DE8615243U1 - Rotary piston machine - Google Patents
Rotary piston machineInfo
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- DE8615243U1 DE8615243U1 DE19868615243 DE8615243U DE8615243U1 DE 8615243 U1 DE8615243 U1 DE 8615243U1 DE 19868615243 DE19868615243 DE 19868615243 DE 8615243 U DE8615243 U DE 8615243U DE 8615243 U1 DE8615243 U1 DE 8615243U1
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Description
Anmelder: Dieter MerfeldApplicant: Dieter Merfeld
Ayinger Straße 2Ayinger Strasse 2
8011 Dürrnhaar
Bezeichnung: Rotationskolbenmaschine8011 thin hair
Designation: rotary piston machine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine hoher Drehzahlen und Drücke mit Hub- und Schlupfeingriff, insbesondere Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a rotary piston machine with high speeds and pressures with stroke and slip engagement, in particular internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Eine Rotationskolbenmaschine dieser Art ist aus der DE-PS 21 02 694 bekannt. Bei dieser bekannten Rotationskolbenmaschine sind die radial zur Rotorachse verschieb-1 ich im Rotor geführten scheibenartigen Kolbenschieber über zur Rotorachse hin sich erstreckende seitliche Führungswangen und daran angelenkte Gleitsteine *η Ringnuten geführt, die in beiden Seitenwänden des feststehenden Innenkörpers eingearbeitet sind. Durch diese Führung werden die scheibenartigen Kolbenschieber im wesentlichen außerhalb der Arbeitsräume so geführt, daß die Außenkanten der Kolbenschieber sich berührungsfrei innerhalb der Gehäusemantel-Innenwandung bewegen und auf diese keine Fliehkräfte übertragen. Die an den Kolbenschiebern angelenkten Gleitsteine, die sich auf die äußeren Zylinderflächen der Ringnuten abstützen, übertragen die in den Kolbenschiebern wirksam werdenden Fliehkräfte auf diese zylindrischen Gleitbahnen an beiden Seitenflächen des stationären Innenkörpers. Weil die Drehzahl des Rotors dieser Rotationskolbenmaschine sehr hoch sein kann, sind einerseits die in den Kolbenschiebern wirkenden Fliehkräfte sehr hoch und andererseits sind die Geschwindigkeiten, mit denen die Gleitkörper der Kolbenschieber über die zylindrische Gleitbahn der Ringnuten gleiten, sehr hoch, so daß eine gute Schmierung dieser Gleitführung notwendig ist und die Gleitsteine in Umfangsrichtung relativ groß sein müssen.A rotary piston machine of this type is known from DE-PS 21 02 694. In this known rotary piston machine are the disk-like piston slides, which are displaced radially to the rotor axis in the rotor Lateral guide cheeks extending towards the rotor axis and sliding blocks hinged thereon * η annular grooves that incorporated in both side walls of the fixed inner body are. As a result of this guidance, the disk-like piston slides are guided essentially outside the working spaces in such a way that the outer edges of the piston slides move without contact within the inner wall of the housing and do not transfer any centrifugal forces to it. the sliding blocks hinged to the piston valves, which are supported on the outer cylindrical surfaces of the annular grooves, transfer the centrifugal forces that become effective in the piston valves to these cylindrical slideways on both of them Side surfaces of the stationary inner body. Because the speed of the rotor of this rotary piston machine is very high can be, on the one hand the centrifugal forces acting in the piston valves are very high and on the other hand they are The speeds at which the sliding bodies of the piston valves move over the cylindrical slideway of the annular grooves slide very high, so that good lubrication of this sliding guide is necessary and the sliding blocks in the circumferential direction must be relatively large.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Rotationskolbenmaschiene eingangs genannter Art die Führung der Kolbenschieber weiter zu verbessern.The invention is based on the object of a rotary piston machine of the type mentioned to further improve the guidance of the piston valve.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Seitenflächen des Innenkörpers Führungsringe Um die Gehäuseachse drehbar gelagert sind* Welche konzentrisch zur GehäüSeächse verlaufende, längliche Ausnehmungen aufweisen, in welche die Führungskörper der Kolbenschieber eingreifen.This object is achieved according to the invention in that in the side surfaces of the inner body guide rings around the housing axis are rotatably mounted * which have elongated recesses concentric to the axis of the housing, in which the guide bodies of the piston slide engage.
Die erfindungsgemäße Rotationskolbenmaschine hat den Vorteil, daß geschlossene Führungsringe mit der Drehzahl des Rotors auf den zylindrischen Führungsflächen an den Seiten des Innenkörpers umlaufen und die Führungskorper nur eine relativ kleine, durch die exzentrische Anordnung der Rotorachse zur Achse des Gehäuses verursachte Bewegung innerhalb der Ausnehmungen in den Führungsringen vollführen. Diese Führungsringe nehmen alle Zentrifugalkräfte der Kolbenschieber auf, so daß auf die zylindrischen Gleitflächen des Innenkörpers keine Zentrifugalkräfte einwirken. Die Führungskörper, die von Gleitsteinen der Rollen gebildet sind, können klein gehalten werden, so daß auch die infolge der Exzentrizität je Umlauf zu beschleunigenden und zu verzögernden Massen klein sind.The rotary piston machine according to the invention has the advantage that closed guide rings with the speed of the Rotors rotate on the cylindrical guide surfaces on the sides of the inner body and the guide body only one relatively small due to the eccentric arrangement of the rotor axis to the axis of the housing caused movement within the recesses in the guide rings. These guide rings take all the centrifugal forces of the piston valve so that no centrifugal forces act on the cylindrical sliding surfaces of the inner body. The guide body, which are formed by sliding blocks of the rollers, can be kept small, so that as a result the eccentricity per revolution to be accelerated and decelerated masses are small.
Dadurch, daß die Führungsringe auf zylindrischen Flächen an den Seitenwänden des Innenkörpers gleiten, ist es ohne Schwierigkeiten möglich, zwischen diesen Teilen stets einen geschlossenen Schmierfilm zu haben, so daß beim Anlaufen der Maschine auch nach längerem Stillstand keine Schmierprobleme auftreten. Eine Druckschmierung kann zuverlässig für einen Schmierfilm sorgen. Eine der beiden aufeinandergleitenden Flächen, insbesondere die in den Führungsring eingreifende Zylinderfläche am Innenkörper, kann aus einem Lagermetall gebildet sein.Because the guide rings are on cylindrical surfaces slide on the side walls of the inner body, it is possible without difficulty to always have one between these parts to have a closed lubricating film, so that when the machine starts up, even after a long period of standstill, none Lubrication problems occur. Pressure lubrication can reliably ensure a lubricating film. One of the two surfaces sliding on each other, in particular the cylinder surface on the inner body that engages in the guide ring, can be formed from a bearing metal.
In der folgenden Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 eine Seitenansicht der Rotationskoblenmaschine nach der Erfindung bei abgenommener Gehäuseseitenwand undIn the following description, the invention is explained in more detail with reference to the drawings of an exemplary embodiment explained. The drawings show in Fig. 1 a side view of the Rotationskoblenmaschine of the invention with the housing side wall removed and
teilweise geschnitten,
Fig. 2 eine Ansicht nach der Schnittlinie II-II in Fig. 1.partially cut,
FIG. 2 is a view along the section line II-II in FIG. 1.
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Die Rotationskolbenmaschine besteht aus einem feststehenden Gehäuse mit einem zylindrischen Ünnenkörper 3, einem zylindrischen Gehäusemantel 11 Und SeJtenwänden 12 und 13 und aus einem exzentrisch zum Gehäuse angeordneten Rotor mit einem Rotorring 25* Seitenscheiben 23S24 und einer Rotorwelle 21. Der zylindrische Gehäusemantel 11 ist mit Kühlrippen 10 versehen* Das Gehäuse weist einen Ringraum auf, der vom Rotorring 25 in einen sichelförmigen inneren Arbeitsraum A1 und in einen sichelförmigen äußeren Arbeitsraum A2 unterteilt wird. Die Seitenscheibe- verbindet den Rctorring 25 drehfest mit der Welle 21.The rotary piston engine consists of a fixed housing having a cylindrical Ünnenkörper 3, a cylindrical housing shell 11 and SeJtenwänden 12 and 13 and an eccentrically disposed to the housing rotor having a rotor ring 25 * side windows 23 S 24 and a rotor shaft 21. The cylindrical housing shell 11 is provided with Provided cooling fins 10 * The housing has an annular space which is divided by the rotor ring 25 into a sickle-shaped inner working space A1 and a sickle-shaped outer working space A2. The side window connects the Rctorring 25 to the shaft 21 in a rotationally fixed manner.
Der zylindrische Innenkörper 3 ist zentral im Gehäuse angeordnet und über einen zylindrischen und exzentrisch zur Zylinderachse 14 und koaxial zum Rotor befindliches Verbindungsstück 31 fest mit der Seitenwand 13 des Gehäuses verbunden.The cylindrical inner body 3 is arranged centrally in the housing and via a cylindrical connector located eccentrically to the cylinder axis 14 and coaxially to the rotor 31 firmly connected to the side wall 13 of the housing.
Zwischen den Seitenscheiben 23 und 24 des Rotors sind Ringsegmente befestigt, die zusammen den Rotorring 25 bilden. In den Seitenscheiben 23 und 24 und zwischen den Segmenten des Rotorringes 25 sind Kolbenschieber 4 radial 7,ur Rotorachse 22 verschiebl ich geführt. Diese scheibenförmigen Kolbenschieber 4 erstrecken sich über die Breite des Ringraumes des Gehäuses. Die Kolbenschieber 4 liegen mit Dichtleisten an ihren äußeren Kanten 41 (Fig. 1) an der zylindrischen Innenwandung des Gehäusemantels 11 an und mit ihren inneren Kanten 42 an der zylindrischen Fläche 32 des Innenkörpers 3 an. Die fünf Kolbenschieber 4 unterteilen die beiden sichelförmigen Arbeitsräume A1 und A2 in je fünf Arbeitskammern. In den Seitenscheiben 23,24 sind radial zur Gehäuseachse 14 verlaufende Führungsnuten 28 eingearbeitet, in denen die Kolbenschieber 4 mit ihren seitlichen Führungswangen 45 radial beweglich geführt sind. In den Seitenflächen 33,34 des Innenkörpers 3 sind Führungsringe 50 drehbar gelagert, welche Ausnehmungen 51 aufweisen, in die Führungskörper 43 eingreifen, die an den seitlichen, in den Führungsnuten 28 radial geführten Führungswangen 45 angelenkt sind. There are ring segments between the side disks 23 and 24 of the rotor attached, which together form the rotor ring 25. In the side windows 23 and 24 and between the segments of the rotor ring 25 are piston slides 4 radially 7, ur rotor axis 22 shifted I out. This disc-shaped Piston slide 4 extend over the width of the annular space of the housing. The piston valve 4 are with Sealing strips at their outer edges 41 (FIG. 1) on the cylindrical inner wall of the housing jacket 11 on and with their inner edges 42 on the cylindrical surface 32 of the inner body 3. Divide the five piston valves 4 the two sickle-shaped work spaces A1 and A2 in five work chambers each. In the side plates 23,24 are radial to the housing axis 14 running guide grooves 28 incorporated, in which the piston slide 4 with their lateral Guide cheeks 45 are guided so as to be radially movable. Guide rings 50 are rotatable in the side surfaces 33, 34 of the inner body 3 mounted, which have recesses 51, engage in the guide bodies 43, which are articulated to the lateral guide cheeks 45, which are guided radially in the guide grooves 28.
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Die Kolbenschieber i Werden von den Führüngskörpern. 43 so geführt, daß sie mit ihren gerundeten Außenkanten 41 reibungsfrei an der Innenwand des Gehäusemantels 11 anliegen*The piston slides i are from the guide bodies. 43 guided so that they rest with their rounded outer edges 41 without friction on the inner wall of the housing shell 11 *
Auch die gerundeten Innenkanten 42 der Kolbenschieber 4 liegen reibungsfrei an der Zylinderfläche 32 des Innenkörpers 3 an. Zwischen den Segmenten des Rotorrings 25 sind die Kolbenschieber 4 mittels Dichtelementen gleitend abgedichtet.The rounded inner edges 42 of the piston slide 4 also lie without friction on the cylinder surface 32 of the inner body 3 on. The piston slides 4 slide between the segments of the rotor ring 25 by means of sealing elements sealed.
Der zylindrische Innenkörper 3 ist über ein axiales, zylindrisches Verbindungsstück 31 starr mit der Seitenwand 13 des Gehäuses verbunden. Auf diesem Verbindungsstück 31 ist die Seitenscheibe 23 des Rotors um die Rotorachse 22 drehbar gelagert. Die andere, den Rotorring 25 mit der Rotorwelle 21 verbindende Seitenscheibe 24 ist in der Seitenwand 12 des Gehäuses drehbar gelagert. In der Rotorwelle 21 befindet sich ein Stützlager für einen zylindrischen Vorsprung 39 des Innenkörpers 3.The cylindrical inner body 3 is an axial, cylindrical Connecting piece 31 rigidly connected to the side wall 13 of the housing. On this connector 31 the side disk 23 of the rotor is mounted rotatably about the rotor axis 22. The other, the rotor ring 25 with the rotor shaft 21 connecting side panel 24 is rotatably mounted in the side wall 12 of the housing. In the rotor shaft 21 there is a support bearing for a cylindrical projection 39 of the inner body 3.
Die Führungskörper 43 können Gleitsteine τ-ein oder - wie Fig. 1 zeigt - Rollen, die vorzugsweise über Nadellager drehbar auf Zapfen 46 an den Fortsätzen 45 der Kolbenschieber 4 gelagert sind. Die konzentrisch zur Gehäuseachse 14 verlaufenden länglichen Ausnehmungen 51 in den Führungsringen 50 erstrecken sich in Längsrichtung so weit, daß die Führungskörper 43 sich während einer Umdrehung des Rotors ohne an den beiden Enden der länglichen Ausnehmung 51 anzustoßen vor- und zurückbewegen können. Die Führungsringe 50 können mit ihren zylindrischen Innenflächen 52 auf einem zylindrischen Ansatz an beiden Seiten des Innenkörpers 3 gelagert sein. In diesem Falle kann der Außendurchmesser der Führungsringe 50 fast so groß sein wie der Außendurchmesser des Innenkörpers 3. Dies hat den Vorteil, daß die seitlichen Führungswangen 45 an den Kolbenschiebern 4 möglichst kruz sein können und dadurch deren Masse klein gehalten werden kann.The guide body 43 can slide blocks τ-a or - like Fig. 1 shows - rollers, which are preferably rotatable via needle bearings on pins 46 on the extensions 45 of the piston slide 4 are stored. The elongated recesses 51 extending concentrically to the housing axis 14 in the Guide rings 50 extend in the longitudinal direction so far that the guide body 43 during one revolution of the Rotor can move back and forth without hitting the two ends of the elongated recess 51. The guide rings 50 can with their cylindrical inner surfaces 52 be mounted on a cylindrical extension on both sides of the inner body 3. In this case, the outside diameter the guide rings 50 should be almost as large as the outer diameter of the inner body 3. This has the advantage of that the lateral guide cheeks 45 on the piston slide 4 can be as short as possible and thus their mass is small can be held.
Die Führungsringe 50 können aber auch mit ihrer zylindrischen Außenfläche 53 auf einer diese Außenfläche 53 um- ■:.
fassende Hohlzylinderfläche an den Seiten des Innenkörpers
3 gelagert sein.The guide rings 50 can also with their cylindrical outer surface 53 on this outer surface 53 around. gripping hollow cylindrical surface on the sides of the inner body
3 be stored.
Der Antrieb der Führungsringe 50 erfolgt dadurch, daß abwechselnd jeweils ein Kolbenschieber 4 mit seinen beidenThe drive of the guide rings 50 takes place in that a piston slide 4 alternates with its two
Führungskörpern 43 die Führungsringe 50 vorbewegt, und
zwar durch mechanische Anlage oder über Druckkissen, die sich zwischenGuide bodies 43, the guide rings 50 moved forward, and
through mechanical systems or pressure pads that are located between
den Führungskörpern 43 und den vorderen Endflächen der länglichen Aus- ■* the guide bodies 43 and the front end surfaces of the elongated form ■ *
nehmungen 51 bilden. Bei dem in Fig. 1 dargestellte! Aus- jjform openings 51. In the one shown in Fig. 1! Aus jj
führungsbeispiel übernehmen während einer Umdrehung des *Take over the management example during one revolution of the *
Rotors die fünf Kolbenschieber 4 nacheinander diesel Vor- |Rotors the five piston slides 4 one after the other diesel pre |
trieb der Führungsringe 50. fdrove the guide rings 50. f
Es ist aber auch möglich, die Führungswangen 45 einas KoI- 1It is also possible, however, to use the guide cheeks 45 as one
benschiebers 4 unmittelbar an die Führungsringe 50 anzu- fslide 4 directly to the guide rings 50 f
lenken. In diesem Falle übernimmt dieser Kolbenschieber 4 * allein das Vortreiben der Führungsringe 50.to steer. In this case, this piston slide 4 * alone takes on the driving of the guide rings 50.
Die Wirkungsweise der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 und 2
ist wie folgt:The mode of operation of the internal combustion engine according to FIGS. 1 and 2
is as follows:
Durch zwei im Innenkörper 3 angeordnete und durch das
Verbindungsstück 31 hindurchgeführte Ansaugkanäle 35 wird
Luft oder ein Kraftstoff-Luftgemisch in den inneren
sichelförmigen Arbeitsraum Al angesaugt und in dem in
Drehrichtung des Rotors kleiner werdenden Bereich des innenliegenden Arbeitsraumes A1 verdichtet. Die verdichtete
Luft wird über einen überströmkanal 17 im Verdichtungsbereich des äußeren Arbeitsraums A2 übergeleitet. Im äußeren
Arbeitsraum A2 mündet ein zweiter Einlaß 15. Durch diesen
zweiten Einlaß 15 wird Frischluft angesaugt und anschliessend verdichtet unter Zuführen der im inneren Arbeitsraum
A1 verdichteten Luft oder des Luft-Kraftstoffge- ||
misches. Erreicht ein Kolbenschieber 4 den Zündkanal 18, I
dann hat das vor diesem Kolbenschieber 4 befindliche I ziündfähige Gemisch die höchste Kompression und wird ge- §By two arranged in the inner body 3 and by the
Connection piece 31 passed through intake channels 35 is
Air or a fuel-air mixture in the interior
sucked in sickle-shaped work space Al and in the in
Direction of rotation of the rotor decreasing area of the inner working space A1 is compressed. The condensed
Air is passed over via an overflow channel 17 in the compression area of the outer working space A2. In the outer
A second inlet 15 opens into working space A2
Second inlet 15, fresh air is sucked in and then compressed while the air compressed in the inner working space A1 or the air-fuel oil is supplied mix. If a piston valve 4 reaches the ignition channel 18, I then the ignitable mixture in front of this piston valve 4 has the highest compression and is
<· Ii I <Ii I ill I Il I I I I I ill I Il IIIII
i I I I I I III I i IIIII III I
HillHill I I Il III II I Il III I
» < · · I · IIIM I»<· · I · IIIM I
• · V · I « t III• · V · I «t III
zündet. Die zwischen der Zündkammer 18 und dem Auslaß 16 expandierenden Gase beaufschlagen zwei oder drei Kolbenschieber 4 mit Druck, wobei dem im Verlauf der Rotation abnehmenden Verbrennungsdruck eine kontinuierlich zunehmende Schieberfläche zur Verfugung steht. Diese druckbeaufschlagten Kolbenschieber 4 nehmen den Rotorring 25 und damit den Rotor in Drehrichtung mit. über den Auslaß 16 verlassen die Verbrennungsgase die Maschine.ignites. The gases expanding between the ignition chamber 18 and the outlet 16 act on two or three piston valves 4 with pressure, the combustion pressure decreasing in the course of the rotation being a continuously increasing one Slider surface is available. These pressurized Piston slide 4 take the rotor ring 25 and thus the rotor with them in the direction of rotation. via outlet 16 the combustion gases leave the machine.
Die radial zur Rotorachse 22 in den Führungsnuten 28 und tangential zur Gehäuseachse 14 in den Ausnehmungen 51 der Führungsringe 50 geführten Kolbenschieber 4 übertragen die auf sie einwirkenden Kräfte über die Segmente des Rotorringes 25 und über die Seitenscheibe 24 auf die Rotorwelle 21.The radial to the rotor axis 22 in the guide grooves 28 and tangential to the housing axis 14 in the recesses 51 the guide rings 50 guided piston valve 4 transmit the forces acting on them via the segments of the Rotor ring 25 and via the side disk 24 onto the rotor shaft 21.
· 4 I I Il ( ItII 4 II Il (ItII
ιι iff ιiff ι
I t 4I t 4 III IIII I
ii ι ι U r iι ι U r i
tilltill
111111
BezugszeichenlisteList of reference symbols
50 Führungsring50 guide ring
51 Ausnehmung51 recess
52 Innenfläche52 inner surface
53 Außenfläche53 exterior surface
•ιι lit ι• ιι lit ι
* t t · ifi ** t t ifi *
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