DE951600C

DE951600C - Viertakt-Drehkolbenmotor mit ineinandergelagerten Laeufern

Info

Publication number: DE951600C
Application number: DEN8688A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hanns Dieter Paschke
Original assignee: NSU Werke AG
Current assignee: NSU Werke AG
Priority date: 1954-03-30
Filing date: 1954-03-30
Publication date: 1956-10-31

Description

Viertakt-Drehkolbenmotor mit ineinandergelagerten Läufern Die grfindwng bezieht sich auf eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung eines Viertakt-Drehkolbenmotors.
Ein Viertakt-Drehkolbenmotor ist ein Motor, der unter den allgemeinen Gattungsbegriff der Rotationskolbenmaschinen fällt.
Während man für einen Rotationskolbenmotor als Charakteristikum das Vorhandensein umlaurdender Körper ansieht, durch deren Bewegung die Arbeitsräume gebildet werden, ist für den Sonderfall des Drehkolbenmotors kennzeichnend; daß der oder die Läufer eine Reindrehbewegung um ihre feststehenden Achsen ausführen. Abweichend hiervon ist der Sonderfall des Kreiskolbenmotors zu betrachten, weil für diesen Motortyp der Schwerpunkt eines oder .mehrerer Läufer sich auf einer Kreisbahn bewegt bzw. bewegen.
Analog sind die Verhältnisse für Rotationskolbenmaschinen ganz allgemein unabhängig von ihrem Verwendungszweck. Infolge dieser Analogie wird bei. der Behandlung des vorliegenden Sonderfalles des Drehkolbenmotors auch der bekannte Stand der Technik berücksichtigt, der sich aus dem Rotationskolbenmaschinenbau ganz allgemein herleitet.
Unter diesen Voraussetzungen ist für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung als bekannt folgende Ausbildung vorauszusetzen. »Viertakt-Drehkolbenmotor -mit ineinandergelagerten Läufern, wobei der Außenläufer exzentrisch rotiert und sein Innenraum nach Art einer Conchoide oder einer Wellenkurve hierzu. ausgeführt ist, unter Festsetzung eines Drehzahlverhältnisses vom Innenläufer zum Außenläufern: 2.« Eingehende Untersuchungen haben ergeben, daß man einen derartigen Drehkolbenmotor nicht ohne Anwendung zusätzlicher Steuerteile zur Verwirklichung eines reinen Viertaktverfahrens anwenden kann.
Die Erfindung besteht daher darin, daß bei Anwendung einer Steuerwalze im Innenläufer das Drehzahlverhältnis der Steuerwalze zum Innenläufer ebenfalls 1:2 und das Gesamtdrehzahlverhältnis Steuerwalze, Innenläufer, Außenläufer i :2 :4 beträgt.
Es liegt im Wesen der Erfindung, daß man nach dieser Lehre ein in den Steuerzeiten und überschneidungen beliebig abzustimmendes Viertaktverfahren verwirklichen kann.
Die Wirkungsweise -wird an Hand von Stellungsbildern verständlich gemacht. Da das vollständige Arbeitsspiel sich über zwei Umdrehungen des Innenläufers erstreckt, sind eine größere Anzahl von Phasen zubetrachten. Es sind insgesamt 32 Stellungen dargestellt, die sich um je 4,5° des Außenläufers, 22,5° des Innenläufers . und 1i,25° der Steuerwalze unterscheiden. Die Abbildungen sollen lediglich den Gaswechselvorgang und die Veränderung der Arbeitsvolumen veranschaulichen, ohne daß auf die in verschiedener Weise mögliche, mechanische Drehzahlkopplung eingegangen wird.
In den Stellungsbildern i bis 32 sind folgende Merkmale zu erkennen: z Aufßenläufer, 2 conchoidenförmiger Hohlraum im Außenläufer, 3 bikonvexer bzw. an die Conchoidenform 'angeglichener Innenläufer, 4 Steueröffnung im Innenläufer, Steueröffnung im Innenläufer, 6 umlaufende Steuerwelle, 7 Einlaßkanal, 8 Awslaßkanal.
Es sollen zunächst die Verhältnisse für den in Abb. i oberhalb des Innenläufers eingeschlossenen Raum betrachtet werden. In Abb. i ist die mit diesem Raum in Verbindung stehende Steueröffnung 4 duirch den Steg der Steuerwalze abgeschlossen.
In Abb. 2 wird der sich vergrößernde Raum über die Steueröffnung 4 mit dem Einlaßkanal 7 in der Steuerwelle in Verbindung gebracht.
Die Abb. 3, 4 und 5 zeigen bei weiterem Umlauf der Drehkolbenmaschine das gleiche Bild, bis der zu etwa halber Höchstgröße angewachsene Arbeitsraum in Abb. 5 über den vollen Querschnitt der Steueröffnung verbunden ist.
Von Abb. 6 an verringert sich der Verbindungsquerschnitt, während das Ansaugvolumen weiterhin wächst.
Bei Abb. io beginnt die Verdichtung, während der Arbeitsrauen allseitig abgeschlossen ist.
Abb. i i bis 16 zeigen weitere Verringerung des Arbeitsraumes mit entsprechend gesteigerter Verdichtung, bis in Abb. 17 das Minimalvolumen erreicht ist. Das angesaugte Volumen ist jetzt auf die schmale Mondsichel oberhalb des Innenläufers und die im Innenläufer befindliche Steueröffnung 4 komprimiert. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt die Zündung, an die während der Phasen 18, 19, 20, 21, 22, 23 und 24 die Expansion anschließt, während ebenfalls der Arbeitsraum vollständig abgeschlossen ist. Erst in der Stellung gemäß Abb.25 beginnt der Auslaßvorgang durch die Steueröffnung 4 in dem Auslaßkanal B. Die Abb. 26, 27, 28 und 29 zeigen eine Vergrößerung des Auslaßquerschnittes, der bei 29 seinen vollen Wert angenommen hat. Der Auslaß bleibt weiterhin geöffnet während der Phasen in Abb. 30, 31 und 32, bis sich in der anschließenden Stellung i wieder der obere Arbeitsraum bis auf sein minimales Volumen entleert hat und eine Wiederholung der gesamten Takte einsetzt.
Die Betrachtung des in Abb. i unterhalb des Innenläufers gelegenen Arbeitsraumes ergibt sinngemäß den gleichen Verlauf. Es ist nur eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Arbeitsvorgängen festzustellen, da in Abb. i der untere Arbeitsraum gerade seinen Ansaugtakt abgeschlossen hat. Dieser Raum beginnt zu verdichten, bis in Stellung 9 dort die Zündung erfolgt. Die Phasenverschiebung zwischen den beiden Arbeitsräumen beträgt i8o°, bezogen auf den Innenläufer.
Das Arbeitsdiagramm des vorgeschlagenen Viertakt-Drehkolbenmotors ist demnach nicht symmetrisch, sondern gestaltet sich gemäß Abb. 33. Hierin sind über dem Drehwinkel des Innenläufers die Volumenverhältnisse der Arbeitsräume und die Drücke wiedergegeben. Die Volumenänderung erfolgt annähernd sinngemäß; während die Verbrennungsdrücke zweimal hintereinander einsetzen und zwei weitere Takte fehlen.
Die Viertakt-Drehkolbenmaschine ist demnach selbst ansaugend und arbeitet mit vollständigem Ausschub, genauso wie der übliche Hubkolbenmotor.
Mit Rücksicht auf die Größe der Steuerwalze und der im Ein- und Auslaßkanal erforderlichen Gasquerschnitte darf die Exzentrizität nicht zu. hoch gewählt werden.
Für die Äbdichtung der ineinandergelagerten Läufer werden zweckmäßig die gleichen Dichtelemente verwendet, die sich für Kolbendichtungen, Drehschieberdichtungen usw. bewährt haben und die vorzugsweise aus schmalen elastisch nachgiebigen und fugengeschlossenen Dichtgrenzen bestehen. Die Zahnrädersätze zum Erzeugen der Drehzahlverhältnisse 4:2:1 liegen auf einer oder beiden Stirnseiten des Motors, der zweckmäßig mit Flüssigkeitskühlung zu versehen ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Viertakt-Drehkolbenmotor ,mit ineinandergelagerten Läufern, wobei der Außenläufer exzentrisch rotiert und sein Innenraum nach Art einer Conchoide oder einer Wellenkurve hierzu ausgeführt ist, unter Festsetzung eines Drehzahlverhältnisses vom Innenläurler zum Außenläufer 1 :2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung einer Steuerwalze im- Innenläufer das Drehzahlverhältnis der Steuerwalze zum Innenläufer ebenfalls 1 :2 und das Gesamtdrehzahlverhältnis StenerwaIze, Innenläufer, Außenläufer 1 :2:4 beträgt.
2. Viertakt-Drehkolbenmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die im Innern rotierende Steuerwalze die Kanäle und Steueröffnungen für Ein- und Auslaß enthält.
3. Viertakt-Drehkolbenmotor nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenläufer die Steuerkanäle für die Verbindung der Ein- und Auslaßkanäle mit den Arbeitsräumen aufweist.
4. Viertakt-Drehkolbenmotor nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Festlegung der Steuerzeiten sowohl die Kanäle im Innenläufer als auch die Steueröffnungen veränderlich sind.
5. Viertakt-Drehkolbenmotor nach Anspruch a bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an allen abzudichtenden Kanten und Flächen fugengje6chlossene, Dichtgrenzen mit geringen Abmessungen aus elastisch nachgiebigem Materiäl verwendet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 433 535, 691511, 715217-