EP0065520A1 - Machine capable of working as an engine, a compressor or a pump - Google Patents

Machine capable of working as an engine, a compressor or a pump

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Publication number
EP0065520A1
EP0065520A1 EP19810902291 EP81902291A EP0065520A1 EP 0065520 A1 EP0065520 A1 EP 0065520A1 EP 19810902291 EP19810902291 EP 19810902291 EP 81902291 A EP81902291 A EP 81902291A EP 0065520 A1 EP0065520 A1 EP 0065520A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine according
housing
flange
axial piston
sealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19810902291
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen HIMBERT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kohler Charlotte
Original Assignee
Kohler Charlotte
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kohler Charlotte filed Critical Kohler Charlotte
Publication of EP0065520A1 publication Critical patent/EP0065520A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
    • F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
    • F01C11/004—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle and of complementary function, e.g. internal combustion engine with supercharger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C19/00—Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/22—Rotary-piston machines or engines of internal-axis type with equidirectional movement of co-operating members at the points of engagement, or with one of the co-operating members being stationary, the inner member having more teeth or tooth- equivalents than the outer member

Definitions

  • Machine working as a motor, compressor or pump
  • the invention relates to a machine operating as a motor, compressor or pump, with a housing which has a cross-section deviating from the circular shape, with an axial piston arranged on a shaft and with working chambers formed in the interior of the housing, which are arranged in the circumferential direction by means of arranged in the axial piston, with a part of their cross section engaging in axial grooves sealing strips are sealed against each other and are delimited at their end faces by a flange.
  • Such a machine is known, for example, in the form of an internal combustion engine, which is named Wankel engine after the name of its inventor.
  • Wankel engine In this motor, the sealing strips arranged in the corner areas of the axial piston bear against the wall of the interior during the revolutions.
  • the wall not only has to absorb the very high centrifugal forces exerted by the sealing strips, but is also subjected to very high temperatures. This also applies to the material of the sealing strips. Seals are also required between the end faces of the axial piston and the housing covers, the seals of which have so far been flat case is still problematic.
  • the object of the invention was to design a machine with an axial piston as a motor, compressor or pump in such a way that the stresses occurring in the sealing areas are considerably reduced and the problems associated with lubrication are reduced.
  • the invention provides suggest that the flanges serving for the frontal limitation of the working spaces rotate with the axial piston, that the sealing strips pass through slots formed in the flange and that a housing part connects to the outer sides of the flange, which has the same cross section as the interior of the housing forming the working chambers and the inner wall of the sealing strips are in contact.
  • the machine designed according to the invention is an internal combustion engine, there are additional advantages, since considerably less lubricant is required in the area of the working chambers, so that the combustion is no longer adversely affected. Due to the lower material stress, the engine can be operated with higher compression, so that operation with super gasoline is possible. Due to the improvement in combustion in the working chambers, the engine output is significantly higher.
  • At least one of the outer housing parts is sealed to the outside by an end flange and contains a further, provided with grooves axial pistons that the axial pistons are rotatably connected to each other as a rotor in the same angular position and an intermediate flange arranged between two adjacent axial pistons rotates with it as a component of the rotor and that adjacent ones in the axial direction Working chambers have one-piece sealing strips penetrating the intermediate flange.
  • At least one additional machine unit can be obtained.
  • this can be designed as a motor, pump or compressor, irrespective of which function the machine unit which already exists has.
  • the existing machine unit is an internal combustion engine
  • an outer machine unit which works as a compressor and / or pump, is adjacent on both sides of the middle part formed by this machine unit.
  • the two outer machine units form a two-stage compressor or two parallel compressor units. This results in the additional advantage that the middle machine unit, which works as an internal combustion engine and in which there are correspondingly high operating temperatures, is relatively good heat-tight by the two outer machine units.
  • the invention is not only applicable to machines in which the interior of the housing is trochoidal Cross section.
  • the same advantages can be achieved if the interior of the cylinder housing has a cross-sectional shape comparable to the shape of an ellipse and the sealing strips are inserted into the grooves of the axial piston so as to be displaceable in the radial direction. This can be advantageous, for example, if more than three working chambers are to be provided distributed over the circumference.
  • all advantages and all design options for this cross-sectional shape of the housing interior are retained.
  • the cross section of the axial piston has the shape of a polygon and if the radial movement paths of the sealing strips lie on radii which penetrate the corners of the polygon cross section. This results in a relatively large volume for the individual working chambers.
  • the flanges or end flanges on the outer end faces of the rotor are provided on the inside with radial grooves into which the ends of the sealing strips engage. Since in the elliptical cross-sectional shape the sealing strips can be displaced in the radial direction, the ends of the sealing strips can be guided in a movable manner in the radial grooves of the flanges or the end flanges, with an adequate seal also being provided in this area.
  • the grooves receiving the sealing strips in the axial piston are connected to one another in a manner that enables pressure equalization.
  • the sealing strips can also each be arranged by compression springs arranged in the axial piston be pressed against the wall of the cylinder housing.
  • the cross section of the housing interior is advantageously dimensioned such that it is approximately circular in the region of the largest diameter and has a radius corresponding to half the smaller ellipse diameter.
  • the opening of an intake duct opening into the interior of the cylinder housing is dimensioned so large in the circumferential direction that two working chambers are always connected to the intake duct.
  • An advantageous design results from the fact that the circumferential area of 360 ° is divided into at least six working chambers and into at least two working areas of the same size. In each of these two work areas, a complete work process can take place, which begins with the suction and ends with the ejection.
  • the sealing strips in the region of a flange belonging to the rotor each have an extension which extends outward in the radial direction and runs between two mutually facing end faces of adjacent housing areas in a sealing manner, and that one of the Sealing strip penetrated slot of the flange is at least as long as the approach.
  • Such a slot can expediently also be extended to the outer circumference of the flange, so that the sealing strip can be pushed into the flange from the outside inwards during assembly.
  • the Approaches run with their respective side edges lying in a radial plane on corresponding counter surfaces of the housing. This means that the corner area between a flange and the working chamber is also reliable and sealed at a point that lies outside the actual combustion chamber.
  • the sealing action in the area of the sealing action in the area of the sealing strips can be improved according to the invention in that the side walls of the slots receiving the sealing strips are provided with a groove extending in the longitudinal direction thereof, into which an additional strip lying on the sealing strip is inserted.
  • the groove has an at least approximately rectangular cross section and is arranged in such a way that an axis extending in the direction of the groove depth runs through the top of the slot. The additional sealing strip can then first be pushed into its groove before the actual sealing strip is inserted into its slot. if necessary, additional sealing strips can be arranged on both side walls of a slot receiving a sealing strip.
  • an additional seal is also conceivable in the area of the lugs, which are arranged in the flange area, in such a way that a slot-shaped depression extending in the longitudinal direction thereof is formed in the slot of the flange which receives a lug of the sealing strip on at least one side of the lug which contains a gasket attached to the neck.
  • this can be done using an additional seal bar or a sealing effect that can be achieved on the radial shoulder even increase if the additional sealing bar or the seal is pressed against the sealing bar or the shoulder by spring force.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an internal combustion engine with a triangular axial piston and a trochoidal housing cross section.
  • Fig. 2 is a cross section along the line II-II in Fig. 1;
  • Figure 3 is a view of a flange, seen in the axial direction.
  • FIG. 4 shows the flange shown in FIG. 3, seen in the radial direction;
  • FIG. 6 shows a cross section through the internal combustion engine in a first embodiment along the line I-I in FIG. 8;
  • FIG. 7 partly as a view and partly as a section along the line II-II in FIG. 8, a further illustration of the internal combustion engine, seen in the axial direction and shown on an enlarged scale;
  • FIG. 8 shows a partial view of the internal combustion engine according to FIGS. 6 and 7, partly as a side view and partly as a longitudinal section;
  • FIG. 11 shows a section along the line VI-VI in FIG. 10;
  • FIG. 14 in a representation corresponding to FIG. 6 shows a section through a modified embodiment of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has a cylinder housing 1o, the cross-sectional shape of which can be seen in FIG. 2 and which is closed at both ends by a housing cover 11.
  • the latter is fastened with screws 12 to the end faces of the cylinder housing 1o.
  • the housing cover 11 have a central bearing bush 13, on each of which a gear 14 is placed. The latter is inserted with a part of its axial length into the housing cover 17 and is rotationally fixed with respect to it, as is the bearing bush 13.
  • the two central end parts of an eccentric shaft 15 are rotatably mounted in the bearing bushes 13.
  • a bearing sleeve 16 on which an axial piston 17 is rotatably arranged.
  • the latter has an approximately triangular cross-section and is each provided in the corner areas with a sealing strip 18 which is inserted into an approximately radial slot 19 of the axial piston 17.
  • An end flange 20 is attached to each of the two outer end faces of the axial piston 17.
  • the axial piston 17, which will be described later in detail in its construction, is held together by the clamping screws 21, including the end flanges 2o.
  • a toothed ring 22 is arranged on the outer sides of the two end flanges 2o, the inner toothing of which meshes with the toothing of the respectively assigned gearwheel 14.
  • the pitch circle diameter of the toothed ring 22 is larger than that of the gear 14, so that the latter is only in engagement with the internal toothing with a part of its circumference.
  • the cylinder housing 1o is divided into a central housing part 23 and two housing parts 24 each adjoining the sides.
  • the housing part 23 in turn is subdivided into a casing 25 and an insert part 26.
  • the casing 25 has an inwardly extending annular shoulder 27, the axial length of which corresponds to that of the insert part 26.
  • retaining rings 29 are attached to the insert parts 26 so that the latter are fixed in the axial direction. Ring seals 30 are arranged within the retaining rings 29.
  • the insert part 26 has coolant spaces 31 which are distributed over the circumference and are connected to one another via passages 32.
  • the connection to a coolant circuit, not shown here, can be established via in each case one inlet channel 33 passing through the jacket 25 of the housing part 23 and one outlet channel 34.
  • Inside the insert part 26 there is a trochoidal interior 36 which is divided into three working chambers. The ignition takes place with the aid of two spark plugs 37 lying side by side in the axial direction.
  • the axial piston designated overall by reference number 17, is subdivided into a central piston part 38 and two lateral piston parts 39. Between an outer piston part 39 and the central piston part 38, a flange 4o is arranged on the eccentric shaft 15, the shape of which is particularly apparent Fig. 3 results.
  • the flanges 40 have radial slots 41 which are in the same radial alignment with the slots 19, so that the sealing strips 18 can run uniformly over the entire length of the piston parts 38 and 39.
  • the sealing strips 18 each have radial projections 42 which extend in the direction of the slots 41 in the flanges 4o and are dimensioned so long that they cover the ring seals 3o.
  • the outer piston parts 39 have the same cross-sectional shape as the middle piston part 38 and each form an additional piston which is surrounded by one of the housing parts 24.
  • Both in the piston parts 38 and 39 as well as in the flanges 4o and the end flanges 2o bores 43 are provided through which the clamping screws 21 can be passed.
  • Each of the outer housing parts 24 has an inwardly projecting ring shoulder 45 and an insert part 46 which fits into it and has retaining rings 47 which are fastened by screws 48.
  • Channels 49 in the insert parts 46 and channels 50 in the housing parts 24 serve to feed and discharge the medium being conveyed, e.g. So a coolant or lubricant or the sucked mixture.
  • the sealing strips 18 are therefore also on the wall of the insert parts 46 and transfer the centrifugal forces occurring there, because the working systems formed by the piston parts 39 and the associated housing parts 24 can serve as a pump or compressor and have correspondingly lower operating temperatures.
  • the slots 19 have grooves 51 on their side walls of approximately right-hand cross-section.
  • the grooves 51 are arranged so that their openings opening on the side walls of the slots 19 are accessible through the top of the slot 19, so that it is possible to work the grooves 51 into the material of the axial piston 17 by means of a tool which is applied from this direction .
  • an additional sealing strip 52 with an adapted cross section is inserted.
  • the insertion can either take place from the top of the slot 19 or the additional sealing strips 52 can be inserted into the grooves 51 in the axial direction before the axial piston 17 is installed.
  • the flanges 4o are flattened in that peripheral region in which there is a slot 41 in each case.
  • the outlet opening of a slot 41 on the circumference of the flange 4o is covered after the insertion of the seals 55 with a small plate 56 which can be screwed on or attached in some other way.
  • the internal combustion engine has a cylinder housing 1o, the interior 11 of which contains an axial piston 12.
  • a circular flange 13 is attached, which is provided with a number of holes 14.
  • the latter are used to insert fastening screws, not shown here, with which the flanges 13 are fastened to the axial piston 12.
  • the axial piston 12 and the flanges 13 are penetrated by a shaft 15, which runs on both sides in slide bearings 16.
  • the latter are inserted into a housing cover 17.
  • the two housing covers 17 have bores 8 distributed over the circumference. Screws 19 are passed through these, with which the housing covers 17 are fastened to the cylinder housing 10.
  • the axial piston 12 has a piston body 2o, the cross section of which corresponds to that of an octagon and which has 8 slots 21 which extend in the radial direction, the central axis of which in each case runs through a corner of the octagonal cross section and which are connected to one another by channels 22.
  • Each of the slots 21 contains an approximately U-shaped lamella 23, the shape of which results from FIG. 9 and the thickness of which is matched to the width of the slots 21 in the circumferential direction.
  • a lamella 23 has a radially outwardly directed leg 24 at its ends. The outer sides of the legs 24 are received by grooves 25 which are formed on the inside of the flanges 13 and whose shape can best be seen in FIGS. 40 and m.
  • the grooves 25 and the slots 21 thus represent a guide for the radial movement of the fins 23.
  • the interior 11 of the cylinder housing 1o has a cross section that can be compared to an ellipse in that a smallest diameter and a largest diameter are perpendicular to each other.
  • the cross section of the interior 11 is approximately circular, namely the radius of this circular course has a size that corresponds to half the smallest diameter or the smallest radius.
  • an insert 26 is inserted, the inner wall of which defines the boundary of the interior 11 and which is provided in its outer circumferential area with coolant spaces 27 which are delimited by radial ribs 28 and are connected to one another via passages 29 in the circumferential direction.
  • an intake opening 3o and an exhaust opening 31 In the area below the largest diameter there are an intake opening 3o and an exhaust opening 31.
  • the cylinder housing 1o and the insert part 26 each form a plane, so that an intake port 32 and an outlet port 33 are flanged and with the aid of screws 3k can be attached.
  • a corresponding arrangement of the suction openings 3o is provided on the opposite side of the cylinder housing 10o.
  • the intake port 32 and the outlet port 33 each also have coolant spaces 35 which are adapted in shape and arrangement to the adjacent coolant spaces 27 of the insert part 26 and which form with these a uniform cooling system which is connected to a coolant circuit, not shown here.
  • the cylinder housing 1o has a radially inwardly projecting ring extension 36, on the end faces of which a control ring 37 rests and the clear interior of which is designed such that the insert part 26 fits exactly.
  • the control rings 37 are angular in cross-section and have a radially inwardly projecting ring part 38 which is provided with bores 39 and at the same time also abuts the end faces of the insert part 26.
  • Screws 4o are passed through bores 39, with which the control rings 37) and the insert part 26 are screwed, at the same time also being fixed relative to the ring shoulder 36.
  • the insert part 26 has a cross-sectional part which engages under the ring parts 33 and into which an annular seal 41 is inserted.
  • the legs 24 of the lamellae 23 and the inner sides of the flanges 13 lie sealingly against this.
  • the sealing ring can be pressed in with springs.
  • the control rings 37 have inwardly facing control surfaces 42, against which the free ends of the lamella legs 24 rest.
  • Each control surface 42 has a cross-sectional shape similar to the interior 11 such that the distance between the wall of the interior 11 and the control surface k2 always corresponds to the length of a leg 24.
  • the width of the legs 24 in the axial direction corresponds to the depth of the grooves 25 formed on the inside of the flanges 13.
  • the total of eight fins 23 divide the interior 11 of the cylinder housing 1o into eight working chambers 43 which are delimited on both sides, that is to say by the flanges 13, and whose shape is otherwise shown in FIG.
  • the direction of rotation of the axial piston 12 corresponds to the clockwise direction.
  • the maximum compression is thus present in the upper region of the interior 11 in FIG. 1 where the diameter of the interior 11 is the smallest.
  • the wall of the interior 11 has two openings 44, the position of which can be seen, inter alia, from FIG. 8 and which connect the two adjacent working chambers 43.
  • the size of these openings 44 can be changed by two adjusting elements 45 extending in the radial direction, which are fastened with their upper ends in a holder 46 and are adjustable by means of an adjusting screw 47.
  • An ignition channel 48 opens into the working chamber 43 which adjoins the openings 44 in the direction of rotation of the internal combustion engine, via which an ignition spark can reach the respective working chamber 43 from a spark plug 49.
  • the internal combustion engine works as follows:
  • a hydrogen-air mixture is drawn in through the intake port 32 from a carburetor of a corresponding design, not shown here. This is distributed over the working chambers 43 which are respectively connected to the suction opening 3o. The lower part of the suction opening 3o is so far recessed that two working chambers 43 are always connected to the suction opening 3o. In this way, a more uniform distribution of the hydrogen-air mixture is achieved and excessive suctioning is avoided.
  • the axial piston 12 is driven via the shaft 15 and a starting motor, not shown here.
  • the working chamber 43 which is connected to the ignition channel 48 is ignited.
  • the ignited mixture develops a working pressure. Since in the working area the respective front lamella 23 in the direction of rotation has a larger lever arm relative to the center of the shaft 15 and its area delimiting the respective working chamber 43 is larger than the area of the same working chamber 43 delimiting rear lamella 23, the axial piston 12 is driven clockwise. As soon as a working chamber 43 comes into contact with the discharge opening 31, the gases still under a residual pressure enter the discharge opening 31 from the working chamber 43.
  • the latter is also dimensioned so large due to a recess in the insert part 26 provided in its lower region that two working chambers 43 are always connected to the discharge opening 31.
  • the front working chamber 43 viewed in the direction of rotation, has already released the essential part of the exhaust gases contained in it when the exhaust gases emerge from the next working chamber 43.
  • the latter emerge at a significantly greater pressure and at a higher speed than is possible with the remaining exhaust gases still contained in the previous working chamber 43, the latter are torn out of their working chamber 43 due to an ejector effect. This ensures a complete emptying of the working chambers 43 and at the same time prevents exhaust gases from being able to pass through in the direction of the suction opening 3o.
  • the centrifugal forces exerted by the fins 23 are essentially absorbed by the control rings 37, that is to say by surfaces which lie outside the interior 11 and are exposed to significantly lower temperatures than the inner wall of the insert part 26. It is. therefore relatively easy to lubricate the sliding surface on the control rings 37 sufficiently.
  • the lubricant can be supplied, for example, via the shaft 15 and the flanges 13. Can too Lubricants are conveyed outward along the legs 24 of the fins 23 in the radial direction, the centrifugal force alone causing sufficient lubricant delivery. It is also advantageous that the centrifugal force increases with increasing speed and a correspondingly larger amount of lubricant can be delivered.
  • the relatively high operating temperatures which can be between 100 and 1500 degrees Celsius.
  • titanium or a similarly high temperature-resistant material can advantageously be used, at least for the fins themselves.
  • the wall of the interior 11 in this area is only exposed to relatively low centrifugal loads that originate from the fins 23, the lubrication is in this area is not problematic despite the high operating temperatures.
  • the internal combustion engine here has a cylinder housing 5o with two interior spaces, in which two axial pistons 12 are arranged with axes parallel to one another.
  • two internal combustion engines which can function independently of one another, are combined in a single cylinder housing 50.
  • the same reference numbers have also been used in FIG. 14. To explain the special features of the internal combustion engine resulting from FIG. 1, it is therefore only necessary to mention that the left-hand axial piston 12 in FIG. 14 rotates in the clockwise direction and the other axial piston 12 rotates in the opposite direction.
  • the engine designed according to the invention can be used as a multi-fuel engine and not only for the most common types of fuel such as gasoline, diesel fuel, kerosene, etc. is designed.
  • the internal combustion engine has such a great stability due to the proposed construction that it may be possible to throttle the output in each case by additionally injecting water vapor.

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Abstract

Dans le carter de la machine, qui a une section droite non circulaire, tourne un piston axial (38, 39). Des lames d'etancheite (18) sont disposees entre le piston axial et la paroi interieure du carter. Les lames d'etancheite, par exemple d'un moteur Wankel, s'appuient directement sur la paroi interieure des chambres de travail; l'invention propose de faire tourner les brides (20, 40), qui delimitent les faces frontales des chambres de travail, avec le piston axial, de disposer les lames d'etancheite dans des fentes de la bride (40), et d'agencer un troncon de carter (24) sur la face exterieure de la bride, qui presente le meme diametre que la paroi interieure du carter delimitant la chambre de travail et sur laquelle s'appuient les lames d'etancheite. Les forces centrifuges sont absorbees dans les parties exterieures du carter.In the machine housing, which has a non-circular cross section, turns an axial piston (38, 39). Sealing blades (18) are arranged between the axial piston and the interior wall of the housing. The sealing blades, for example of a Wankel engine, bear directly on the interior wall of the working chambers; the invention proposes to rotate the flanges (20, 40), which delimit the front faces of the working chambers, with the axial piston, to arrange the sealing blades in slots in the flange (40), and arrange a housing section (24) on the outer face of the flange, which has the same diameter as the inner wall of the housing defining the working chamber and on which the sealing blades are supported. Centrifugal forces are absorbed in the outer parts of the housing.

Description

Als Motor, Verdichter oder Pumpe arbeitende Maschine Machine working as a motor, compressor or pump
Die Erfindung betrifft eine als Motor, Verdichter oder Pumpe arbeitende Maschine, mit einem Gehäuse, das einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt hat, mit einem auf einer Welle angeordneten Axialkolben und mit im Innenraum des Gehäuses gebildeten Arbeitskammern, die in Umfangsrichtung durch im Axialkolben angeordnete, mit einem Teil ihres Querschnitts in axiale Nuten eingreifende Dichtleisten gegeneinander abgedichtet und an ihren Stirnseiten durch einen Flansch begrenzt sind.The invention relates to a machine operating as a motor, compressor or pump, with a housing which has a cross-section deviating from the circular shape, with an axial piston arranged on a shaft and with working chambers formed in the interior of the housing, which are arranged in the circumferential direction by means of arranged in the axial piston, with a part of their cross section engaging in axial grooves sealing strips are sealed against each other and are delimited at their end faces by a flange.
Eine derartige Maschine ist z.B. in Form eine Verbrennungsmotors bekannt, der nach dem Namen seines Erfinders Wankelmotor genannt wird. Bei diesem Motor liegen die in den Eckbereichen des Axialkolbens angeordneten Dichtleisten während der Umdrehungen an der Wändung des Innenraumes an. Die Wandung muß nicht nur die von den Dichtleisten her ausgeübten, sehr hohen Zentrifugalkräfte aufnehmen, sondern ist auch durch sehr hohe Temperaturen belastet. Dies gilt gleichermaßen auch für das Material der Dichtleisten. Es sind auch zwischen den Stirnseiten des Axialkolbens und den Gehäusedeckeln Dichtungen erforderlich, deren Abdichtungen bisher eben fall noch problematisch ist.Such a machine is known, for example, in the form of an internal combustion engine, which is named Wankel engine after the name of its inventor. In this motor, the sealing strips arranged in the corner areas of the axial piston bear against the wall of the interior during the revolutions. The wall not only has to absorb the very high centrifugal forces exerted by the sealing strips, but is also subjected to very high temperatures. This also applies to the material of the sealing strips. Seals are also required between the end faces of the axial piston and the housing covers, the seals of which have so far been flat case is still problematic.
Im Zusammenhang mit der Schmierung und der Dichtung dieses Motors treten immer noch sehr große Schwierigkeiten auf. Es läßt sich nicht vermeiden, daß das Schmiermittel in den Arbeitskammern aufgrund der hohen Temperaturen verbrennt. Um die Schmierwirkung in ausreichendem Maße aufrechtzuerhalten, muß verhältnismäßig viel Schmiermittel zugeführt werden. Das Verbrennen des Schmiermittels jedoch beeinträchtigt die Verbrennung des Treibstoffes. Es ergeben sich ein verhältnismäßig hoher Treibstoffverbrauch und ein großer Gehält an schädlichen Anteilen im Abgas. Nachteilig ist ferner der sehr hohe Verschleiß, dem die Dichtleisten und die Wandung des Innenraumes unterliegen.Very great difficulties still arise with the lubrication and sealing of this engine. It cannot be avoided that the lubricant burns in the working chambers due to the high temperatures. In order to maintain the lubricating effect to a sufficient extent, a relatively large amount of lubricant must be added. However, burning the lubricant affects the combustion of the fuel. This results in a relatively high fuel consumption and a large content of harmful components in the exhaust gas. Another disadvantage is the very high wear to which the sealing strips and the wall of the interior are subject.
Ähnliche Nachteile gelten auch für andere Axialkolbenmaschinen, die einen von der Kreisform abweichenden Gehäusequerschnitt haben und als Pumpe oder Verdichter arbeiten. Auch wenn bei diesen beiden Betriebsarten kein Treibstoff verbrannt wird, kann es insbesondere bei höheren Betriebsdruckwerten auch zu entsprechend hohenSimilar disadvantages also apply to other axial piston machines that have a housing cross-section that deviates from the circular shape and that work as a pump or compressor. Even if no fuel is burned in these two operating modes, it can also become correspondingly high, especially at higher operating pressure values
Betriebstemperaturen kommen, so daß in bezug auf dieOperating temperatures come, so that in relation to the
Materialbeanspruchung und den Verschleiß ähnlicheMaterial stress and wear similar
Probleme wie bei dem vorbeschriebenen Verbrennungsmotor auftreten.Problems such as occur with the internal combustion engine described above.
Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine als Motor, Verdichter oder Pumpe arbeitende Maschine mit Axialkolben so auszubilden, daß die in den Dichtungsbereichen auftretenden Beanspruchungen erheblich herabgesetzt und die mit der Schmierung verbunden Probleme verringert werden.Proceeding from this, the object of the invention was to design a machine with an axial piston as a motor, compressor or pump in such a way that the stresses occurring in the sealing areas are considerably reduced and the problems associated with lubrication are reduced.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorge schlagen, daß die zur stirnseitigen Begrenzung der Arbeitsräume dienenden Flansche mit dem Axialkolben umlaufen, daß die Dichtleisten im Flansch ausgebildete Schlitze durchsetzen und daß an den Außenseiten des Flansches jeweils ein Gehäuseteil anschließt, das denselben Querschnitt hat wie der die Arbeitskammern bildende Innenraum des Gehäuses und an dessen Innenwandung die Dichtleisten anliegen.To solve this problem, the invention provides suggest that the flanges serving for the frontal limitation of the working spaces rotate with the axial piston, that the sealing strips pass through slots formed in the flange and that a housing part connects to the outer sides of the flange, which has the same cross section as the interior of the housing forming the working chambers and the inner wall of the sealing strips are in contact.
Die von den Dihhtleisten in radialer Richtung nach außen ausgeübten Zentrifugalkräfte werden jetzt außerhalb der eigentlichen Arbeitskammern, in denen die sehr hohen Betriebstemperaturen herrschen, von an die Außenseiten der Flansche angrenzenden Gehäuseteilen aufgenommen. Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Herabsetzung der Materialbeanspruchung im Bereich der Arbeitskammem. Gleichzeitig sind auch die bisher an den Stirnseiten einer Axialkolbenmaschine bestehenden Dichtungsprobleme beseitigt, denn die mit dem Axialkolben umlaufenden Flansche können in einfacher Weise so ausgebildet werden, daß ihre Dichtflächen am Gehäuse ebenfalls außerhalb der Arbeitskammern in radialen Ebenen liegen.The centrifugal forces exerted radially outwards by the diaphragm are now absorbed outside the actual working chambers, in which the very high operating temperatures prevail, by housing parts adjoining the outside of the flanges. This results in a significant reduction in material stress in the working chamber area. At the same time, the sealing problems that previously existed on the end faces of an axial piston machine have been eliminated, since the flanges rotating with the axial piston can be designed in a simple manner so that their sealing surfaces on the housing also lie outside the working chambers in radial planes.
Wenn die nach der Erfindung ausgebildete Maschine ein Verbrennungsmotor ist, ergeben sich zusätzliche Vorteile, denn im Bereich der Arbeitskammern wird wesentlich weniger Schmiermittel benötigt, so daß die Verbrennung nicht mehr nachteilig beeinflußt wird. Aufgrund der geringeren Materialbeanspruchung kann der Motor mit höherer Kompression betrieben werden, so daß ein Betrieb mit Super-Benzin möglich ist. Aufgrund der Verbesserung der Verbrennung in den Arbeitskammern ergibt sich eine wesentlich höhere Motorleistung.If the machine designed according to the invention is an internal combustion engine, there are additional advantages, since considerably less lubricant is required in the area of the working chambers, so that the combustion is no longer adversely affected. Due to the lower material stress, the engine can be operated with higher compression, so that operation with super gasoline is possible. Due to the improvement in combustion in the working chambers, the engine output is significantly higher.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß mindestens eines der äußeren Gehäuseteile durch einen Endflansch nach außen abgedichtet ist und einen weiteren, mit Nuten versehenen Axialkolben enthält, daß die Axialkolben in gleicher Winkellage als Rotor drehfest miteinander verbunden sind und ein zwischen zwei benachbarten Axialkolben angeordneter ZwiscHenflansch als Bestandteil des Rotors mit diesem umläuft und daß in axialer Richtung benachbarte Arbeitskammem den Zwischenflansch durchsetzende einstückige Dichtleisten haben.In a further embodiment of the invention it is proposed that at least one of the outer housing parts is sealed to the outside by an end flange and contains a further, provided with grooves axial pistons that the axial pistons are rotatably connected to each other as a rotor in the same angular position and an intermediate flange arranged between two adjacent axial pistons rotates with it as a component of the rotor and that adjacent ones in the axial direction Working chambers have one-piece sealing strips penetrating the intermediate flange.
Aufgrund dieser Ausbildung kann mindestens eine zusätzliche Maschineneinheit erhalten werden. Diese kann je nach Bedarf als Motor, Pumpe oder Verdichter ausgebildet sein unabhängig davon, welche Funktion die bereits Vorhände Maschineneinheit ausübt. Wenn die vorhandene Maschineneinheit ein Verbrennungsmotor ist, so kann es sehr vorteilhaft sein, wenn zu beiden Seiten des durch diese Maschineneinheit gebildeten mittleren Teils jeweils eine äußere Maschineneinheit angrenzt, die als Verdichter und/oder Pumpe arbeitet. Entweder kann nur eine der beiden äußeren Maschineneinheiten als Verdichter verwendet werden, während die andere Maschineneinheit als Scnimiermittelpumpe oder dergleichen arbeitet. Es ist aber auch denkbar, daß beide äußere Maschineneinheiten einen zweistufigen Verdichter oder zwei parallel geschaltete yerdichtereinheiten bilden. Hierbei ergibt sich nämlich der zusätzliche Vorteil, daß die mittlere Maschineneinheit, die als Verbrennungsmotor arbeitet und in der entsprechend hohe Betriebstemperaturen herrschen, durch die beiden äußeren Maschineneinheiten verhältnismäßig gut wärmedicht ist.Because of this design, at least one additional machine unit can be obtained. Depending on requirements, this can be designed as a motor, pump or compressor, irrespective of which function the machine unit which already exists has. If the existing machine unit is an internal combustion engine, it can be very advantageous if an outer machine unit, which works as a compressor and / or pump, is adjacent on both sides of the middle part formed by this machine unit. Either only one of the two outer machine units can be used as a compressor, while the other machine unit works as a lubricant pump or the like. However, it is also conceivable that the two outer machine units form a two-stage compressor or two parallel compressor units. This results in the additional advantage that the middle machine unit, which works as an internal combustion engine and in which there are correspondingly high operating temperatures, is relatively good heat-tight by the two outer machine units.
Die Erfindung ist nicht nur für Maschinen anwendbar, bei denen der Innenraum des Gehäuses einen trochoidenförmigen Querschnitt hat. Die gleichen Vorteile lassen sich erzielen, wenn der Innenraum des Zylindergehäuses eine mit der Form eine Ellipse vergleichbare Querschnittsform aufweist und die Dichtleisten in radialer Richtung verschiebbar in die Nuten des Axialkolbens eingesetzt sind. Dies kann beispielsweise günstig sein, wenn über den Umfang verteilt mehr als drei Arbeitskammern vorgesehen werden sollen. Im übrigen bleiben alle Vorteile und alle Gestaltungsmöglichkeiten auch für diese Querschnittsform des Gehäuseinnenraumes erhalten.The invention is not only applicable to machines in which the interior of the housing is trochoidal Cross section. The same advantages can be achieved if the interior of the cylinder housing has a cross-sectional shape comparable to the shape of an ellipse and the sealing strips are inserted into the grooves of the axial piston so as to be displaceable in the radial direction. This can be advantageous, for example, if more than three working chambers are to be provided distributed over the circumference. In addition, all advantages and all design options for this cross-sectional shape of the housing interior are retained.
Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, wenn der Querschnitt des Axialkolbens die Form eines Polygons hat und wenn die radialen Bewegungsbahnen der Dichtleisten auf Radien liegen, die die Ecken des PolygonquerSchnitts durchset- zen. Hierdurch ergibt sich ein verhältnismäßig großes Volumen für die einzelnen Arbeitskammern.It is advantageous according to the invention if the cross section of the axial piston has the shape of a polygon and if the radial movement paths of the sealing strips lie on radii which penetrate the corners of the polygon cross section. This results in a relatively large volume for the individual working chambers.
Im Zusammenhang mit den an den Stirnseiten vorzunehmenden Abdichtungen wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, daß die an den äußeren Stirnseiten des Rotors befindlichen Flansche oder Endflansche an der Innenseite mit radialen Nuten versehen sind, in die die Enden der Dichtleisten eingreifen. Da bei der elliptischen Querschnittsform die Dichtleisten in radialer Richtung verschiebbar sind, körinen die Enden der Dichtleisten in den radialen Nuten der Flansche bzw. der Endflansche beweglich geführt sein, wobei auch in diesem Bereich eine ausreichende Abdichtung gegeben ist.In connection with the seals to be made on the end faces, it is further proposed according to the invention that the flanges or end flanges on the outer end faces of the rotor are provided on the inside with radial grooves into which the ends of the sealing strips engage. Since in the elliptical cross-sectional shape the sealing strips can be displaced in the radial direction, the ends of the sealing strips can be guided in a movable manner in the radial grooves of the flanges or the end flanges, with an adequate seal also being provided in this area.
Ferner ist es erfindungsgemäß denkbar, daß die die Dichtleisten aufnehmenden Nuten in dem Axialkolben in einer einen Druckausgleich ermöglichenden Weise miteinander in Verbindung stehen. Auch können die Dichtleisten jeweils durch in dem Axialkolben angeordnete Druckfedern an die Wandung des Zylindergehäuses angedrückt werden.Furthermore, it is conceivable according to the invention that the grooves receiving the sealing strips in the axial piston are connected to one another in a manner that enables pressure equalization. The sealing strips can also each be arranged by compression springs arranged in the axial piston be pressed against the wall of the cylinder housing.
Den Querschnitt des Gehäuseinnenraumes wird man vorteilhaft so bemessen, daß er im Bereich des größten Durchmessers etwa kreisförmig ist und etwa einen dem halben kleineren Ellipsendurchmesser entsprechenden Radius hat.The cross section of the housing interior is advantageously dimensioned such that it is approximately circular in the region of the largest diameter and has a radius corresponding to half the smaller ellipse diameter.
Für bestimmte Betriebsweisen kann es vorteilhaft sein, wenn die in den Innenraum des Zylindergehäuses mündende Öffnung eines Ansaugkanals in Umfangsrichtung so groß bemessen ist, daß immer zwei Arbeitskammern mit dem Ansaugkanal in Verbindung stehen. Eine vorteilhafte Auslegung ergibt sich derart, daß der Umfangsbereich von 360° in mindestens sechs Arbeitskammern und in mindestens zwei jeweils gleich große Arbeitsbereiche unterteilt ist. In jedem dieser beiden Arbeitsbereiche kann ein vollständiger Arbeitsvorgang stattfinden, der mit dem Ansaugen beginnt und mit dem Ausstoßen beendet ist.For certain operating modes, it can be advantageous if the opening of an intake duct opening into the interior of the cylinder housing is dimensioned so large in the circumferential direction that two working chambers are always connected to the intake duct. An advantageous design results from the fact that the circumferential area of 360 ° is divided into at least six working chambers and into at least two working areas of the same size. In each of these two work areas, a complete work process can take place, which begins with the suction and ends with the ejection.
Insbesondere bei einer Auslegung für höhere Kompressionen kann es vorteilhaft sein, im Bereich der Flansche zusätzliche Maßnahmen zur Abdichtung zu treffen. In diesem Zusammenhang wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, daß die Dichtleisten im Bereich eines zum Rotor gehörenden Flansches jeweils einen sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Ansatz aufweisen, der zwischen zwei einander zugewandten Stirnflächen benachbarter Gehäusebereiche an diesen dichtend anliegend umläuft,, und daß ein von der Dichtleiste durchsetzter Schlitz des Flansches zumindest so lang ist wie der Ansatz. Zweckmässig kann ein solcher Schlitzauch bis zum äußeren Umfang des Flansches verlängert sein, so daß sich die Dichtleiste beim Montieren von außen nach innen in den Flansch einschieben läßt. Die Ansätze verlaufen also mit ihren jeweils in einer radialen Ebene liegenden Seitenkanten an entsprechenden Gegenflächen des Gehäuses. Damit ist auch der Eckbereich zwisdhen einem Flansch und der Arbeitskammer zuverlässig und an einer Stelle abgedichtet, die außerhalb des eigentlichen Verbrennungsraumes liegt.In particular in the case of a design for higher compressions, it can be advantageous to take additional measures for sealing in the area of the flanges. In this context, it is further proposed according to the invention that the sealing strips in the region of a flange belonging to the rotor each have an extension which extends outward in the radial direction and runs between two mutually facing end faces of adjacent housing areas in a sealing manner, and that one of the Sealing strip penetrated slot of the flange is at least as long as the approach. Such a slot can expediently also be extended to the outer circumference of the flange, so that the sealing strip can be pushed into the flange from the outside inwards during assembly. The Approaches run with their respective side edges lying in a radial plane on corresponding counter surfaces of the housing. This means that the corner area between a flange and the working chamber is also reliable and sealed at a point that lies outside the actual combustion chamber.
Weiterhin kann die Dichtwirkung im Bereich der Dichtwirkung im Bereich der Dichtleisten erfindungsgemäß dadurch verbessert werden, daß die Seitenwände der die Dichtleisten aufnehmenden Schlitze mit einer sich in Längsrichtung derselben erstreckenden Nut versehen sind, in die eine an der Dichtleiste anliegende Zusatzleiste eingelegt ist. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Nut einen zumindest angenähert rechteckförmigen Querschnitt hat und so eingeordnet ist, daß eine sich in Richtung der Nuttiefe erstreckende Achse durch die Oberseite des Schlitzes verläuft. Es kann dann nämlich zuerst die Zusatzdichtleiste in ihre Nut eingeschoben werden, bevor die eigentliche Dichtleiste in ihren Schlitz eingeführt wird. im Bedarfsfall können an beiden Seitenwänden eines eine Dichtleiste aufnehmenden Schlitzes Zusatzdichtleisten angeordnet werden.Furthermore, the sealing action in the area of the sealing action in the area of the sealing strips can be improved according to the invention in that the side walls of the slots receiving the sealing strips are provided with a groove extending in the longitudinal direction thereof, into which an additional strip lying on the sealing strip is inserted. It is advantageous here if the groove has an at least approximately rectangular cross section and is arranged in such a way that an axis extending in the direction of the groove depth runs through the top of the slot. The additional sealing strip can then first be pushed into its groove before the actual sealing strip is inserted into its slot. if necessary, additional sealing strips can be arranged on both side walls of a slot receiving a sealing strip.
Ferner ist erfindungsgemäß eine zusätzliche Abdichtung auch im Bereich der zuvor erläuterten, im Flanschbereich angeordneten Ansätze denkbar, und zwar derart, daß in den jeweils einen Ansatz der Dichtleiste aufnehmenden Schlitz des Flansches an zumindest einer Seite des Ansatzes eine sich in Längsrichtung desselben erstreckende nutförmige Vertiefung ausgebildet ist, die eine an dem Ansatz anliegende Dichtung enthält.Furthermore, according to the invention, an additional seal is also conceivable in the area of the lugs, which are arranged in the flange area, in such a way that a slot-shaped depression extending in the longitudinal direction thereof is formed in the slot of the flange which receives a lug of the sealing strip on at least one side of the lug which contains a gasket attached to the neck.
Im Bedarfsfall läßt sich die mit Hilfe einer Zusatzdicht leiste oder einer an dem radialen Ansatz anliegenden Dichtung erzielbare Dichtwirkung noch erhöhen, wenn die Zusatzdichtleiste bzw. die Dichtung durch Federkraft an die Dichtleiste bzw. den Ansatz angedrückt werden.If necessary, this can be done using an additional seal bar or a sealing effect that can be achieved on the radial shoulder even increase if the additional sealing bar or the seal is pressed against the sealing bar or the shoulder by spring force.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to a drawing. In detail show:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Verbrennungsmotor mit einem dreieckförmigen Axialkolben und einem trochoidenförmigen Gehäusequerschnitt;1 shows a longitudinal section through an internal combustion engine with a triangular axial piston and a trochoidal housing cross section.
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;Fig. 2 is a cross section along the line II-II in Fig. 1;
Fig. 3 die Ansicht eines Flansches, gesehen in axialer Richtung;Figure 3 is a view of a flange, seen in the axial direction.
Fig. 4 den in Fig. 3 dargestellten Flansch, gesehen in radialer Richtung;4 shows the flange shown in FIG. 3, seen in the radial direction;
Fig. 5 die Ansicht eines Endflansches;5 shows the view of an end flange;
Fig. 6 einen Querschnitt durch den Verbrennungsmotor in einer ersten Ausführungsform entlang der Linie I-I in Fig. 8;6 shows a cross section through the internal combustion engine in a first embodiment along the line I-I in FIG. 8;
Fig. 7 teils als Ansicht und teils als Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 8 eine weitere Darstellung des Verbrennungsmotors, gesehen in axialer Richtung und dargestellt in vergrößer tem Maßstab; Fig. 8 teils als Seitenansicht und teils als Längsschnitt eine DArstellung des Verbrennungsmotors nach den Fig. 6 und 7;FIG. 7 partly as a view and partly as a section along the line II-II in FIG. 8, a further illustration of the internal combustion engine, seen in the axial direction and shown on an enlarged scale; FIG. 8 shows a partial view of the internal combustion engine according to FIGS. 6 and 7, partly as a side view and partly as a longitudinal section;
Fig. 9 eine Lamelle in Seitenansicht;9 shows a lamella in a side view;
Fig.10 eine Ansicht auf die Innenseite eines Flansches;10 shows a view of the inside of a flange;
Fig.11 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 1o;11 shows a section along the line VI-VI in FIG. 10;
Fig.12 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 1o;12 shows a section along the line VII-VII in FIG. 10;
Fig.13 eine Ansicht auf die Außenseite des Flansches ;13 shows a view of the outside of the flange;
Fig.14 in einer der Fig. 6 entsprechenden Darstellung einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Verbrennungsmotors. 14 in a representation corresponding to FIG. 6 shows a section through a modified embodiment of the internal combustion engine.
Der Verbrennungsmotor hat ein Zylindergehäuse 1o, dessen Querschnittsform sich aus Fig. 2 ergibt und das an seinen beiden Enden durch jeweils einen Gehäusedeckel 11 verschlossen ist. Letzterer ist mit Schrauben 12 an den Stirnseiten des Zylindergehäuses 1o befestigt. Die Gehäusedeckel 11 haben eine zentrale Lagerbuchse 13, auf die jeweils ein Zahnrad 14 aufgesetzt ist. Letzteres ist mit einem Teil seiner axialen Länge in den Gehäusedeckel 17 eingesetzt und gegenüber diesem ebenso drehfest wie die Lagerbuchse 13.The internal combustion engine has a cylinder housing 1o, the cross-sectional shape of which can be seen in FIG. 2 and which is closed at both ends by a housing cover 11. The latter is fastened with screws 12 to the end faces of the cylinder housing 1o. The housing cover 11 have a central bearing bush 13, on each of which a gear 14 is placed. The latter is inserted with a part of its axial length into the housing cover 17 and is rotationally fixed with respect to it, as is the bearing bush 13.
In den Lagerbuchsen 13 sind die beiden zentrischen Endteile einer Exzenterwelle 15 drehbar gelagert. Auf dem exzentrischen Teil derselben sitzt eine Lagerhülse 16, auf der ein Axialkolben 17 drehbar angeordnet ist. Letzterer hat einen etwa dreieckförmigen Querschnitt und ist in den Eckbereichen jeweils mit einer Dichtleiste 18 versehen, die in jeweils einen etwa radialen Schlitz 19 des Axialkolbens 17 eingesetzt ist. An die beiden äußeren Stirnseiten des Axialkolbens 17 ist jeweils ein Endflansch 2o angesetzt. Der in seinem Aufbau später noch im einzelnen zu beschreibende Axialkolben 17 ist einschließlich der Endflansche 2o durch Spannschrauben 21 zusammengehalten.The two central end parts of an eccentric shaft 15 are rotatably mounted in the bearing bushes 13. On the eccentric part of the same sits a bearing sleeve 16 on which an axial piston 17 is rotatably arranged. The latter has an approximately triangular cross-section and is each provided in the corner areas with a sealing strip 18 which is inserted into an approximately radial slot 19 of the axial piston 17. An end flange 20 is attached to each of the two outer end faces of the axial piston 17. The axial piston 17, which will be described later in detail in its construction, is held together by the clamping screws 21, including the end flanges 2o.
An den Außenseiten der beiden Endflansche 2o ist jeweils ein Zahnring 22 angeordnet, dessen Innenverzahnung mit der Verzahnung des jeweils zugeordneten Zahnrades 14 in Eingriff steht. Der Teilkreisdurchmesser des Zahnringes 22 ist größer als derjenige des Zahnrades 14, so daß letzteres nur mit einem Teil seines Umfanges mit der InnenVerzahnung in Eingriff steht. Das Zylindergehäuse 1o ist in einen mittleren Gehäuseteil 23 und zwei jeweils an den Seiten angrenzende Gehäuseteile 24 unterteilt. Das Gehäuseteil 23 unterteilt sich seinerseits in einen Mantel 25 und ein Einsatzteil 26. Der Mantel 25 hat einen sich nach innen erstreckenden Ringansatz 27, dessen axiale Länge derjenigen des Einsatzteils 26 entspricht. Mit Hilfe von Schrauben 28 sind Halteringe 29 an den Einsatzteilen 26 befestigt, so daß letztere in axialer Richtung fixiert sind. Innerhalb der Halteringe 29 sind Ringdichtungen 3o angeordnet.A toothed ring 22 is arranged on the outer sides of the two end flanges 2o, the inner toothing of which meshes with the toothing of the respectively assigned gearwheel 14. The pitch circle diameter of the toothed ring 22 is larger than that of the gear 14, so that the latter is only in engagement with the internal toothing with a part of its circumference. The cylinder housing 1o is divided into a central housing part 23 and two housing parts 24 each adjoining the sides. The housing part 23 in turn is subdivided into a casing 25 and an insert part 26. The casing 25 has an inwardly extending annular shoulder 27, the axial length of which corresponds to that of the insert part 26. With the help of screws 28 retaining rings 29 are attached to the insert parts 26 so that the latter are fixed in the axial direction. Ring seals 30 are arranged within the retaining rings 29.
Das Einsatzteil 26 hat über den Umfang verteilt angeordnete Kühlmittelräume 31, die über Durchgänge 32 miteinander in Verbindung stehen. Über jeweils einen den Mantel 25 des Gehäuseteils 23 durchsetzenden Einlaßkanal 33 und einen Auslaßkanal 34 kann die Verbindung mit einem hier nicht dargestellten Kühlmittelkreislauf hergestellt werden. Ferner sind zwei in axialer Richtung nebeneinander liegende Ansaugkanäle 35 vorhanden. Innerhalb des Einsatzteils 26 befindet sich ein trochoidenförmiger Innenraum 36, der in drei Arbeitskammern unterteilt ist. Die Zündung erfolgt mit Hilfe von zwei in axialer Richtung nebeneinander liegende Zündkerzen 37.The insert part 26 has coolant spaces 31 which are distributed over the circumference and are connected to one another via passages 32. The connection to a coolant circuit, not shown here, can be established via in each case one inlet channel 33 passing through the jacket 25 of the housing part 23 and one outlet channel 34. Furthermore, there are two intake ducts 35 lying next to one another in the axial direction. Inside the insert part 26 there is a trochoidal interior 36 which is divided into three working chambers. The ignition takes place with the aid of two spark plugs 37 lying side by side in the axial direction.
Der insgesamt mit der Bezugsziffer 17 bezeichnete Axialkolben unterteilt sich in einen mittleren Kolbenteil 38 und zwei seitliche Kolbenteile 39. Zwischen jeweils einem äußeren Kolbenteil 39 und dem mittleren Kolbenteil 38 ist auf der Exzenterwelle 15 ein Flansch 4o angeordnet, dessen Form sich insbesondere auch aus Fig. 3 ergibt. Die Flansche 40 haben radiale Schlitze 41, die in gleicher radialer Ausrichtung mit den Schlitzen 19 liegen, so daß die Dichtleisten 18 einheitlich über die Gesamtlänge der Kolbenteile 38 und 39 verlaufen können. Die Dichtleisten 18 haben jeweils sich in Richtung der Schlitze 41 in den Flanschen 4o erstreckende radiale Ansätze 42, die so lang bemessen sind, daß sie die Ringdichtungen 3o überdecken.The axial piston, designated overall by reference number 17, is subdivided into a central piston part 38 and two lateral piston parts 39. Between an outer piston part 39 and the central piston part 38, a flange 4o is arranged on the eccentric shaft 15, the shape of which is particularly apparent Fig. 3 results. The flanges 40 have radial slots 41 which are in the same radial alignment with the slots 19, so that the sealing strips 18 can run uniformly over the entire length of the piston parts 38 and 39. The sealing strips 18 each have radial projections 42 which extend in the direction of the slots 41 in the flanges 4o and are dimensioned so long that they cover the ring seals 3o.
Die äußeren Kolbenteile 39 haben die gleiche Querschnitts- form wie der mittlere Kolbenteil 38 und bilden jeweils einen Zusatzkolben, der jeweils von einem der Gehäuseteile 24 umgeben ist.The outer piston parts 39 have the same cross-sectional shape as the middle piston part 38 and each form an additional piston which is surrounded by one of the housing parts 24.
Sowohl in den Kolbenteilen 38 und 39 als auch in den Flanschen 4o und den Endflanschen 2o sind jeweils Bohrungen 43 vorgesehen, durch die die Spannschrauben 21 hindurchgeführt werden können. Ferner sind Aussparungen 44 vorhanden, die in axialer Richtung durchgehende Kanäle bilden. Durch diese kann ein Kühlmittel geleitet werden.Both in the piston parts 38 and 39 as well as in the flanges 4o and the end flanges 2o bores 43 are provided through which the clamping screws 21 can be passed. There are also cutouts 44 which form continuous channels in the axial direction. A coolant can be passed through this.
Von den äußeren Gehäuseteilen 24 hat jedes einen nach innen ragenden Ringansatz 45 und ein in diesen passendes Einsatzteil 46 mit Halteringen 47, die durch Schrauben 48 befestigt sind. Kanäle 49 in den Einsatz- teilen 46 und Kanäle 5o in den Gehäuseteilen 24 dienen der Zuführung und der Ableitung des jeweils geförderten Mediums, z.B. also eines Kühl- oder Schmiermittels oder des angesaugten Gemisches.Each of the outer housing parts 24 has an inwardly projecting ring shoulder 45 and an insert part 46 which fits into it and has retaining rings 47 which are fastened by screws 48. Channels 49 in the insert parts 46 and channels 50 in the housing parts 24 serve to feed and discharge the medium being conveyed, e.g. So a coolant or lubricant or the sucked mixture.
Die Dichtleisten 18 liegen also auch an der Wandung der Einsatzteile 46 an und übertragen dort die auftretenden Zentrifugalkräfte, denn die durch die Kolbenteile 39 und die zugeordneten Gehäuseteile 24 gebildeten Arbeitssysteme können als Pumpe oder Kompressor dienen und haben entsprechend niedrigere Betriebs- temperaturen.The sealing strips 18 are therefore also on the wall of the insert parts 46 and transfer the centrifugal forces occurring there, because the working systems formed by the piston parts 39 and the associated housing parts 24 can serve as a pump or compressor and have correspondingly lower operating temperatures.
Zur Verbesserung der Dichtwirkung der Dichtleisten 18 haben die Schlitze 19 an ihren Seitenwänden Nuten 51 von angenähert rechteσkförmigem Querschnitt. Die Nuten 51 sind so angeordnet, daß ihre an den Seitenwänden der Schlitze 19 mündenden Offnungen durch die Oberseite des Schlitzes 19 hin zugänglich sind, so daß es möglich ist, mittels eines aus dieser Richtung ansetzenden Werkzeuges die Nuten 51 in das Material des Axialkolbens 17 einzuarbeiten.To improve the sealing effect of the sealing strips 18, the slots 19 have grooves 51 on their side walls of approximately right-hand cross-section. The grooves 51 are arranged so that their openings opening on the side walls of the slots 19 are accessible through the top of the slot 19, so that it is possible to work the grooves 51 into the material of the axial piston 17 by means of a tool which is applied from this direction .
In jede der Nuten 51 ist eine Zusatzdichtleiste 52 von angepaßtem Querschnitt eingesetzt. Das Einsetzen kann entweder von der Oberseite des Schlitzes 19 aus erfolgen oder es können die Zusatzdichtleisten 52 vor der Montage des Axialkolbens 17 in axialer Richtung in die Nuten 51 eingeschoben werden.In each of the grooves 51, an additional sealing strip 52 with an adapted cross section is inserted. The insertion can either take place from the top of the slot 19 or the additional sealing strips 52 can be inserted into the grooves 51 in the axial direction before the axial piston 17 is installed.
Möglich, aber nur bei sehr hohen Druckwerten eventuell unbedingt erforderlich ist es, die Zusatzdichtleisten 52 mit Hilfe von hier nur angedeutet, dargestellten Federn 53 an die jeweils zugeordnete Dichtleiste 18 anzudrücken. Die Federn 53 stützen sich hierbei am Boden der Nuten 51 ab.It is possible, but only absolutely necessary if the pressure values are very high, to press the additional sealing strips 52 against the respectively assigned sealing strip 18 with the aid of springs 53, which are only indicated here. The springs 53 are supported on the bottom of the grooves 51.
Wie insbesondere auch die Fig. 3 und 4 erkennen lassen, ist eine Verbesserung der Dichtwirkung auch im Bereich der Ansätze 42 der Dichtleisten 18 möglich. Die Ansätze 42 der Dichtleisten 18 ragen jeweils in einen Schlitz 41 der Flansche 4o hinein. Damit an den Seitenflächen der Ansätze 42 kein Druckausgleich zwischen benachbarten Arbeitskammern erfolgen kann, sind in die Seitenwände der Schlitze 41 jeweils Vertiefungen 54 eingearbeitet, die sich parallel zu den Ansätzen 42 in radialer Richtung erstrecken und einen rechteckförmigen Querschnitt haben. In jeweils eine Vertiefung 54 ist von außen eine Dichtung 55 eingeschoben, die einen rechteckförmigen Querschnitt hat und die eine zuverlässige Abdichtung zwischen jeweils einem Flansch 4o und einer Dichtleiste 18 im Bereich ihres Ansatzes 42 gewährleistet.As can also be seen in particular in FIGS. 3 and 4, there is also an improvement in the sealing effect in the area the approaches 42 of the sealing strips 18 possible. The lugs 42 of the sealing strips 18 each protrude into a slot 41 in the flanges 4o. So that no pressure equalization between adjacent working chambers can take place on the side surfaces of the lugs 42, recesses 54 are machined into the side walls of the slots 41, which extend parallel to the lugs 42 in the radial direction and have a rectangular cross section. A seal 55, which has a rectangular cross-section and which ensures a reliable seal between a flange 40 and a sealing strip 18 in the region of its extension 42, is inserted from the outside into each recess 54.
Die Flansche 4o sind in demjenigen Umfangsbereich, in dem sich jeweils ein Schlitz 41 befindet, abgeflacht. Die Austrittsöffnung eines Schlitzes 41 am Umfang des Flansches 4o wird nach dem Einsetzen der Dichtungen 55 mit einer kleinen Platte 56 abgedeckt, die aufgeschraubt oder auf andere Weise befestigt werden kann.The flanges 4o are flattened in that peripheral region in which there is a slot 41 in each case. The outlet opening of a slot 41 on the circumference of the flange 4o is covered after the insertion of the seals 55 with a small plate 56 which can be screwed on or attached in some other way.
In der in den Figuren 6 - 13 dargestellten Aus führungsforrm hat der Verbrennungsmotor ein Zylindergehäuse 1o, dessen Innenraum 11 einen Axialkolben 12 enthält. Zu beiden Seiten desselben ist jeweils ein kreisförmiger Flansch 13 angesetzt, der mit einer Anzahl von Bohrungen 14 versehen ist. Letztere dienen zum Einführen von hier nicht dargestellten Befestigungsschrauben, mit denen die Flansche 13 an dem Axialkolben 12 Befestigt sind. Der Axialkolben 12 und die Flansche 13 werden von einer Welle 15 durchsetzt, die an beiden Seiten in Gleitlagern 16 läuft. Letztere sind in jeweils einen Gehäusedeckel 17 eingesetzt. Die beiden Gehäusedeckel 17 haben über den Umfang verteilt angeordnete Bohrungen 8. Durch diese sind Schrauben 19 hindurchgeführt., mit denen die Gehäusedeckel 17 an dem Zylindergehäuse 1o befestigt sind.In the embodiment shown in FIGS. 6-13, the internal combustion engine has a cylinder housing 1o, the interior 11 of which contains an axial piston 12. On both sides of the same a circular flange 13 is attached, which is provided with a number of holes 14. The latter are used to insert fastening screws, not shown here, with which the flanges 13 are fastened to the axial piston 12. The axial piston 12 and the flanges 13 are penetrated by a shaft 15, which runs on both sides in slide bearings 16. The latter are inserted into a housing cover 17. The two housing covers 17 have bores 8 distributed over the circumference. Screws 19 are passed through these, with which the housing covers 17 are fastened to the cylinder housing 10.
Der Axialkolben 12 hat einen Kolbenkörper 2o, dessen Querschnitt demjenigen eines Achtecks entspricht und der 8 sich in radialer Richtung erstreckenden Schlitze 21 aufweist, deren Mittelachse jeweils durch eine Ecke des achteckigen Querschnitts verläuft und die miteinander durch Kanäle 22 in Verbindung stehen. Jeder der Schlitze 21 enthält eine etwa U-förmige Lamelle 23, deren Form sich aus Figur 9 ergibt und deren Stärke auf die Breite der Schlitze 21 in Umfangsrichtung abgestimmt ist. Eine Lamelle 23 hat an ihren Enden jeweils einen radial nach außen gerichteten Schenkel 24. Die Außenseiten der Schenkel 24 werden von Nuten 25 aufgenommen, die an der Innenseite der Flansche 13 ausgebildet sind und deren Form sich am besten aus den Figuren 40 und m ergibt. Die Nuten 25 und die Schlitze 21 stellen also eine Führung für die Radialbewegung der Lamellen 23 dar.The axial piston 12 has a piston body 2o, the cross section of which corresponds to that of an octagon and which has 8 slots 21 which extend in the radial direction, the central axis of which in each case runs through a corner of the octagonal cross section and which are connected to one another by channels 22. Each of the slots 21 contains an approximately U-shaped lamella 23, the shape of which results from FIG. 9 and the thickness of which is matched to the width of the slots 21 in the circumferential direction. A lamella 23 has a radially outwardly directed leg 24 at its ends. The outer sides of the legs 24 are received by grooves 25 which are formed on the inside of the flanges 13 and whose shape can best be seen in FIGS. 40 and m. The grooves 25 and the slots 21 thus represent a guide for the radial movement of the fins 23.
Der Innenraum 11 des Zylindergehäuses 1o hat einen Querschnitt, der sich mit einer Ellipse insofern vergleichen läßt, als ein kleinster Durchmesser und ein größter Durchmesser aufeinander senkrecht stehen. Im Bereich des größten Durchmessers verläuft der Querschnitt des Innenraumes 11 etwa kreisförmig, und zwar hat der Radius dieses kreisfärmigen Verlaufes eine Größe, die dem halben kleinsten Durchmesser bzw. dem kleinsten Radius entspricht. In das Zylindergehäuse 1o ist ein Einsatzteil 26 eingesetzt, dessen Innenwandung die Begrenzung des Innenraumes 11 darstellt und das in seinem äußeren Umfangsbereich mit Kühlmittelräumen 27 versehen ist, die durch radiale Rippen 28 begrenzt sind und über Durchgänge 29 in Umfangsrichtung miteinander in Verbindung stehen. In dem unterhalb des größten Durchmessers liegenden Bereich befinden sich eine Ansaugöffnung 3o und eine Ausstoßöffnung 31. Im Bereich dieser beiden Öffnungen bilden das Zylindergehäuse 1o und der Einsatzteil 26 jeweils eine Ebene, so daß ein Ansaugstutzen 32 und ein Austrittsstutzen 33 angeflanscht und mit Hilfe von Schrauben 3k befestigt werden können. Wie Figur 3 erkennen läßt, sind zwei Auslaßöffnungen 31 im Austrittsstutzen 33 vorhanden. Eine entsprechende Anordnung der Ansaugöffnungen 3o ist auf der gegenüberliegenden Seite des Zylindergehäuses lo vorhanden. Der Ansaugstutzen 32 und der Austrittsstutzen 33 haben jeweils ebenfalls Kühlmittelräume 35, die in Form und Anordnung den angrenzenden Kühlmittelräumen 27 des Einsatzteils 26 angepaßt sind und die mit diesen, ein einheitliches Kühlsystem bilden, das an einen hier nicht dargestellten Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist.The interior 11 of the cylinder housing 1o has a cross section that can be compared to an ellipse in that a smallest diameter and a largest diameter are perpendicular to each other. In the area of the largest diameter, the cross section of the interior 11 is approximately circular, namely the radius of this circular course has a size that corresponds to half the smallest diameter or the smallest radius. In the cylinder housing 1o an insert 26 is inserted, the inner wall of which defines the boundary of the interior 11 and which is provided in its outer circumferential area with coolant spaces 27 which are delimited by radial ribs 28 and are connected to one another via passages 29 in the circumferential direction. In the area below the largest diameter there are an intake opening 3o and an exhaust opening 31. In the area of these two openings, the cylinder housing 1o and the insert part 26 each form a plane, so that an intake port 32 and an outlet port 33 are flanged and with the aid of screws 3k can be attached. As can be seen in FIG. 3, there are two outlet openings 31 in the outlet connection 33. A corresponding arrangement of the suction openings 3o is provided on the opposite side of the cylinder housing 10o. The intake port 32 and the outlet port 33 each also have coolant spaces 35 which are adapted in shape and arrangement to the adjacent coolant spaces 27 of the insert part 26 and which form with these a uniform cooling system which is connected to a coolant circuit, not shown here.
Wie Figur 8 erkennen läßt, hat das Zylindergehäuse 1o einen radial nach innen ragenden Ringansatz 36, an dessen Stirnflächen jeweils ein Steuerring 37 anliegt und dessen lichter Innenraum so ausgebildet ist, daß das Einsatzteil 26 genau hineinpaßt. Die Steuerringe 37 sind im Querschnitt winkelförmig und haben ein radial nach innen ragenden Ringteil 38, der mit Bohrungen 39 versehen ist und gleichzeitig auch an den Stirnflächen des Einsatzteils 26 anliegt. Durch Bohrungen 39 sind Schrauben 4o hindurchgeführt, mit denen die Steuerringe 37) und das Einsatzteil 26 verschraubt sind, wobei gleichzeitig auch eine Fixierung gegenüber dem Ringansatz 36 erfolgt.As can be seen in FIG. 8, the cylinder housing 1o has a radially inwardly projecting ring extension 36, on the end faces of which a control ring 37 rests and the clear interior of which is designed such that the insert part 26 fits exactly. The control rings 37 are angular in cross-section and have a radially inwardly projecting ring part 38 which is provided with bores 39 and at the same time also abuts the end faces of the insert part 26. Screws 4o are passed through bores 39, with which the control rings 37) and the insert part 26 are screwed, at the same time also being fixed relative to the ring shoulder 36.
Das Einsatzteil 26 hat einen die Ringteile 33 untergreifenden Querschnittsteil, in den eine Ringdichtung 41 eingelassen ist. An dieser liegen die Schenkel 24 der Lamellen 23 sowie die Innenseiten der Flansche 13 dichtend an. Der Dichtring kann mit Federn Eingedrückt werden.The insert part 26 has a cross-sectional part which engages under the ring parts 33 and into which an annular seal 41 is inserted. The legs 24 of the lamellae 23 and the inner sides of the flanges 13 lie sealingly against this. The sealing ring can be pressed in with springs.
Die Steuerringe 37 haben nach innen weisende Steuerflächen 42, an denen die freien Enden der Lamellenschenkel 24 anliegen. Jede Steuerfläche 42 hat eine zu dem Innenraum 11 ähnliche Querschnittsform derart, daß der Abstand zwischen der Wandung des Innenraumes 11 und der Steuerfläche k2 immer der Länge eines Schenkels 24 entspricht. Die Breite der Schenkel 24 in axialer Richtung entspricht im übrigen der Tiefe der an der Innenseite der Flansche 13 ausgebildeten Nuten 25.The control rings 37 have inwardly facing control surfaces 42, against which the free ends of the lamella legs 24 rest. Each control surface 42 has a cross-sectional shape similar to the interior 11 such that the distance between the wall of the interior 11 and the control surface k2 always corresponds to the length of a leg 24. The width of the legs 24 in the axial direction corresponds to the depth of the grooves 25 formed on the inside of the flanges 13.
Die insgesamt acht Lamellen 23 unterteilen den Innenraum 11 des Zylindergehäuses 1o in acht Arbeitskammern 43, die zu beiden Seiten hin, also durch die Flansche 13, begrenzt sind und deren Form sich im übrigen aus Figur 6 ergibt. Die Drehrichtung des Axialkolbens 12 entspricht dem Uhrzeigersinn. Somit ist die maximale Kompression in dem in Figur 1 oberen Bereich des Innenraumes 11 dort vorhanden, wo der Durchmesser desselben am kleinsten ist. Hier hat die Wandung des Innenraumes 11 zwei Öffnungen 44, deren Lage sich unter anderem auch aus Figur 8 ergibt und die zwei benachbarte Arbeitskammem 43 verbinden. Die Größe dieser Öffnungen 44 ist durch zwei sich in radialer Richtung erstreckende Stellelemente 45 veränderbar, die mit ihren oberen Enden in einer Halterung 46 befestigt und mittels einer Stellschraube 47 verstellbar sind. In die in Drehrichtung des Verbrennungsmotors an die Öffnungen 44 anschließende Arbeitskammer 43 mündet ein Zündkanal 48 , über den von einer Zündkerze 49 aus ein Zündfunke in die jeweilige Arbeitskammer 43 gelangen kann.The total of eight fins 23 divide the interior 11 of the cylinder housing 1o into eight working chambers 43 which are delimited on both sides, that is to say by the flanges 13, and whose shape is otherwise shown in FIG. The direction of rotation of the axial piston 12 corresponds to the clockwise direction. The maximum compression is thus present in the upper region of the interior 11 in FIG. 1 where the diameter of the interior 11 is the smallest. Here the wall of the interior 11 has two openings 44, the position of which can be seen, inter alia, from FIG. 8 and which connect the two adjacent working chambers 43. The size of these openings 44 can be changed by two adjusting elements 45 extending in the radial direction, which are fastened with their upper ends in a holder 46 and are adjustable by means of an adjusting screw 47. An ignition channel 48 opens into the working chamber 43 which adjoins the openings 44 in the direction of rotation of the internal combustion engine, via which an ignition spark can reach the respective working chamber 43 from a spark plug 49.
Der Verbrennungsmotor hat im einzelnen folgende Arbeitsweise:The internal combustion engine works as follows:
Aus einem hier nicht dargestellten Vergaser entsprechender Bauart wird ein Wasserstoff-Luft-Gemisch durch den Ansaugstutzen 32 angesaugt. Dieses verteilt sich auf die mit der Ansaugöffnung 3o jeweils in Verbindung stehenden Arbeitskammern 43. Die Ansaugöffnung 3o ist in ihrem unteren Bereich soweit ausgespart, daß immer zwei Arbeitskammern 43 mit der Ansaugöffnung 3o in Verbindung stehen. Hierdurch wird eine gleichmäßigere Verteilung des Wasserstoff-Luft-Gemisches erreicht und ein zu stoßartiges Ansaugen vermieden.A hydrogen-air mixture is drawn in through the intake port 32 from a carburetor of a corresponding design, not shown here. This is distributed over the working chambers 43 which are respectively connected to the suction opening 3o. The lower part of the suction opening 3o is so far recessed that two working chambers 43 are always connected to the suction opening 3o. In this way, a more uniform distribution of the hydrogen-air mixture is achieved and excessive suctioning is avoided.
Zum Starten wird der Axialkolben 12 über die Welle 15 und einen hier nicht dargestellten Startmotor angetrieben. Diejenige Arbeitskammer 43, die mit dem Zündkanal 48 in Verbindung steht, wird gezündet. Das gezündete Gemisch entwickelt einen Arbeitsdruck. Da im Arbeitsbereich die in Drehrichtung jeweils vordere Lamelle 23 gegenüber dem Mittelpunkt der Welle 15 einen größeren Hebelarm hat und ihre die jeweilige Arbeitskammer 43 begrenzende Fläche größer ist als die Fläche der dieselbe Arbeitskammer 43 begrenzenden hinteren Lamelle 23, wird der Axialkolben 12 im Uhrzeigersinn angetrieben. Sobald eine Arbeitskammer 43 mit der Ausstoßöffnung 31 in Verbindung kommt, treten die noch unter einem restlichen Druck stehenden Gase aus der Arbeitskammer 43 in die Ausstoßöffnung 31 ein. Letztere ist aufgrund einer in ihrem unteren Bereich vorgesehenen Aussparung des Einsatzteils 26 ebenfalls so groß bemessen, daß immer zwei Arbeitskammern 43 mit der Ausstoßöffnung 31 in Verbindung stehen. Die in Drehrichtung gesehen jeweils vordere Arbeitskammer 43 hat den wesentlichen Teil der in ihr enthaltenen Abgase bereits abgegeben, wenn die Abgase aus der nächstfolgenden Arbeitskammer 43 austreten. Da letztere jedoch mit einem wesentlich größeren Druck und größerer Geschwindigkeit austreten, als es den in der vorigen Arbeitskammer 43 noch enthalten restlichen Abgasen möglich ist, werden letztere aufgrund einer Ejektorwirkung aus ihrer Arbeitskammer 43 herausgerissen. Damit ist eine vollständige Entleerung der Arbeitskammern 43 sichergestellt und es wird gleichzeitig auch verhindert, daß Abgase in Richtung auf die Ansaugöffnung 3o hindurchtreten können.To start, the axial piston 12 is driven via the shaft 15 and a starting motor, not shown here. The working chamber 43 which is connected to the ignition channel 48 is ignited. The ignited mixture develops a working pressure. Since in the working area the respective front lamella 23 in the direction of rotation has a larger lever arm relative to the center of the shaft 15 and its area delimiting the respective working chamber 43 is larger than the area of the same working chamber 43 delimiting rear lamella 23, the axial piston 12 is driven clockwise. As soon as a working chamber 43 comes into contact with the discharge opening 31, the gases still under a residual pressure enter the discharge opening 31 from the working chamber 43. The latter is also dimensioned so large due to a recess in the insert part 26 provided in its lower region that two working chambers 43 are always connected to the discharge opening 31. The front working chamber 43, viewed in the direction of rotation, has already released the essential part of the exhaust gases contained in it when the exhaust gases emerge from the next working chamber 43. However, since the latter emerge at a significantly greater pressure and at a higher speed than is possible with the remaining exhaust gases still contained in the previous working chamber 43, the latter are torn out of their working chamber 43 due to an ejector effect. This ensures a complete emptying of the working chambers 43 and at the same time prevents exhaust gases from being able to pass through in the direction of the suction opening 3o.
Während einer Umdrehung von 360 Grad finden also insgesamt acht Arbeitstakte statt. Die von den Lamellen 23 ausgeübten Zentrifugalkräfte werden im wesentlichen von den Steuerringen 37 aufgenommen, also von Flächen, die außerhalb des Innenraumes 11 liegen und wesentlich geringeren Temperaturen ausgesetzt sind als die Innenwandung des Einsatzteils 26. Es ist. deshalb verhältnismäßig einfach, die Gleitfläch an den Steuerringen 37 ausreichend zu schmieren. Die Zuführung des Schmiermittels kann beispielsweise über die Welle 15 und die Flansche 13 erfolgen. Auch kann Schmiermittel an den Schenkeln 24 der Lamellen 23 entlang in radialer Richtung nach außen gefördert werden, wobei allein die Zentrifugalkraft eine ausreichende Schmiermittelförderung bewirkt. Hierbei ist es noch von Vorteil, daß mit zunehmender Drehzahl auch die Zentrifugalkraft wächst und eine entsprechend größere Menge an Schmiermittel gefördert werden kann.A total of eight work cycles take place during a rotation of 360 degrees. The centrifugal forces exerted by the fins 23 are essentially absorbed by the control rings 37, that is to say by surfaces which lie outside the interior 11 and are exposed to significantly lower temperatures than the inner wall of the insert part 26. It is. therefore relatively easy to lubricate the sliding surface on the control rings 37 sufficiently. The lubricant can be supplied, for example, via the shaft 15 and the flanges 13. Can too Lubricants are conveyed outward along the legs 24 of the fins 23 in the radial direction, the centrifugal force alone causing sufficient lubricant delivery. It is also advantageous that the centrifugal force increases with increasing speed and a correspondingly larger amount of lubricant can be delivered.
Nur die an der Wandung des Innenraumes 11 entlanglaufenden Kanten der Lamellen 23 sind den verhältnismäßig hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt, die zwischen looo Grad und 15oo Grad Celsius liegen können. Zur Erhöhung der Temperaturbeständigkeit kann vorteilhaft Titan oder ein ähnlich hoch temperaturbeanspruchbares Material verwendet werden, zumindest für die Lamellen selbst. Da die Wandung des Innenraumes 11 in diesem Bereich jedoch nur verhältnismäßig geringen Zentrifugalkraftbelastungen ausgesetzt ist, die von den Lamellen 23 ausgehen, ist die Schmierung in diesem Bereich trotz der Höhe der Betriebstemperaturen nicht problematisch.Only the edges of the slats 23 running along the wall of the interior 11 are exposed to the relatively high operating temperatures, which can be between 100 and 1500 degrees Celsius. To increase the temperature resistance, titanium or a similarly high temperature-resistant material can advantageously be used, at least for the fins themselves. However, since the wall of the interior 11 in this area is only exposed to relatively low centrifugal loads that originate from the fins 23, the lubrication is in this area is not problematic despite the high operating temperatures.
Nachfolgend soll eine weitere Ausführungsform des Verbrennungsmotors anhand der Figur 14beschrieben werden. Der Verbrennungsmotor hat hier ein Zylindergehäuse 5o mit zwei Innenräumen, in denen mit zueinander parallelen Achsen zwei Axialkolben 12 angeordnet sind. Es sind also hierbei zwei Verbrennungsmotoren, die unabhängig voneinander funktionsfähig sind, in einem einzigen Zylindergehäuse 5o vereinigt. Soweit den einzelnen Elementen dieser Verbrennungsmotoren die gleiche Funktion zukommt wie dem Verbrennungsmotor gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform, sind auch in Figur 14 dieselben Bezugsziffern verwendet worden. Zur Erläuterung der sich aus Figur 1 4 ergebenden Besonderheiten des Verbrennungsmotors ist also nur noch zu erwähnen, daß sich der in Figur 14 linke Axialkolben 12 in Richtung des Uhrzeigersinnes und der andere Axialkolben 12 in entgegengesetzter Richtung drehen. Hierdurch wird erreicht, daß die sich durch das auftretende Moment, durch ein Beschleunigen oder durch ein Abbremsen ergebenden Beanspruchungen des Zylindergehäuses 5o aufheben, sofern beide Axialkolben 12 gleichförmig betrieben werden und eventuell sogar auch über ihre Wellen 15 mechanisch gekuppelt sind. Aufgrund der entgegengesetzten Drehrichtungen ergibt es sich auch, daß die Ausstoßöffnungen 31 einander zugewandt sind, so daß ein Austrittsstutzen 51 an das Zylindergehäuse 5o angeflanscht werden kann, der beide Ausstoßöffnungen 31 miteinander verbindet.Another embodiment of the internal combustion engine will be described below with reference to FIG. 14. The internal combustion engine here has a cylinder housing 5o with two interior spaces, in which two axial pistons 12 are arranged with axes parallel to one another. In this case, two internal combustion engines, which can function independently of one another, are combined in a single cylinder housing 50. Insofar as the individual elements of these internal combustion engines have the same function as the internal combustion engine according to the previously described embodiment, the same reference numbers have also been used in FIG. 14. To explain the special features of the internal combustion engine resulting from FIG. 1, it is therefore only necessary to mention that the left-hand axial piston 12 in FIG. 14 rotates in the clockwise direction and the other axial piston 12 rotates in the opposite direction. It is hereby achieved that the stresses on the cylinder housing 5o which result from the moment occurring, from acceleration or braking, are eliminated, provided that both axial pistons 12 are operated uniformly and possibly even mechanically coupled via their shafts 15. Because of the opposite directions of rotation, it also results that the discharge openings 31 face each other, so that an outlet connection 51 can be flanged to the cylinder housing 50, which connects the two discharge openings 31 to one another.
Letztlich ist vorzutragen, daß der nach der Erfindung ausgebildete Motor, als Vielstoffmotor verwendet werden kann und nicht nur für die häufigsten Brennstoffarten wie Benzine, Dieselkraftstoffe, Kerosine u.a.m. ausgelegt ist.Ultimately, it must be stated that the engine designed according to the invention can be used as a multi-fuel engine and not only for the most common types of fuel such as gasoline, diesel fuel, kerosene, etc. is designed.
Außerdem hat der Verbrennungsmotor aufgrund der vorgeschlagenen Konstruktion eine so große Stabilität, daß es gegebenenfalls möglich ist, die jeweils abgegebene Leistung durch zusätzliches Einspritzen von Wasserdampf zu drosseln. In addition, the internal combustion engine has such a great stability due to the proposed construction that it may be possible to throttle the output in each case by additionally injecting water vapor.

Claims

A n s p r. ü c h e : A nsp r. ü che:
1. Als Motor, Verdichter oder Pumpe arbeitende Maschine, mit.einem Gehäuse, das einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt hat, mit einem auf einer Welle angeordneten Axialkolben und mit im Innenraum des Gehäuses gebildeten Arbeitskammern, die in Umfangs- richtung durch im Axialkolben angeordnete, mit einem Teil ihres Querschnitts in axialen Nuten eingreifende Dichtleisten gegeneinander abgedichtet und an ihren Stirnseiten durch einen Flansch begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche ( ) mit dem Axialkolben umlaufen, daß die Dichtleisten ( ) im Flansch ( ) ausgebildete Schlitze ( ) durchsetzen und daß an den Außenseiten des Flansches ( ) jeweils ein Gehäuseteil ( ) anschließt, das denselben Querschnitt hat wie der die Arbeitskammern bildende Innenraum ( ) des Gehäuses und an dessen Innenwandung die Dichtleisten ( ) anliegen.1. Working as a motor, compressor or pump, with a housing which has a cross-section deviating from the circular shape, with an axial piston arranged on a shaft and with working chambers formed in the interior of the housing, which are arranged in the circumferential direction by those arranged in the axial piston , with some of their cross section engaging in axial grooves sealing strips are sealed off from each other and are delimited at their end faces by a flange, characterized in that the flanges () run around with the axial piston, that the sealing strips () penetrate slots () formed in the flange () and that a housing part () adjoins the outer sides of the flange (), which has the same cross-section as the interior () of the housing forming the working chambers and the sealing strips () bear against the inner wall thereof.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der äußeren Gehäuseteile ( ) durch einen Endflansch ( ) nach außen abgedichtet ist und einen weiteren, mit Nuten ( ) versehenen Axialkolben ( ) enthält, daß die Axialkolben ( ) in gleicher Winkellage als Rotor drehfest miteinander verbunden sind und ein zwischen zwei benachbarten Axialkolben2. Machine according to claim 1, characterized in that at least one of the outer housing parts () is sealed by an end flange () to the outside and contains a further, provided with grooves () axial piston () that the axial piston () in the same angular position as Rotor are non-rotatably connected and one between two adjacent axial pistons
( ) angeordneter Zwischenflansch ( ) als Bestandteil des Rotors mit diesem Umläuft und daß in axialer Richtung benachbarte Arbeitskammern ( ) den Zwischenflansch durchsetzende einstückige Dichtleiszen ( ) haben.() arranged intermediate flange () rotates with it as a component of the rotor and that adjacent working chambers () in the axial direction have integral sealing disks () passing through the intermediate flange.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Zylindergehäuses ( ) eine mit der Form einer Ellipse vergleichbare Querschnittsform aufweist und daß die Dichtleisten ( ) in radialer Richtung verschiebbar in die Nuten des Axialkolbens ( ) eingesetzt sind.3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the interior of the cylinder housing () has a cross-sectional shape that is comparable to the shape of an ellipse and that the sealing strips () are inserted in the grooves of the axial piston () so as to be displaceable in the radial direction.
4. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Axialkolbens ( ) die Form eines Polygons hat und daß die radiale Bewegungsbahn der Dichtleisten ( ) jeweils auf Radien liegt, die die Ecken des Polygonquerschnittes durchsetzen.4. Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the axial piston () has the shape of a polygon and that the radial path of movement of the sealing strips () is in each case on radii which pass through the corners of the polygon cross section.
5. Maschine nach einem der vorherigen Ansprühce, dadurch gekennzeichnet, daß die an den äußeren Stirnseiten des Rotors befindlichen Flansche ( ) an der Innenseite mit radialen Nuten ( ) versehen sind, in die die Enden der Dichtleisten ( ) eingreifen.5. Machine according to one of the preceding Ansprühce, characterized in that the flanges located on the outer end faces of the rotor () are provided on the inside with radial grooves () which engage in the ends of the sealing strips ().
6. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Dichtleisten ( ) aufnehmenden Nuten ( ) in den Axialkolben ( ) in einer einen Druckausgleich ermöglichenden Weise miteinander in Verbindung stehen.6. Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing strips () receiving grooves () in the axial piston () are connected to one another in a manner enabling pressure equalization.
7. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Innenraumes im Bereich des größten Durchmessers etwa kreisförmig ist und etwa einen dem halben kleineren Ellipsendurchmesser entsprechenden Radius hat.7. Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the interior in the region of the largest diameter is approximately circular and has a radius corresponding to half the smaller ellipse diameter.
8. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Innenraum des Zylindergehäuses ( ) mündende öffnung eines Ansaugkanals ( ) in Umfangsrichtung so groß bemessen ist, daß immer zwei Arbeitskammem ( ) mit dem An saugkanal ( ) in Verbindung stehen.8. Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the opening in the interior of the cylinder housing () opening of an intake duct () dimensioned so large in the circumferential direction is that there are always two working chambers () connected to the suction channel ().
9. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleisten ( ) jeweils durch in den Axialkolben ( ) angeordnete Druckfedern ( ) an die Wandung des Zylindergehäuses ( ) angedrückt werden.9. Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing strips () are each pressed into the wall of the cylinder housing () by compression springs () arranged in the axial piston ().
10. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsbereich von 360 in mindestens sechs Arbeitskammern (33) und in mindestens zwei jeweils gleich große Arbeitsbereiche unterteilt ist.10. Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the circumferential area of 360 is divided into at least six working chambers (33) and into at least two equally large working areas.
11. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleisten ( ) im Bereich eines zum Rotor gehörenden Flansches ( ) jeweils einen sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Ansatz ( ) aufweisen; der zwischen zwei einander zugewandten Stirnflächen benachbarter Gehäusebereiche an diesen dichtend einliegend umläuft, und daß ein von der Dichtleiste ( ) durchsetzter Schlitz ( ) des Flansches ( ) zumindest so lang ist wie der Ansatz ( ) .11. Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing strips () in the region of a flange belonging to the rotor () each have a radially outwardly extending extension (); that runs between two mutually facing end faces of adjacent housing areas in a sealing manner, and that a slot () of the flange () penetrated by the sealing strip () is at least as long as the extension ().
12. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Schlitze ( 15) Mit einer sich in Längsrichtung derselben erstreckenden Nut ( 51 ) versehen sind, in die eine an der Dichtleiste. (18 ) anliegende Zusatzdichtleiste (52 ) eingelegt ist.12. Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the side walls of the slots (15) are provided with a longitudinally extending groove (51) into which one on the sealing strip. (18) adjacent sealing strip (52) is inserted.
13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (51 ) einen zumindest angenähert rechteckförmigen Querschnitt hat und so eingeordnet ist, daß eine sich in Richtung der Nuttiefe erstreckende Achse durch die Oberseite des Schlitzes ( ) .13. Machine according to claim 12, characterized in that the groove (51) has an at least approximately rectangular cross section and is arranged in such a way that an axis extending in the direction of the groove depth passes through the top of the slot ().
14. Maschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Seitenwänden eines Schlitzes ( 19 ) jeweils eine mit einer Zusatzdichtleiste ( ) versehene Nut ( 51) ausgebildet ist.14. Machine according to claim 12 or 13, characterized in that in both side walls of a slot (19) each with an additional sealing strip () provided groove (51) is formed.
15. Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem jeweils einen Ansatz ( 42 ) der Dichtleiste (18 ) aufnehmenden Schlitz ( 41) des Flansches (4o ) an zumindest einer Seite des Ansatzes15. Machine according to one of claims 11 to 14, characterized in that in the respective one extension (42) of the sealing strip (18) receiving slot (41) of the flange (4o) on at least one side of the extension
( 42 ) eine sich in Längsrichtung desselben erstreckende nutförmige Vertiefung ( 54 ) ausgebildet ist, die eine an dem Ansatz ( 42 ) anliegende Dichtung (55 ) enthält. (42) a groove-shaped depression (54) extending in the longitudinal direction thereof is formed, which contains a seal (55) abutting the extension (42).
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