DE6610744U - Drehkolbenkraftmaschine. - Google Patents

Description

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Anmelder: Alfred Jacubowski

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Rheinaustrafie 1

Drehkoloenkraftaasohine

Die Erfindung bezieht 3 ich auf eine Drehkolbenkraftmas chine j vorzugsweise Pumpe, Kompressor oder Berbrennungskraftmaschine, mit mindestens einem feststehenden Gehäuse, welches mit Ein- und Auslaß öffnung en für das Betriebsmittel versehen ist, sowie mit 'mindestens einem im Innern des Gehäuses mittels einer Drehachse gelagerten -umlaufenden Drahkolben, welcher mit Dichtungsmitteln gegenüber der Gehäuseinnenwand versehen ist. Die Erfindung läßt «ich also sehr vielseitig anwenden, nämlich als Pumpe für GSkJe oder ' Flüssigkeiten, auch als Vakuumpumpe, insbesondere Hochleistungs-

j vakuumpumpe. Ein beispielsweises Anwendungsgebiet ergibt sich

; bei Staubsaugern, Farbspritzpistolen, in-dem bei dem letzteren

^; auf den herkömmlichen Kompressor verzichtet werden kann und die

Pumpe unmittelbar auf den Farbbehälter montiert werden kann, wobei

j bemerkt wird, daß in Verbindung mit dem kleinen Elektromotor, der diese Pumpe bzw. den Kompressor antreibt, ein Rührwerk im Farbbehälter eingebaut werden kann. Ein weiteres Anwendungsgebiet er-

• gibt sich als Kleinstkompressor für Kühlschränke. F

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Ferner- kann man die Erfindung im Rahmen eines Rundlaufkompressors in entsprechender Form für Düsenantrieb, speziell für Senkrechtstarter, in Anwendung kommen lassen. Ein weiteres sehr wichtiges .Anwendungsgebiet ist das als Verbrennungskraftmaschine zum Zwecke der vollkommenen Verbrennung·

Es sind bereits zahlreiche Konstruktionen von Drehkolbenkraftmaschinen bekannt oder vorgeschlagen "worden. Eine dieser bekannten Maschinen ist als Kreiskolbenmotor* und zwar als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, die nach dem Viertakt-Ottoprozeß arbeitet. Die Drehbewegung entsteht bei diesem Kreiskolbenmotor durch ein^n rotierenden Kolben, der mit seinen Kanten einfache Schlitze in den Zylinderwänden öffnet und schließt und somit selbst den Gaswechsel ohne Ventile steuert. Der Kolben ist dreisekig«a mit konvexen Seiten ausgebildet und er läuft in einem Gehäuse, dessen Innenraum eine ovale, in der Mitte leicht eingeschnürte Kurve (Epitroßhoide) bildet. Die an den Ecken des Kolbens befindlichen Dichtkanten berühren bei der Drehung ununterbrochen die Gehäusewand, so daß sich zwischen Kolben und Gehäuse drei abgeschlossene Räume bilden, die sich im Laufe einer Kdbenumdrehung vergrößern und verkleinern, so daß die Vergrößerung und Verkleinerung der Räume zum Ansaugen des Kraftstoff-Luft-Gemisches, zu seiner Verdichtung, zum Arbeiten und Ausschieben der verbrannten Gase ausgenutzt werden können· Nachteilig ist bei diesem Kreiskolbenmotor, daß der Drehkolben exzentrisch gelagert werden muß, aas heißt «ine taumelnde Bewegung in d©m Gehallt* ausfuhrt, so daß ein entsprechender Massenausgleich vorgesehen werden muß. Nachteilig ist ferner, daß die Epitrc-enöiäsnform verhält-

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nismäßig schwierig hergestellt werden Vg^n und infolge der starken Krümmungsänderungen gegenüber dem taumelnd -umlaufenden Drehkolben zu erheblichen Dichtungssehvierigkeiten führt»

Bekannt sind ferner Vielzellenverdichter* bei welchen ein Botor ait Kreisförmigem Querschnitt zwar zentrisch um seine eigene Achse umläuftj wobei jedoch diese Achse exzentrisch in einem Gehäuse mit größerem kreisförmigen Querschnitt gelagert ist· In dem Rotor ist eine Vielzahl von durch Federn nsen auSes geaFoektea 8§ni©böxH vorgesehen, die zwischen sich während des Umlaufes im Volumen veränderliche Zellenräume einschließen· Nachteilig ist unter anderem* daß während einer vollständigen Umdrehung des Rotors je Zelle nur ein einziger Verdichtungsvorgang stattfindet* so daß nicht nur die Achse des Rotors« sondern auch die Schieber nur einseitig sehr stark belastet werden·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundej unter Vermeidung der oben angeführten Nachteile der bekannten Drehkolbenmaschinen eine Drehkolbenkraftmaschine zu schaff©n₄ die sehr einfach hergestellt werden kann* geringe räumliche Abmessungen bei großer Leistung aufweist und bei welcher der Drehkolben konzentrisch in dem Gehäuse umläuft_Ä so daß jeglicher Massenausgleich wegfällt und sehr große Drehzahlen erzielt werden können_s und wobei schließlich infolge symmetrischer Arbeitsweise in bezug auf die Drehachse Achsbelastung©n vermieden werden·

Die gestellte Aufgabe ttird erfindungsgemäßi ausgehend von einer zu

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Anfang erläuterten Drehkolbenkraftmaschine* dadurch gelöst, daß der Gehäuseinnenraum einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist* daß der Drehkolben fest mit seiner Drehachs« verbunden und diese konzentrisch zur Schnittlinie der "beiden durch die große und kleine Ellipsenaehse hindurchgehenden Ebenen gelagert ist* und daß die Dichtungsmittel derart in dem DreXikoTben "beweglich gehalten &nd* daß ihre Außenkanten stets dicht an der Gehäuseinnenwand anliegen«

Sins sisifaehs Fertigisng srgibf; sieh dadu?sh_s äsM dsr Br#hk#lbsn i» wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweistο

Vorteilhaft ist ferner* daß der Durchmesser des Drehkolbens der kleinen Rllipsenachse des Gehäuseinnenraumess entspricht ο

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird ferner dadurch erzielt, daiS das Verhältnis von der kleinen zu der großen Ellipsenaehse des Gehäuseinnenraumes etwa ü>t6 beträgt * Auf diese Weise ergibt iiich der Vorteil* daß doppelseitig -wirkende Dichtungsmittel in dem Drehkolben vorgesehen werden können, die also jeweils eine Kammer zu beiden Seiten begrenzen und die dann in dem Drehkolben während des T/mlaufes selbsttätig eins solche geringe Verschiebung erfahren* daß ihre stirnseitigen Enden stets mit Sicherheit dicht an der ellipsenförmigen Gehäuseinnanwand anliegen»

In diesem Zusammenhang ist es weiterhin von Vorteil* daß der Drehkolben mindestens vier symmetrisch zueinander beweglich geführte kreisabschnittförmige Dichtungsleisten aufweist* deren Krümmungs-

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radius etwa dem Halbmesser det Drehkolbens entspricht* so daß zwischen Drehkolben und Gehäuse vier Kammern gebildet sind« Auf diese Weise lassen sich die Aufnahmenuten in dem Drehkorbenj in welchen die Dichtungsleisten eingesetzt sind* "besonders einfach herstellen "and es ergibt sich eine einfache weitgehend reibimgslose Verschiebebewegung dar DichtungsLeisten.

Bei einer solchen Konstruktion erweist sich als vorteilhaft* daß die Länge jeder Dichtungsleiste etwa einem Viertel des VjLfasgss des Drehkolbens zuzüglich der Hälfte der Differenz zwischen der großen und kleinen Achse der Ellipse des Gehäuseinnenraumes entspricht »

Eine weitere Verbesserung der Dicht-wirkung läßt sich dadurch erzielen* daß jede Dichtungsleiste als Doppelleiste ausgebildet ist.

Eine besonders gute Ausnutzung der kammern und eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung wird dadurch erzielt, daß die Dichtungsleisten derart in dem Drehkolben angeordnet sind, daß ihre Austrittsstellen paarweise dicht nebeneinander liegen₀

Bei Sochlsistungsmaschinena Insbesondre bei Maschinen* bei welchen in den Kammern ein sehr großer Druck erzeugt wird* ist e& vorteilhaft* daß jede Dichtungsleiste in ihrer Länge geteilt ist* und daß I im Bereich des Drehkolbens in der Trennstelle zwischen den

Dichtungsleistenteilen federnde Druckelemente vorgesehen sind· Ii Auf diese Weise wird auch ein pei langer Bs^iebsdauer evtl. auf- :

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tretender Verschleiß an den Stirnenden der Dichtungsleisten selbsttätig ausgeglichen.

Eine weitere konstruktive Vereinfachung und Verbesserung der Bichtwirkung wird dadurch erzielt* daß in die elllpsenrdrmige Innenwand des Gehäuses ein geschlossener Ring aus federndem Material, vorzugsweise Stahl eingezogen ist.

Wenn es sehr darauf ankommt, daß Jeglicher Austausch zwischen den benachbarten in Saugstellung und Komjlressions stellung befindlichen Kammerteilen vermieden wird, ist es -yorteilhaft, daß das Gehäuse im Bereich der kurzen Ellipsenachse beiderseitig mit Federn nach dem Drehkolben zu gedrückten zusätzlichen Dichtungsklötzen versehen ist.

Konstruktiv einfach und wirtschaftlich ist ferner eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, nämlich, daß in der Gehäusewandung in Drehrichtung des Drehkolbens gesehen in einem kleinen Winkelabstand nach der kurzen Ellipsenachse zwei symmetrisch zu der Drehachse sich gegenüberliegende Einlaßöffnungen und In einem kleinen Winkelabstand vor der kurzen Ellipsenachse zwei Auslaßöffnungen vorgesehen sind»

Eire weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erzielt, daß koaxial zueinander zwei Ellipsengehäuse mit je einem Drehkolben nebeneinander vorgesehen sind, daß die beiden Drehkolben auf einer gemeinsamen Drehachse befestigt sind* und daß die Auelaßöffnungen des einen Gehäuses mit den Einlaßöffnungen dee anderen

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Gehäuse** verbunden «ind· Auf diese Weise ist es möglich j die erzielbaren Drucke bei entsprechend der Drehzahl vorgegebenen Fördermenge weiterhin zu steigern bzw« den Förderungen und Gegebenheiten anzupassenα Hs sei in diesem Zusammenhang bemerkt« daß es« aufbauend auf diesen zuvor erläuterten Grundgedanken, möglich ist« noch beliebig viele weitere Einzelgehäuse (Zellen) in bezug auf eine gemeinsame Drehachse der jeweiligen Drehkolben nebeneinander anzuordnen·

In diesem Zusammenhang ist es aus konstruktiven Gründen von Vorteil« daß die beiden Gehäuse um einen Winkel von h$° und die beiden Dreh-Irolben um einen Winkel von 22,5° gegeneinander versetzt angeordnet sind»

Eine weitere konstruktive Verbesserung in diesem Zusammenhang ergibt sich dadurch« daß der Drehkolben des einen Gehäuses zu jeder d^r vier Kammern mit einer Winkelbohrung und die Trennwand zwischen den beiden Gehäuseinnenräumen mit zwei tJberströmschlitzen versehen sind.

Es wurde weiter oben schon darauf hingewiesen« daß durch Verwendung von zwei oder mehr Einzelgehäusen bzw· Zellen eine beliebige Drucksteigerung erzielt werden kann· Eine weitere Anpassung an die jeweiligen Forderungen ist dadurch möglich« daß die Kammern der biden Gehäuse entsprechend der gewählten Kompression verschieden groß ausgebildet sind« Es versteht sich auch in diesem Zusammenhang« daß statt zwei Gehäusen eine beliebige Anzahl von Einzelgehäusen bzw. Zellen verschiedener Große nebeneinander bzw. in Strömungsrichtung

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- 8 gesehen hintereinander angeordnet werden kann.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erflndungsgemäßen Drehkolbenkraftmaschine als Verbrennungskraftmaschine wird dadurch erreicht^ daß ein Gehäuse Im Bereich seiner beiden Kompressionskammern an geeigneter Stelle mit zwei Zündkerzen ausgestattet ist* so daß das erste Gehäuse (Zelle) zum Ansaugen des Sraftetoffluftgemisehes und zur Vorkompressionj das zweite Gehäuse zur Nachkompression₃ zur Zündung sowie Verbrennyitng des Kraftstoffluftgerdsches und zum Ausstoßen der verbrannten Abgase dient·

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft* daß zu bAden Seiten des mit Zündkerzen ausgestatteten Gehäuses ^e ein Gehäuse zum Ansaugen und Vorverdichten vorgesehen ist.

Eine vollkommene Verbrennung bei Verbrennungskraftmaschinen läßt sich in einfacher Weise dadurch erziele^ daß vier Gehäuse (Zellen) mit je einem auf einer gemeinsamen Efirehaehse sitzenden Drehkolben nebeneinander angeordnet sindj daß mindestens das zweite Gehäuse mit zwei Zündkerzen ausgestattet fet, und daß die Kammer dar Gehäuse derart zueinander angeordnet und miteinander verbunden sindj daß die Kammern des ersten Gehäuses das Brennstoffluftgemisch ansaugen und komprimieren^ die des zweiten Gehäuses ein Nachkompriffiieren* die Zündung land die Vorverbrennung» diejenigen des dritten Gehäuses eine Nachverbrennung und das Ausstoßen der verbrannten Abgase und die Kammern des vierten Gehäuses ein Ansaugen* und Beaufschlagen des dirtten Gehäuses mit

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mit Frischluft bewirken.

Besonders für große Dauerbeanspruchungen bzw. große Lebensdauer ist es von Vorteil, daß die Drehachse .
häuses mittels Wälzlagern gelagert ist,

\ ist es von Vorteil, daß die Drehachse au beiden Seiten jödess Ge-

Es versieht sich, daß dife bewegten TeIIe₂ insbesondere Reibungsflächen, während des Betriebes geschmiert und zur Ableitung der besonders bei Verbrennun$£raftmaschinen erzeugten Wärme eine Kühlung vorzusehen ist* Dies wird vorteilhafterweise erreicht durch eine zentrale Druckumlaufschmierung und einen Kühlmantel·

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem Nachfolgenden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schema dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Gehäuse (Zelle) einer Pumpe,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Pumpe mit Doppelgehäuse und zwei Drehkolben,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das erste Gehäuse (Zelle 1) einer Verbrennungskraftmas chine,

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Fig. h einen Querschnitt durch das zweite Gehäuse (Zelle 2) der Verbrennungskraftmaschine gemäß Fig* 3,

Fig. ;? einen Querschnitt durch das dritte Gehäuse (Zelle 3) der Verbrennungskraftmaschine*

Fig, 6 einen Querschnitt durch das viert« Gehäuse (Zelle ¹O der Verbrennungskraftmaschine^

Fig. 7 einen Querschnitt durch die Verbrennungskraftmaschine^ wobei das erste Gehäuse (Zelle 1) auf das zweite Gehäuse (Zelle 2) gezeichnet dargestellt istj

Fig. 8 einen Querschnitt durch die Verbrennungskraftmaschine, wobei das zweiter Gehäuse (Zelle 2) auf das ernte Gehäuse (Zelle 1) gezeichnet dargestellt ist,

Fig. 9 einen Teillängsschnitt durch eine Verbrennungskraftmaschine mit vier Einzelgehäusen (Zellen 1 bis h) und

Fig. 10 einen Querschnitt durch das zweite Gehäuse (Zelle 2) in ZUndsteilung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten AusfUhrungsbeispiel handelt es sich um eine Pumpe j die im Prinzip wie folgt aufgebaut ist.

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Ein feststehendes Gehäuse 1 weist zwei im wesentlichen diagonal gegenüberliegende Einlaßöffnungen la, ITa bzw· -stutzen und ferner zwei ebenfalls diagonal einander gegenüberliegende -und zu den ersteren tun einen Winkel versetzte Auslaßöffmingen le, ld bzw» -stutzen auf. Der vereinfachten Darstellung wegen sind diese vier Öffnungen bzw. Stutzen in der Bildebene eingezeichnet«, was besonders vorteilhaft ist, wenn die Pumpe, und dasselbe gilt auch für einen Kompressor» möglichst flach gebaut werden soll. Aus Gründen der Vereinfachung der Abdichtung ist es in der Praxis aber auch vorteilhaft, diese Öffnungen achsparallel zu der nachfolgend erläuterten Drehachse in einer oder in beiden Seifcenwänden, die parallel zur Zeiehenebene verlaufen, anzuordnen· Dies gilt auch für die nachfolgend erläuterten Ausführungebeispiele.

1 Da« Gehäuse 1 weist eine im Querschnitt ellipsenförmige Innenwand Ie auf, nncl zwar sind die Abmessungen der Ellipse so gewählt, daß das Verhältnis von der kleinen Ellipaenachse If zu der großen Ellipsenachse Ig etwa 5»6 beträgt»

Im Innern des Gehäuses ist ein Drehkolben konzentrisch zur Schnittlinie der beiden durch die große und kleine Ellipsenachse hindurchgehenden Ebenen gelagert« Dieser Drehkolban weist vorzugsweise im wesentlichen kreisf. rmlgen Querschnitt auf« Der einfachen Darstellung halber ist der Drehkolben 2 in Pig. I unachrafflert gezeichnet. Der· Durchmesser des Drehkolbens entspricht der kleinen lllipsonachse des GehäuseinnenrtfMies, das heißt also der Strecke If.

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In kreisabschnittförmige Nuten 2a des Drehkolbens sind vier symmetrisch zueinander beweglieh geführte kreisabschnittförmige Dichtungsleisten 3* *** 5 und 6 eingesetzt, die "bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 je als gegeneinander verschiebliehe Doppelleisten ausgebildet sind. Jede Dichtungsleiste ist vorteilhaft an ihren Stirnenden leicht abgerundet· Es können an diesen Stirnenden auch zusätzliche* nieht gezeichnete senkrecht zur Zeichenebene verlaufende bewegliehe Dichtungsköpfe vorgesehen verden· Der mittlere Krümmungsradius jeder Dichtungsleiste entspricht etwa dem Halbmesser des Drehkolbens 2«. Die Länge Jeder

j Dichtungsleiste entspricht etwa einem Viertel des tfmfa&ges des

Drehkolbens zuzüglich der Hälfte der Differenz zwischen der großen und kleinen Achse der Ellipse des Gehäuseinnenraumes. Zwischen dem Drehkolben einerseits und dem Gehäuse andererseits werden mit Hilfe der besonderen Gestaltung und Halterung der Dichtungsleisten vier gammern 7, 8a, 8b, 9j 10a, 10b gebildet, wobei in der Stellung des Drehkolbens gemäß Pig» 1 swei dieser vier Kammern, nämlich die beiden nach den Einlaß- und Auslaß-Öffnungen zu liegenden Kammern in Teilkammern 8a, 8b bzw. 10a, 10b unterteilt sind und auch infolge des Anliegens des Drehkolbens an der Gehäuseinnenwand im Bereich des kleinen Ellipsendurchmessers gegeneinander abgedichtet sind·

Wie Fig· 1 deutlich zeigt, sind die Dichtungsleisten ferner derart in dem Drehkolben ang©ordn@t, daß Ihre Austrittssiiellen paarweise dicht nebeneinander liegen.Jede Dichtungsleiste kann vorteilhafter-Tfgise in ihrer Längs geteilt sein* wobei im Bereich des Drehkolfeeas in der Trennstslle 11 zwischen den jeweiligen Djjhtungsleistenteilen

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geeignete federnde Druckelement© vorgesehen sind, die in Ergänzung der sieh bei Drehung dee Drehkolbens ausbildenden Zentrifugalkraft dafür sorgen, daJ die Dichtungsleistenteile soweit wie möglich nach außen geschoben werden und sich mit ihren Stirnenden dicht an der ellipsenförmigen Gehäuseinnenvand anlegen. Zur Lagerung des Drehkolbens wird noch darauf hingewiesen daß zentrisch an dem Drehkolben eine Drehachse befestigt 1st, die entweder auf einer Seite des Gehäuses fliegend mittels eines Wälzlagers gehalt*ua werden kann oder auf beiden Ssite-n des Gehäuses mittels je eines Wälzlagers.

Die Wirkungsweise dar in Pis» 1 dargestellten und oben beschriebenen Pumpe, die auch ais lömpressor dienen kann, ist im wesentlichen folgende. Wenn der Drehkolben 2 in Rihtung des Pfeiles 12 gedreht wird, so vergrößern sich die beiden Teilkammern 8b und 1Ob₃ so daß durch <?ie beiden Einlaßöffnungen la, Ib das Betriebsmittel angesaugt wird, und zwar so lange, bis der Drehkolben etwa eins Drehung von 90° vollzogen hat und die Stirnenden der nachfolgenden Dichtungsleisten nach dem Vorbeigehen an den Einlaßöffnungen dieso Kammern absch3ießen, wie dies bei den Kammern 7 und 9 in Figo 1 dargestellt ist· Während dieser Viertelumdrehung wurde das Betriebsmittel aus den Teilkammern 8a, 10a in komprimiertem Zustand aus den Austrittsöffnungen lc_s Id ausgestoßen und anschließend auch unter Kompression ein Teil des Betriebsmittels aut» den Kammern 7 und 9« •Bei Weiterdrehung des Drehkolbens verkleinern sich die Antfaftgssaugkammern wieder, so daß das Betriebsmittel in diesen Kammern komprimiert \mä nun an den Auslaßöffnungen ausgestoßen wird· Auf

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diese Weise wird erreicht, daß jeweils symmetrisch in bezug auf die Drehachse, also diagonal gegenüberliegend angesaugt, komprimiert und ausgestoßen wird· Während einer einzigen Umdrehung des Drehkolbens wird also jede Kammer zweimal mit dem Betriebsmittel gefüllt, dieses Betriebsmittel komprimiert und ausgestoßen· Die Förder - und Kompreaslonaleistuiig eintÄprleht also bed. einer Drehkolbenumdrehung dem achtfachen Kammervolumen· Die Förderleistung kann selbstverständlich durch Wahl bzw· Änderung der Drehzahl dem Bedarf angepaßt werden.

Wenn das Fördervoluman bei gegebener Drehaahl gesteigert werden kann, so kann dies durch entsprechende Wahl der Breite des Drehkolbens geschehen. Eine Vergrößerung, beispielsweise Verdoppelung der Impulszahl, kann dadurch erfolgen» daß man gemäß Fig. 2 zwei Einzelgehäuse 1, 13 nebeneinander anordnet und in dfesen auf einer gemeinsamen Drehachse 15 sitzende Drehkolben 2, l*t vorsieht, und diese Drehkolben beispielsweise um einen Winkel von ktf* gegeneinander versetzt anordnet· Die Drehachse 15 kann vorteilhafterweisβ durch drei Wälzlager l6, 17 und 18 im Gehäuse gehalten werden. Es versteht sich, daß die Seitenwände der Gehäuse aus konfcruktiven Gründen als ansehraubbare Deckel ausgebildet sind, während das Mittelteil des Gehäuses für die beiden Einzelgehäuse, bzw. die beiden Zellen einschließlich der gemeinsamen Mittelwand aus einem einzigen Stückftbestehen kann. Die Anordnung der Einlaß- und Auslaßöffnungen erfolgt sinngemäß entsprechend Fig. 1, das heißt, daß in der Gehäusewandung zu ;jeder der beiden Zellen in Drehrichtung der Drehkolben gesehen in einem kleinen Winkelabstand nach der

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Ellipssnaqhs« zwei symmetrisch au der Drehachse sieh gegenüberliegende Einlaßöffnungen und in einem kleinen Winkelabstand vor der kurzen Ellipsenachso zwei Auslaßöffnungen vorgesehen sind. Bei der Ausgestaltung nach Pig« 2 ist ss aber auch isöglioh_Ä die beiden Einzelgehäuse I₄ 13 mit Ihren entsprechenden Drehkolben im Verbund nacheinander wirken zu lassen, das heißt also Sie erste Zellej also das Eizelgehäuse 1, zur Vorverdichtung zu benutzen, das Einzelgehäuse 13 dagegen zur Nachverdichtung. In diesem Falle können die Auslaßöffnungen des ersten Gehäuses mit den Einlaßöffnungen des zweiten Gehäuses verbunden sein· Es versteht sich, daß dann die räumlichen Abmessungen der beiden Gehäuse in Bezug auf die Kammerngrößen aufeinander abgestimmt werden, also unterschiedlich sein können·

In den Fig. 3 bis 10 i*t ein AusfUhrungsbeispiel einer Verbrennungskraftmaschine dargestellt, welche vier Einzelgehäuse bzw. vier Zellen Zl, Z2, Z3, Zk (Fig. 9) nebeneinander aufweist. Der Aufbau und die Arbeitsweise jeder einzelnen Zelle entspricht im wesentlüien derjenigen nach Fig. 1, so daß die obigen Erläuterungen sinngemäß auch bei diesem Ausführungsbeispiel geltan· Es wird darauf hingewiesen, daß zur besseren Verdeutlichung in den Sehnittdarstellungen gemäß den Fig. 3 bis 8 und 10 die zum Teil geschnittenen Flächen nicht schraffiert dargestellt sind.

Der Aufbau der Verbrennungskraftmaschine geht deutlich aus den Fig. 9 und 10 hervor. Das Gehäuse der Zellen Zl bis Z*f, welches als gemeinsames Gehäuse oder auch unterteilt ausgebiMst sein kann,

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ist mit alnem Kühlmantel 101 umgeben, in welchem Kühlräume 120 gebildet Sind, die an ein geeignetes Kühlsystem angeschlossen sind, zum Beispiel an ein Kühlwasser-system mit Druckumlaufführung oder an eine/fr andere geeignete Kühlvorrichtung, die für die erforderliche Wärmeabfuhr Sorge trägt«. Jedes Einzelgehäuse 102 weist, wie oben beschrieben wurde, einen Innenraum mit ellipsenförmigem Querschnitt auf« Mit besonderem Vorteil 1st in diese Innenwandung •in Stahlring 103 genau zwischen Gehäusewand und Drehkolben eingepaßt, "wodurch sich eine fertigungstechnische Vereinfachung* •ine Verringerung des Verschleißes und eine größere Dichtigkeit ergibt«. Im Bereich der kurzen Ellipsenachse jedes Gehäuses liegen außen an dem Stahlring I03 Erümmungsmäßig angepaßte Dichtungsklötze 108a an, die unter dem Druck von Federn I08 oder anderen geeigneten Druckmitteln stehen· Da der Stahlring I03 ebenfalls Federeigenschaften aufweist, wird durch diese Konstruktion erreicht, daß ^In gut dichtendes Anliegen zwischen der äußeren zylindrischen Fläche des Drehkolbens und dem Stahlring Im Bereich der kleinen Ellipsenachse gewährleistet ist. Der Drehkolben 10*f ist im Prinzip wiederum so gestaltet, wie weiter oben zur Fig. 1 erläutert worden ist β Die Dichtungsleisten sind alis Doppelleisten mit Sehmierölabstreifkanten ILO ausgebildet, Jedoch ist es auch möglich, eine größere Anzahl von Dichtungsleisten mit jeweils geringerer Wandstärke vorzusehen. Zur Anpassung an evtl. Dehnungsveränderungen durch Wärmebeeinflußung können die Diehtungsleisten wieder getrennt werden, und es können Vorkehrungen getroffen werden, daß diese Dich imngsleiat ent eile durch Zentrifugalkraft* Fe&4r- oder Gasdruck in die für die Dichtung notwendige Position

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gelangeno Die Drehkolben ΙΟ¹+ der Zellen Z Ij 2 2 und Z*f iiittd mit je vier Winkerbohrungen 113 als tJberspülöffnungen ausgestattet·

Gemäß einem weiteren sehr vorteilhaften Merkmal der Erfindung können die vier keilförmigen Teile 107 jedes Drehkolbens unter entsprechender Einpassung lose eingesetzt werden* Hierdurch ergibt sich der Vorteils daß diese keilförmigen Teile 107 unter Wirkung der Zentrifugalkraft das Bestreben haben_a sich nach außen zn verschieben, so daß die Keilflächen gegen die Dichtungsleisten drücken und für eine gute Abdichtung Sorge tragen. In jedem Keilförmigen Teil kann ferner eine oder mehrere radiale Bohrungen 107a vorgesehen seinj die zur SchmierölfUhrung dienen. Das Schmieröl kann unter entsprechender Dosierung durch einen Ölzulauf 111 in den Bereich der Achsenlagerung und damit der Wälzlager eingebracht werden. An einem Ölablauf 112 kann das Schmieröl wieder abgezogen -und gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Ölkühlers im Kreisumlauf umgepumpt werden. Von Schmierölräumen 109 gelangt ein Teil des Öles durch Wirkung der Zentrifugalkraft und der beschriebenen Bohrungen 107a in den Bereich aller wichtigen Reibungsstellenj die geschmiert werden müssen·

Die Drehachse 106 kann vorteilhafterweise in bezug auf joden Drehkolben mit einem Ritzel versehen sein, um Feineinstellungen jedes Drehkolbens in bezug auf die Stellungen der anderen Drehkolben im Hinblick auf die gewünschten Kompressionen vornehmen zu können.

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In den Zwischenwänden 115 zwischen den einzelnen Zellen sind« wie insbesondere die Schnitt»«iehnungen verdeutlichen« Verbindungskanfile 11h vorgesehen« welche miä den oben beschriebenen Winkelbohrungen 113 zum Zwecke des ÜbsrspiHens zusammenwirken.

Zur Vervollständigung der Beschreibung sei noch besonders darauf hingewiesen« daß bei diesem Ausführungsbeiäpiel die Dichtung»- leisten mit ihren stirnenden mit vier Aaliegeliai^fi m^s DiehtuSg zwischen zwei benachbarten Kammern an der Innenfläche des Stahl» ringes 103 ständig anliegen. Es versteht sich, daß zwischen den einzelnen Zellen Schmierölkanäle 118 vorgesehen sind» Die Auslaßöffnungen bzw. Auspuffstutzen sind mit dem Bezugszeichen 119 versehen. Es versteht sich« daß diese Auslaßöffnungen an den Sllipseninnenraum im Bereich der sich bildenden Kammern angeschlossen sind und zweckmäßigerweise nicht wie in Fig. 10 dargestellt« in der Zeichenebene« sondern achsparallel« das heißt also senkrecht zur Zeichenebene verlaufen· Jeder Drehkolben kann noch vorteilhafterweise mit einer Dicht- und Führungsplatte 121 versehen werden« Es wurde weiter oben bereits ausgeführt« daß die Drehachse 106 zweckmäßigerweise mit Wälzlagern 122« beispielsweise mit Kugellagern gehalten ist« und zwar bei einer Verbrennungskraft, maschine mit vier Zellen von fünf Wälzlagern gehalten wird. Im Bereich der Austrittsstellen der Drehachse aus dem Gehäuse bzw. dem QehäussdeQkeiln können vorteilhafterweise Dichtringe 123 vorgesehen werden. Mit dem Bezugszeichen 12¹+ «ind schließlich die Zündkerzenhälter beseishnets Is versteht eich, daß auch diese ider Deutlichkeit halber in die Zeichenebene gemäß Fig. 10 gozeüineten Zünd-

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kerzenhalter in der Praxis so anzuordnen sind* daß die Zündkerzen in unmittelbarer Verbindung mit daa In den entsprechenden Kammern gebildeten Druckräumen stehen·

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Verbrennungskraftmaschine gemäß den Fig« 3 bis 10 ist im wesentlichen folgende* wobei insbesondere die Fig. 3 bis 8 der Veranschaulichung dienen·

Es wird davon ausgegangen* daß die Drehkolben sich im Uhrzeigersinne entsprechend den eingezeichneten Pfeilen drehen· Sobald die Enden 203j 20h der Dichtungsleisten die Öffnungen der Ansaugstutzen 201* 202 passiert haben* wird das Volumen in den Kammern 20^4) 206 allseitig abgeschlossen* gleichzeitig vergrößert sich während des Welterdrehens des Drehkolbens die Teilkammer im Bereich zwischen den Dichtungsleistenenden 203* 20¹+ und dem Bereich

der kleinen Ellipsenachse, so daß in diese Teilkammern BfeHnsiöffluftgemiseh angesaugt wird· Ferner kommen bei dieser Weiterdrehung die Wlnkölbohrungen 207* 208 in Deckung mit den Überströmachlitzen 209* 210* so daß das komprimierte Gasluftgemisch aus den Teilkammern 211* 212 überströmen kann* und zwar über den Wijnkelbereich der Überströmsehlitze 209* 210· Die Zelle Zl dient also zum Ansaugen* Vorkomprimieren und Überströmen des Brennstoffluftgemischeso Da vier Kanmern vorhanden sind* und die Funktion symmetrisch auf zwei Seiten ebläuft* wir J also bei einer Drehkolbenumdrehung achtmal angesaugt^ komprimiert und übergeströmt· Das Gehäuse der Zelle Z2 ist nun unter einem geeigneten Winkel so gegenüber dem Gehäuse der Zelle Zl verdreht und auch der Drehkolben der Zelle Z2 so versetzt

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auf der gemeinsamen Drehachse "befestigt -und im übrigen die Abmessungen so getroffenj daß das vorkompTimierte Brennstoffluftgemisch ohne wesentlichen Druckverlust in die entsprechenden Kammern der Zelle Z2 überströmt· In diesen Sammern erfolgt eine veitere Kompression· Sobald die W5nkelbohrungen 207a 208 sich von den Überströmschlitzen 209j 21o wieder getrennt haben₃ so daß die Kammern 213e 21¹* allseitig geschlossen sind und den gewünschten Kompressionsdruck aufweisen* erfolgt die Zündung mittels Zündkerzen 215a 216_β Der durch die Verbrennung erzeugte Gasdruck wirkt sich lediglich auf die Teilflächen 217* 218 der Dichtungsleisten aus* so daß der Drehkolben ein Drehmoment im Uhrzeigersinne erfährt. Der Drehkolben legt während dieses Verbrennungsvorganges einen sehr großes W xikelbereich zurück^ und zwar solangej bis die jsntspreöheMen Dichtungsleisten die Auslaßöffnung passiert haben. Sodann treten die noch heißen verbrennenden Abgase drrsh die in Fig. *f wiederum schematiseh angedeuteten Auslaßöffnungen 219* 220 aus» In der Zelle Z2 erfolgc_s da auch hler vier Kammern vorhanden sind und die Vorgänge gleichzeitig doppelseitig vonstatten gehen* während einer Umdrehung des Drehkolbens ein achtmaliges Nachkomprimieren^ Zünden* Ausstoßen der brennenden Abgase» Wenn eine vollkommene Verbrennung gewünscht ist* werden diese brennenden Atsfasea ähnlich wie oben beschrieben wurde« über Winkelbohrungen und Überstromschutz*! in die entsprechenden Kammern der Zelle Z3 überführt. Diese Zelle Z3 ist ähnlieh wie oben beschrieben mit der Zelle Zk verbunden und zwar wird in der Zelle 2h Frischluft

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angesaugt* vorkomprimiert und in den geeigneten i?«sen in die Brennräume der Zelle Z3 gedrückt. Auf disss Weise erfahren die

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trennenden Abgase in der Zelle Z3 eine vollkommenel Nachverbrennung ■und werden schließlich wie oben beschrieben durch Auspuffstutzen nach außen abgeleitet.

In der Fig. 7 ist die Zelle Zl auf die Zelle Z2 und in der Fig. 8 die Zelle Z2 auf die Zelle Zl gezeichnet, um die Oberströmvorgsnge besser verständlieh zu machen·

Es wird ausdrücklieh darauf hingeweJLsen* daß s3~,h die Erfindung nicht auf die räumliehen Abmessungen *m& die beispielsweise eingezeichneten Winkelstellungen der einzelnen Zellen bzw. Gehäuse zueinander und auf die betreffenden Drehkolbenwinkelstellungen beschränkt, sondern daß die Einstellungen und insbesondere auch die räumlichen Äbmeissungen den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden können· Wie aus Obigem hervorgeht, kann die Verbrennungskraftmaschine auch nur mit den Zellen Zl und Z2 betrieben werden, und zwar dann, wenn es nicht so sehr auf eine vollkommene Verbrennung ankommt, das heißt wenn die Verbrennung nur so weitgehend vonstatten gehen soll, wie es bei bisher üblichen Verbrennungskraftmaachlnen der Fall ist. Es versteht sich ferner, daß keine Beschränkung aaf die im Zusammenhang mit den obigen Ausführungsbeispieleit angegebenen Zellenzahlen gegeben ist, sondern daß auch die Möglichkeit besteht, beliebig viele Zellen in entsprechende? Wirkungsverbindung miteinander anzuordnen.

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Claims (1)

1. DipL-Ing.Friedrid? Köhne «r

   Patentanwalt ^3.

   5RöInl4/Postfach2n5 R A. 5 7 2 Π 1 il· 2i.\ 3. 68

   1· Drehkolbenkraftmaschine, vorzugsweise Pumpe, Kompressor oder Verbrennungskraftmaschine, mit mindestens einem feststehenden Gehäuse, welches mit Bin- und Auslaßöffnungen für das Betriebsmittel versehen ist, sowie mit mindestens einem im Innern des Gehäuses mittels einer Drehachse gelagerten umlaufenden Drehkolben, welcher mit Dichtungsmitteln gegenüber der Gehäuseinnenwand versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseinnenraum einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist, daß der Drehkolben fest mit seiner Drehachse verbunden und diese konzentrisch zur Schnittlinie der beiden durch die große und kleine Ellipsenachst» hindurchgehenden Ebenen gelagert ist, und daß die Dichtungsmittel derart In dem Drehkolben beweglich gehalten sind, daß ihre Außenkanten stets dicht an der Gehäuseinnenwand anliegen.

   2. Drehkolbenkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ürehkolben im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist*

   3· Drehkolbenkraftmaschine nach Anspruch 2_S dadurch gekennzeichnet daß der Durchmesser des Drehkolbens der kleineil Ellipsenachse des Gehäuseinnenraumes entspricht₀

   ^o Drehkolbenkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von der kleinen zu der großen Ellipsenachse des QehäAaselnnenraumes etwa 5*6 beträgt.

   5* ürenkölbenkräftffiäScnine nach einem der vorhergehendes Äüsprüehe,

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   dadurch gekennzeichnet* daS der Drehkolben mindestens vier ' symmetrisch zueinander beweglich geführte ki'eisabschnittförmige Dichtungsleisten aufweist* deren Krümmungsradius etwa dem Halbmesser des Drehkolbens entspricht* so daß zwischen Drehkolben und Qehäuse vi«*r Kammern gebildet sind.

   6. Drehkolbenkraft maschine nach Anspruch % dadurch gekennzeichnet j daß die Länge jeder Dichtungsleiste etwa einem Viertel des Umfanges des Drehkolbens zuzüglich der Hälfte der Differenz zwischen der großen uns kleinen Aehse fler Ellipse des

   se de

   spricht.

   I ι {4

   7· Drehkolbenkraftmas chine/, nae|L. einem der vorhergehenden Ansprüche* dadurch gekennzeichnet* ä$^yeq|f Dichtungsleiste als Doppelleiste ausgebildet ist. η®

   8. Drehkolbenkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüehe* dadurch gekennzeichnet* daß die Dichtungsleisten derart in dem Drehkolben angeordnst sind* daß ihre Austrittsstellen paarweise dicht nebeneinander

   9 β Drehkolbenkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche* dadurch gekennzeichnet« daß jede Dichtungsleiste in ihrer Länge geteilt ist_e und daß im Bereich des Drehkolbens in der TrennBtelle zwischen den Dichtungsleistenteilen federnde Druckelemente vorgesehen sind.

   10- Drehkolbenkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche*

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   dadurch gekennzeichnet» daß in die ellipsenförmige Innenwand des Gehäuses ein geschlossener Hing aus federndem Material, vorzugsweise Stahl eingezogen 1st.

   11. DrehkoTbenkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, J dadurch gekennzeichnetj daß das Gehäuse im Bereich der kurzen ι Ellipsenachse beiderseitig mit Federn nach dem Drehkolben zu g$~

   ist«

   12· Drehkolbenkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäusewandung in Drehrichtung des Drehkolbens gesehen in einem kleinen Winkelabstand nach der kurzen Ellipsenachse zwei symmetrisch zu der Drehachse sich gegenüberliegende Einlaßöffnungen und in einem kleinen Winkelabstand vor der kurzen Ellipsenachse zwei Äuslaßöffnungen vorgesehen sind«

   13« Drehkolbenkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zueinander zwei Ellipsengehäuse mit je einem Drehkolben nebeneinander vorgesehen sind, daß die beiden Drehkolben auf einer gemeinsamen Drehachse befestigt sind, und daß die Auslaßöffnungen des einen Gehäuses mit den Einlaßöffnungen des anderen Gehäuses verbunden sind.

   l¹+· Drehkolbenkraftmaschine nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuse um einen Winkel von h$° und die beiden Drehkolben um einen Winkel von 22,5° gegeneinander versetzt angeordnet sind»

   Drehkolbenlcraf tmas chine nach Anspruch 13a dadurch gekennzeichnetdaß der Drehkolben des einen Gehäuses zu jeder der vier Kammern mit einer Winkelbohrung und die Trennwand zwischen den beiden Gehäuseinnönräumen mit zwei Überströmschlitzen versehen sind.

   16. Drehkolbenkraftmaschine nach einen der vorhergehenden Ansprüche* dadurch gekennzeichnet* daß die Kammern der beiden Gehäuse entsprechend

   17· Drehkolbenkraftmas chin® als Verbrennungskraftmaschine* nach Anspruch 13 oder dnem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet* daß ein Gehäuse im Bereich seiner beiden Kompressions, ka'jimern an geeigneter Stelle mit zwei Zündkerzen ausgestattet ist, so daß das erste Gehäuse (Zelle) zum Ansaugen des Kraftstoffluftgemisehes und zur Vorkompression, das zweite Gehäuse zur Nachkompression, zur Zündung sowie Verbrennung des Kraftstoffluftgemisches und zum Ausstoßes der verbrannten Abgase dient·

   18. Drehkolbenkraftmaschine nach Anspruch 17j dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des mit Zündkerzen ausgestatteten Gehäuses Je ein Gehäuse zum Ansaugen und Vorverdichten vorgesehen ist.

   19· Drehkolbenkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche* dadurch gekennzeichnet* daß vier Gehäuse (Zellen) mit je einem auf •iner gemeinsamen Drehachse sitzenden Drehkolben nebeneinander angeordnet sind* daß mindestens das zweite Gehäuse mit xwei Zündkerzen ausgestattet ist* und daß die Kammern der Gehäuse derart zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind* daß die Kammern des ersten

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   Gehäuses das Brennstoffluftgemisch ansaugen und komprimieren, die das zweiten Gehäuses ©in Nachkomprimieren, die Zündung und die Vorveybrenrxung, diejeriigsn des dritten Gehäuses sine Nachverbrennung und das Ausstoßen der verbrannten Abgase und die Kammern <lss vierten Gehäuses ein Ansaugen* Komprimieren und Beaufschlagen des dritten Gehäuses mit Frischluft bewirken·

   20. Drehbolbenkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse zu beiden Seifen y?«es Gehäuses mittels Wälzlagern gelagert ist·

   21.· Drehkolbenkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zentrale Druckumlaufschmierung und einen Kühlmantel.

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