a lateral recess of the Runner is and surrounds a pivot attached to the runner with play. The segment lies in a dovetail-shaped incision in the circumferential surface of the rotor. Depending on the direction of rotation of the rotor, one or the other of the bevelled edges lies down End faces of the sealing segment sealing against the adjacent inclined surface of the incision in the runner. The seal on the circumference of the sealing segment is thereby achieved that the sealing segment due to the centrifugal force occurring during the rotation of the rotor -As a result of its storage with play - to the outside against the sectors of the abutment is pressed.

In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen Abb. r einen Querschnitt der Maschine, Abb.2 einen Achslängsschnitt durch ein Gehäuseteil.In the drawings is an exemplary embodiment of the invention shown. Fig. R shows a cross-section of the machine, Fig. 2 a longitudinal section through a housing part.

Der Rotor oder Läufer z ist eine volle Scheibe mit drei bogenförmigen Aussparungen, sogenannten Expansionskammern 2. Sie sind voneinander durch Kolben (Scheidewände) 3, deren Profil sich jenem einer Zahnflanke nähert, getrennt. Dieses Profil ist durch die einzige Bedingung bestimmt, einen Dichtungskontakt mit den entsprechenden Flächen der vollen Sektoren des Widerlagers (Abschlußorgans) q. zu gewährleisten, da Kräfte überhaupt nicht übertragen ,werden sollen. Jeder der Kolben 3 ist mit zwei oder mehreren seitlichen Dichtungsleisten 5, wie auch mit solchen auf der Stirnseite versehen, welche durch die Fliehkraft an die Gehäusewände angelegt werden und eine genügende Dichtung ergeben.The rotor or runner z is a full disk with three arcuate ones Recesses, so-called expansion chambers 2. They are separated from each other by pistons (Partitions) 3, the profile of which approaches that of a tooth flank, separated. This Profile is determined by the only condition, a seal contact with the corresponding areas of the full sectors of the abutment (closure organ) q. to ensure that forces should not be transferred at all. Each of the pistons 3 is with two or more lateral sealing strips 5, as well as with such provided on the front side, which is applied to the housing walls by centrifugal force and result in a sufficient seal.

Um die Abnutzung des Läufers durch Reibung auf der Innenwand des Gehäuses 6 zu vermeiden (Reibung, die infolge der Wärmeausdehnung eintreten könnte, da das Gehäuse 6 tatsächlich durch den Wassermantel viel kräftiger gekühlt wird als der Rotor), inuß man im kalten Zustande der Maschine ein geringes Spiel zwischen beiden vorsehen, wobei die Abdichtung in befriedigendem Maße durch die erwähnten Dichtungsleisten 5 gesichert ist.In order to reduce the wear and tear of the rotor due to friction on the inner wall of the housing 6 Avoid (friction that could occur as a result of thermal expansion, since the housing 6 is actually cooled by the water jacket much more powerfully than the rotor), one must provide a small clearance between the two when the machine is cold, the seal being achieved to a satisfactory extent by the mentioned sealing strips 5 is secured.

Der zylindrische Teil des Läufers i zwischen den Kolben 3 ist mit beweglichen Segmenten 8 von Läuferbreite versehen. Die Segmente sind in Einschnitten ja des Läsifers mit den schrägen Flächen ib und ic angeordnet und sollen besonders die Räume 2o und zoa gegeneinander abdichten. Jedes Segment 8 besitzt schräg geschnittene Endflächen 8b und 8c und einen Ansatz 9, der in eine entsprechende Vertiefung des Läufers r eingreift und dort mit einem: Spiel vom Bruchteil eines Millimeters durch einen Drehzapfen fo gehalten wird. Entfernt sich das Segment infolge der Fliehkraft vom Mittelpunkt, so wird seine Bewegung durch den Umfang des Widerlagers ii begrenzt, gegen welches sich das Segment anlegt, da andererseits die Umfangsgeschwindigkeit des Widerlagers größer ist als jene des Segmentes 8, so wird das Segment in Bewegungsrichtung verschoben, so daß es sich gegen die vordere Wand 1b der Nut ja, in der es untergebracht ist, anlegt, wodurch eine vollkommene Abdichtung der Explosionskammer erzielt wird. Wechselt die Drehrichtung, so legt sich die Kante 8c an die Fläche ic an.The cylindrical part of the rotor i between the piston 3 is with movable segments 8 provided by runner width. The segments are in incisions yes of the Läsifer arranged with the sloping surfaces ib and ic and should especially seal the rooms 2o and zoa against each other. Each segment 8 has diagonally cut End surfaces 8b and 8c and a projection 9, which is in a corresponding recess of the Runner r intervenes and there with a: play by a fraction of a millimeter through a pivot fo is held. The segment moves away as a result of centrifugal force from the center, its movement is limited by the circumference of the abutment ii, against which the segment is applied, as on the other hand the peripheral speed of the abutment is larger than that of segment 8, the segment is in the direction of movement moved so that it is against the front wall 1b of the groove in which it is housed is applied, whereby a perfect seal of the explosion chamber is achieved. If the direction of rotation changes, the edge 8c rests against the surface ic.

Das Widerlager4 ist eine Scheibe, die dieselben Hauptabmessungen (Durchmesser und Dicke) wie der Läufer i besitzt. Es enthält drei feste Teile i i, die Sektoren oder Vorsprünge heißen und derart ausgebildet sind, daß ihre Flächen in abwälzender Berührung mit dem Läufer i stehen. Die Flankenprofile dieser Sektoren nähern sich denen epizykloidischer Zahnräder. Diese Bedingung ist entscheidend für das Profil der Kolben 3 des Läufers i, die in die Aussparungen i2 des Widerlagers 4 eintreten.The abutment4 is a disc that has the same main dimensions (diameter and thickness) as the rotor i possesses. It contains three fixed parts i i, the sectors or projections are called and are designed in such a way that their surfaces in rolling Stand in contact with the runner i. The flank profiles of these sectors are approaching those of epicycloidal gears. This condition is crucial for the profile the piston 3 of the rotor i, which enter the recesses i2 of the abutment 4.

Ein auf dem Wellenende vorgesehenes Zahnrädergetriebe überträgt die gleichförmige Drehbewegung der Arbeitswelle auf die Rotationsachse des Widerlagers 4 und des Drehschiebers 14.A gear transmission provided on the shaft end transmits the Uniform rotary movement of the working shaft on the axis of rotation of the abutment 4 and the rotary valve 14.

Das Gehäuse des Läufers i und des Widerlagers 4, wie übrigens auch die Verpuffungskammer 13 und das Gehäuse des Verteilungsdrehsahiebers 14 für das Brenngemisch sind in einem Stück gegossen. Dieser hohle Gesamtkörper ist von einer äußeren Hülle 15 umgeben, welche das Kühlwasser enthält. Die Kühlung kann durch selbsttätigen Wasserumlauf (Thermosiphon) erfolgen, wobei das Wasser bei 16 in den Kühlmantel eintritt. Es bildet sich ein zweifacher Strom: das kalte Wasser steigt zum größeren Teile durch den Raum 16' nach dem: dreieckförmigen Kanal 7 zwischen Explosionskammer und Abschlußrotorgehäuse und bewirkt so eine kräftige Abkühlung jener Teile, die am meisten der Erhitzung ausgesetzt sind. Das erwärmte Wasser steigt weiter nach dem Raume 16" durch Verbindungskanäle, die in die Wand des Gehäuses 6 zwischen den Räumen 7 und i6" ,gebohrt sind (in Ab!b. i punktiert angedeutet) und strömt durch den Stutzen 17 zum Kühlapparat ab. Das Wasser im Raume 16"', welcher das Gehäuse des Verteilschiebers umgibt, wird sich dagegen nur langsam durch das von Kanal? zuströmende Wasser erneuern, was die Erhaltung einer konstanten, mittleren Temperatur umn den Verteilschieber ermöglicht.The housing of the rotor i and the abutment 4, as well as by the way the deflagration chamber 13 and the housing of the distribution rotary valve 14 for the Burning mixture are poured in one piece. This hollow entire body is of a surrounding outer shell 15, which contains the cooling water. The cooling can go through automatic water circulation (thermosiphon), with the water at 16 in the Cooling jacket enters. A twofold stream is formed: the cold water rises to the greater part through the space 16 'after the: triangular channel 7 between Explosion chamber and final rotor housing and thus causes a powerful cooling those parts that are most exposed to heating. The heated water rises further to the space 16 "through connecting channels in the wall of the housing 6 between the spaces 7 and i6 "are drilled (indicated by dotted lines in Ab! B. I) and flows through the connection 17 to the cooling apparatus. The water in room 16 "', which surrounds the housing of the distributor valve, on the other hand, it will only slowly move through the from canal? Incoming water renew what the maintenance of a constant, mean Temperature around the distributor valve.

Der Verteilschieber 14 für das Verpuffungsgemisch ist ein Drehschieber; er wird durch einen mit der nämlichen Winkelgeschwindigkeit wie der Läufer i rotierenden Hohlzylinder gebildet. Er weist je Motoreinheit drei Öffnungen auf, deren Breite berechnet wird, um während der sehr kurzen zur Verfügung stehenden Zeit einen genügenden Einlaßquerschnitt nach der Verpuffungskam@mer freizulegen. (Diese Zeit ist begrenzt durch den Hub des Läufers und den Zündungszeitpunkt, wie unten erklärt wird.) Der Drehschieber bewegt sich auf dem -Mantel eines mittleren, feststehenden Hohlzylinders i4a, dessen Speiseöffnung mit der Zutrittsöffnung im Gehäuse 6 übereinstimmt. Die Anordnung zweifacher Zylinder sichert eine vollkommene Abdichtung und entzieht den Drehschieber dein Innendruck des Gasgemisches. Die durch die Wände der Verpuffungskammer aufgenommene Wärme verteilt sich unter dem regelnden Einfluß der konstanten mittleren Temperatur des Wassermantels 16"' gleichmäßig auf den ganzen Umfang des Verteilungsgehäuses, so daß keine unregelmäßige Ausdehnung zu befürchten ist, die ein Verziehen des Verteilerzylinders verursachen könnte. Um stellenweise erhöhte .Abnutzung des rotierenden Steuerzylinders, die unter Umständen von Kohlenstoff- (Ruß-) Ablagerungen bedingt wäre, zu verhüten, kann seine DrehberoPegung von einer schwingenden Achsenlängsbewebung geringer Amplitude begleitet werden. Zu diesem Zwecke kann der Steuerzylinder an einem Ende mit einer schrägen Rille ausgestattet werden, in welche ein am Gehäuse festsitzender Zapfen hineinragt.The distributor valve 14 for the deflagration mixture is a rotary valve; it is caused by a rotating with the same angular velocity as the rotor i Hollow cylinder formed. It has three openings for each motor unit, the width of which is calculated to provide a sufficient amount during the very short time available To uncover the inlet cross-section after the deflagration chamber. (This time is limited by the stroke of the rotor and the ignition timing, as explained below.) The Rotary valve moves on the jacket of a central, fixed hollow cylinder i4a, the feed opening of which coincides with the access opening in the housing 6. the The arrangement of two cylinders ensures a perfect seal and removes the Rotary valve your internal pressure of the gas mixture. Those through the walls of the deflagration chamber absorbed heat is distributed under the regulating influence of the constant mean Temperature of the water jacket 16 "'uniformly on the whole circumference of the distribution box, so that no irregular expansion is to be feared, which would distort the distributor cylinder could cause. In order to increase the wear and tear of the rotating control cylinder in places, which might be caused by carbon (soot) deposits, to prevent, its rotation can be achieved by an oscillating longitudinal axial movement of low amplitude to be accompanied. For this purpose, the control cylinder can at one end with a inclined groove, in which a pin fixed to the housing protrudes.

Vor den Öffnungen des zentralen, festen Hohlzylinders kann in dessen Innern ein Metallsieb befestigt werden, das dazu bestimmt ist, ein eventuelles Zurückschlagen der Flamme nicht durch den Verteiler hindurch bis zum Kompressor fortschreiten zu lassen.Before the openings of the central, solid hollow cylinder can in its Inside a metal screen to be attached, which is intended is a possible flashback of the flame not through the distributor up to To let the compressor progress.

Dieser Kompressor beliebigen Typs, vorzugsweise Turbotype, wird auf das Wellenende montiert und soll je nach der Umdrehungsgeschwindigkeit (erhalten durch mehr oder weniger starke Drosselung der Eintrittsöffnung) ein veränderliches Gasgemischvolumen liefern, so daß im Verteilerzylinder 14 ein genügender Druck herrscht, um während der kurzen Einlaßzeit die Explosionsräume 13, 2o bis zu einem bestimmten Kompressionsgrad füllen zu können.This compressor of any type, preferably turbo type, is on the shaft end is mounted and should be maintained depending on the speed of rotation ( by more or less strong throttling of the inlet opening) a variable Deliver gas mixture volume so that there is sufficient pressure in the distributor cylinder 14, to during the short inlet time the explosion chambers 13, 2o up to a certain To be able to fill the degree of compression.

Der Abschluß des Drehschiebers muß vollständig sein, wenn die Kante des Kolbens 3 die Expansionsöffnung der Verpuffungskam-Iner 13 teilweise freigelegt hat, in welchem Augenblick die Zündkerze 18 das Gemisch entzündet. Die gesamte Verbrennungskammer setzt sich also aus zwei Räumen zusammen, der eigentlichen Explosionskammer 13 und dem im Moment der Zündung zwischen dem Kolben 3 und dem Widerlager 4 bzw. dessen Sektoren i i eingeschlossenen Raume 2o, der" sich in der kurzen Füllzeit mit Drenngemisch aufladen konnte. Das Volumen dieser beiden Hohlräume wird derart berechnet, daß die verbrannten Gase eine genügende Entspannung erreicht haben werden, bevor der folgende Kolben des Läufers die eigentliche Verbrennungskammer 13 verschließt und bevor die Entleerung durch die Auspufföffnung i9 erfolgt. Diese Vorsichtsmaßnahme ist unerläßlich zur Verhütung der Selbstentzündung der unmittelbar in die Verpuffungskammer eintretenden Frischgase durch die Abgase.The closure of the rotary valve must be complete when the edge of the piston 3 has partially exposed the expansion opening of the Verpuffungskam-Iner 13 , at which moment the spark plug 18 ignites the mixture. The entire combustion chamber is thus composed of two spaces, the actual explosion chamber 13 and the space 2o enclosed at the moment of ignition between the piston 3 and the abutment 4 or its sectors ii, which "was able to charge itself with the combustion mixture in the short filling time. The volume of these two cavities is calculated in such a way that the burnt gases have reached a sufficient expansion before the following piston of the rotor closes the actual combustion chamber 13 and before emptying takes place through the exhaust port 19 fresh gases entering the deflagration chamber directly through the exhaust gases.

Die Spannkraft der Explosionsgase übt auf die festen Seitenflächen des Gehäuses keine Wirkung aus; desgleichen gehen die Resultierenden der auf die Zylinderflächen des Widerlagers .4 und auf den zylindrischen Grund der Expansionskammern einwirkenden Einzeldrucke durch die Achsen und werden von diesen aufgenommen. Einzig der Druck auf die rückwärtige Oberfläche der Kolben 3, genannt aktive oder treibende Oberflächen, ergibt das Drehmoment, das an die Welle abgegeben wird.The tension of the explosion gases exerts on the solid side surfaces the housing has no effect; likewise the resultants go to the Cylindrical surfaces of the abutment .4 and on the cylindrical base of the expansion chambers acting individual pressures through the axes and are absorbed by them. Only the pressure on the rear surface of the piston 3, called active or driving Surface, gives the torque that is delivered to the shaft.

Aus obigen Betrachtungen geht hervor, daß das je Verpuffung zuzuführende Brenn-Z> begrenzt ist (ungefähr 70 cm' für einen Rotor von 18 cm Durchmesser, ( cm Breite und 4 cm Tiefe der Expansionskammern bei mittlerem Kompressionsgrad).From the above considerations it can be seen that the combustion Z> to be supplied per deflagration is limited (approximately 70 cm 'for a rotor with a diameter of 18 cm, (cm width and 4 cm depth of the expansion chambers with a medium degree of compression).

Um: ein möglichst konstantes Drehmoment zu erhalten, ist es vorteilhaft, eine Anzahl dieser Elemente nebeneinander auf derselben Welle arbeiten zu lassen, wobei jedes Rotorpaar (Läufer und Abdichter) vorzugsweise auch sein eigenes Gehäuse (Abb. 2) hat. Die Gehäuse werden unter Einsetzen eines Dichtungsringes 2i (Abb. 2) zusammengefügt, der gleichzeitig eine gute Zentrierung der verschiedenen Einheiten sichern soll, und schließlich durch Verbindungsanker mit Schraube und Mutter zu einem festen Block vereinigt.In order to: obtain as constant a torque as possible, it is advantageous to let a number of these elements work side by side on the same shaft, each pair of rotors (rotor and seal) preferably also having its own housing (Fig. 2) has. The housings are fitted with a sealing ring 2i (Fig. 2) put together, which at the same time ensures good centering of the various units to secure, and finally by connecting anchors with screw and nut united in a solid block.

Die Zahl der Expansionskammern je Läufer ist nur beispielsweise angegeben und kann auf zwei herabgesetzt oder auf vier erhöht werden, je nach dem angenommenen Durchmesser und der je Explosion einzulassenden Brenngemischmenge. Das Widerlager 4 und der Verteilungsdrehschieber 14 sind selbstverständlich ohne weiteres entsprechend zu ändern.The number of expansion chambers per runner is only given as an example and can be reduced to two or increased to four, as the case may be Diameter and the amount of fuel mixture to be admitted per explosion. The abutment 4 and the distribution rotary valve 14 are of course easily corresponding to change.

Claims

PATENT CLAIM: Rotary piston internal combustion engine with one on the circumference circumferential abutment having several recesses, a runner with several Pistons, each of which engages in one of the recesses in the abutment, between the piston lying incisions in the lateral surface of the rotor, in the incisions mounted sealing segments and on the circumference of the abutment between the recesses located sectors, characterized in that each of the sealing segments (8), which come into contact with the sectors (i i) of the abutment (4), beveled Has edge surfaces (8b, 8c) and carries a shoulder (g) facing the rotor axis, which lies in a side recess of the runner (i) and one attached to the runner Pivot (fo) encloses with a certain amount of play, and that the segment (8) with free Play in a shear, alb tail-shaped incision (fa) in the circumferential surface of the rotor lies and - depending on the direction of rotation of the rotor - with one of its beveled End surfaces (8b, 8c) tightly against one of the inclined surfaces (ib, ic) of the incision (fa) in the runner.