EP0219653A1 - Rotationskolbenmaschine - Google Patents

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Publication number
EP0219653A1
EP0219653A1 EP86111794A EP86111794A EP0219653A1 EP 0219653 A1 EP0219653 A1 EP 0219653A1 EP 86111794 A EP86111794 A EP 86111794A EP 86111794 A EP86111794 A EP 86111794A EP 0219653 A1 EP0219653 A1 EP 0219653A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
piston machine
rotary piston
space
working
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Withdrawn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
EP86111794A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Otto Dr. Zimmermann
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of EP0219653A1 publication Critical patent/EP0219653A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/12—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F01C1/14—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F01C1/20—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with dissimilar tooth forms

Definitions

  • the invention relates to a rotary piston machine according to the preamble of claim 1.
  • a rotary piston machine is known from EP 01 16 356, which goes back to the same applicant.
  • a feature of this known rotary piston machine is that both the motor part and the compressor part are assigned a long, continuous angle of rotation to the respective pistons, which results in a high uniformity of the drive or compression performance with low sealing losses.
  • the shaft on which the piston rotors are arranged was designed as a multi-spoke shaft, which is associated with a relatively high outlay.
  • a known shut-off valve was used as a shut-off device for the work space, which divides the work space into a suction space and a compression or expansion space or exhaust space.
  • the disadvantage of such a shut-off rotor is the associated drive mechanism and relatively high sealing losses, particularly in the area in which the piston rotor engages with its piston in an associated recess on the shut-off rotor.
  • the invention has for its object to develop a rotary piston machine of the type mentioned so that it has a much simplified structure is cheaper to manufacture and works with lower sealing losses.
  • the invention is characterized in that the shaft is designed as a hollow shaft, which only has end-to-end bearings on the housing, and that the shut-off element which controls the working space is designed as a lift or rotary valve controlled directly or indirectly by the piston.
  • a feature of the present invention is that instead of a multi-spoke shaft, a simple hollow shaft is used, on each of which a piston is arranged, so that a piston rotor is defined by each section of the hollow shaft with an associated piston, to which an associated, circular working space in the housing is allocated.
  • the design of the shaft as a hollow shaft thus results in a particularly simple and cost-saving construction, and the saving in the shut-off rotor results in a further simplification in construction and thus an inexpensive manufacture of the rotary piston machine as a whole.
  • shut-off rotor instead of the shut-off rotor, a lift or rotary valve controlled directly or indirectly by the piston is used, disadvantageous sealing losses are avoided, in particular a circumferential surface seal in the working area, as would otherwise have to be used with a shut-off rotor.
  • a lift or rotary valve which divides the work space into a suction space and a compression or expansion space.
  • shut-off device consists of a rotatable and slidably mounted on the housing, having at least three valve arms, valve disc, which is in rotational engagement with the piston and is lifted radially outwards from the sealing seat as it rotates.
  • control disks shown in European patent 01 16 356 can now be significantly reduced in number, or - in another embodiment - can even be completely omitted, being replaced by other valve mechanisms.
  • the necessary valve device is designed as a control disk, which is connected non-rotatably to the hollow shaft, which has openings distributed around the circumference, which have associated openings of overflow channels fixed to the housing can be brought to overlap.
  • the control disks can themselves be formed from the material of the hollow shaft, that is, be made of one piece with the hollow shaft.
  • a control disk is arranged on the hollow shaft in the compressor part only on the outlet side of each working space, because it has been found according to the invention that an inlet-side control disk can be omitted, because the inlet can remain constantly open to to be able to constantly suck in the working medium.
  • control disks can thus be significantly reduced, and this is a major advantage of the principle of a rotary piston machine according to the invention.
  • control disks are replaced by another valve device, this valve device being designed as a spring-loaded check valve, which is in each case in the overflow channel is arranged between two adjacent work rooms.
  • This check valve only allows the working medium to flow from a previous working area to a downstream working area, whereas a flow in the opposite direction is blocked.
  • a combined rotary piston machine is assumed in the following description of the drawing, wherein according to FIG. 1, a compressor part 52 is arranged on one and the same hollow shaft 6 together with an internal combustion engine 53 and a downstream exhaust stage part 54.
  • the end of the hollow shaft 6 is rotatably supported in bearings 51 in a fixed housing 1.
  • the internal combustion engine 53 can also be modified in such a way that water is injected before or during the expansion, which then creates a combustion steam engine.
  • an external thermal insulation can then be provided.
  • the housing 1 has partitions 2, 3 which separate the annular working spaces 4 from one another in a sealing manner. From the drawing it can be seen that the working spaces have an increasingly smaller volume in the area of the compression part 52, as will be described later.
  • the drive shaft 5 is in one piece with the hollow shaft 6. According to the invention, this hollow shaft 6 carries a control disk 7. The gaseous medium sucked in at the inlet 8 is compressed further and further in the compression part, which ends in the region indicated by arrow 9. This process, namely the interaction of the control disks and partitions in cooperation with the overflow channel 10, is described in EPC 01 16 356.
  • the working medium compressed for example in the first working stage of the six-stage compressor part 52, flows under high pressure via the two openings 42, 45 into an overflow duct 10 (see FIG. 1 below) and arrives there via an opening 43 in the partition 3 in the downstream second working space of the second stage of the compressor part 52.
  • the compression of the working medium works in an analogous manner in the successive further stages, each stage having a smaller volume than the previous stage, so that the working medium in the sixth stage is in a highly tensioned state and can either be introduced into the internal combustion engine 53 or for other purposes can be used.
  • the internal combustion engine 53 then follows, which in the exemplary embodiment ends in the area labeled with arrow 11.
  • three of the work spaces arranged in the expansion area are connected to the two exhaust work spaces, which are arranged as an exhaust stage part 54 in area 12.
  • the piston area of the working areas in the area 12 is approximately 9 times the size of the piston area in the working areas of the expansion area.
  • FIG. 2 shows schematically the section through a stage of the rotary piston machine, for example through a compression stage in the compressor part 52.
  • the hollow shaft 6 is designated as a rotary rotor.
  • a piston 13 is located on this hollow shaft within the working space. If the hollow shaft 6 or the rotary rotor with the piston 13 moves in the direction of arrow 14, then the working space, if it is a compression stage, is divided into the suction space 15 and the Compression chamber 16.
  • the compression chamber 16 is thus formed on the one hand by the control side 17 of the piston, which serves to raise the valve body 18 against the pressure of the valve spring 19 in the direction of the arrow 20 after the compressed gas has been pushed into the next working chamber with the control discs 7 in the appropriate position has been.
  • the rear of the piston 21 is then the further control surface 22 for the valve body 18 when it resumes its sealing seat on the hollow shaft 6.
  • Known seals 23 serve to seal the piston against the housing wall 1. Schematically shown in FIG. 2 is that the entire valves are arranged one behind the other on a control strip 24, which have the length of the hollow shaft 6.
  • the housing 1 is formed in two parts.
  • FIG. 6 schematically indicates the position of the control disk 7 arranged on the outlet side. Here are in the area of the working space 4, the openings 45 of a control disk 7 arranged on the outlet side are shown in dashed lines.
  • the openings 45 are arranged at a uniform distance around the radius 44 - as indicated in the drawing - only the openings in the upper area, as shown in FIG. 2, are missing in order to avoid a short circuit from the suction chamber 15 to the compression chamber 16.
  • the opening 42 in the partition 2 is also shown, through which the piston 13, with its front control side 17, pushes the high-tension medium into the overflow channel 10 located behind it in the partition. From the overflow channel 10, the medium flows through an opening 43, which is also indicated, into the work space of the subsequent compression stage.
  • the opening 43 is here made in the partition 3 of the housing 1.
  • FIGS. 3 to 5 show the further embodiment of a valve, which differs from the first-mentioned valve in that the first-mentioned valve is a globe valve, while the exemplary embodiment described below is a rotary valve.
  • the piston 13 of the machine separates the working space 4 from the suction space 15, the piston 13 rotating in the direction of the arrow 14.
  • Valve disc 25 is arranged, which in the rotational position according to FIG. 3 and FIG. 5 performs the sealing between the compression space 16 and the suction space 15 of the machine, while in the position according to FIG. 4 there is the same pressure in both spaces 16, 15 and a sealing effect of the valve is not is required.
  • the valve consists of a valve disk 25 which is rotatably mounted in the direction of arrow 33 in the recess 39 and which in the exemplary embodiment bears 4 valve arms 27, 28, 29, 30, which are each offset radially on the circumference by 90 degrees.
  • Corresponding sealing pieces 41 are arranged at the outer distal ends of these valve arms 27-30, which are omitted for the sake of simplicity in the representations of FIGS. 4 and 5.
  • valve disk 25 is arranged rotatably in the direction of arrow 33 on an associated ratchet disk 26, the ratchet disk 26 having corresponding projections which interact with assigned recesses in the region of the valve disk 25.
  • Valve disc 25 and pawl disc 26 together form a locking mechanism, which ensures that when the piston 1 rotates through 360 degrees in the housing 1, only one valve arm 27-30 in the direction of arrow 33 is advanced by 90 degrees.
  • valve disk 25 with the valve arms 28, 29, 30 is currently in sealing engagement with the housing, because the allocated sealing piece 41 lies against associated sealing seats 36, 37, 38 of the housing.
  • the compression space 16 is separated from the suction space 15 in a pressure-tight manner, and considerable pressure differences can exist between the two spaces.
  • overflow channels 10 are arranged in the area below the valve disk 25 at the same location in the housing as is shown in FIG.
  • valve disk 25 has moved from the old axis of rotation 32 into the raised position and is rotating about the axis of rotation 35 above it.
  • the piston now moves further in the direction of arrow 14 in FIG. 4, and after it is still in rotational engagement with the recess 31 between the two valve arms 28, 29, it rotates the entire valve disk 25 by a further 45 degrees, as a result of which this again falls into its lowered position and the valve arm 28 cooperates with its sealing piece 41, not shown, with the sealing seat 37, while the other valve arms 27, 29 cooperate with the sealing seats 36, 38 on the inner surface 40 of the recess 39.
  • the piston 13 then performs a revolution in the housing 1 until it returns to its position according to FIG. 3, as a result of which the previously described sequence of movements takes place again.
  • the exhaust-side control disks are omitted, because it is sufficient to arrange only one hole in the partition 3, because backflow of the medium through the valve 18 and the piston 13 is prevented.
  • control disks described can be completely dispensed with if a check valve is arranged in the respective overflow channel 10, as is shown only schematically in FIG. 6.
  • This check valve 46 opens due to the higher pressure flowing in the direction of arrow 50 and closes under spring force under the force of a spring 49.
  • the ball 47 of the check valve 46 is held in a cage-shaped valve seat 48 and is biased against the opening 42 by means of the spring 4.

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Abstract

Die Rotationskolbenmaschine besteht aus mehreren kreisförmigen, axial hintereinander auf einer Welle befestigten Kolbenläufern, von denen jeder einen Kolben aufweist, der an einer zugeordneten, ruhenden Arbeitsraumwandung jeweils eines kreiszylindrischen Arbeitsraumes (4) entlangläuft. Das gasförmige Medium wird durch Ventilvorrichtungen (7) in den jeweiligen Arbeitsraum ein- und ausgeleitet und eine gesteuertes, ditchtendes Absperrorgan unterteilt den jeweiligen Arbeitsraum jeweils in einen Ansaugraum und einen Kompressions- oder Expansionsraum. Zur Erreichung eines einfachen mechanischen Aufbaus und zur Verringerung der Dichtungsverluste entfällt erfindungsgemäss der Absperrläufer und die Welle ist als Hohlwelle (6) ausgebildet, welche lediglich jeweils stirnseitige Lager (51) am Gehäuse aufweist, wobei das den Arbeitsraum gesteuert abdichtende Absperrorgan als vom Kolben mittelbar oder unmittelbar gesteuertes Hub- oder Drehventil ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Rotationskolbenmaschine ist mit der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden EP 01 16 356 bekannt geworden. Merkmal dieser bekannten Rotationskolbenmaschine ist, daß sowohl beim Motorteil als auch beim Kompressorteil ein langer, kontinuierlicher Drehwinkel den jeweiligen Kolben zugeordnet wird, wodurch sich eine hohe Gleichförmigkeit der Antriebs- bzw. Verdichtungsleistung bei geringen Abdichtungsverlusten ergeben.
  • Bei dieser bekannten Rotationskolbenmaschine war die Welle, auf der die Kolbenläufer angeordnet sind, als Mehrspeichen-Welle ausgebildet, was mit relativ hohem Aufwand verbunden ist. Als Absperrorgan für den Arbeitsraum, welches den Arbeitsraum in einen Ansaugraum und einen Kompressions- oder Expansionsraum bzw. Auspuffraum unterteilt, war ein ansich bekannter Absperrläufer verwendet worden. Nachteil eines solchen Absperrläufers ist jedoch die damit verbundene Antriebsmechanik und relativ hohe Dichtungsverluste ,insbesondere in dem Bereich, in dem der Kolbenläufer mit seinem Kolben in eine zugeordnete Aussparung am Absperrläufer eingreift.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolbenmaschine der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie bei einem wesentlich vereinfachten Aufbau kostengünstiger herzustellen ist und mit geringeren Dichtungsverlusten arbeitet.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Welle als Hohlwelle ausgebildet ist, welche lediglich jeweils stirnseitige Lager am Gehäuse aufweist, und daß das den Arbeitsraum gesteuert abdichtende Absperrorgan als vom Kolben mittelbar oder unmittelbar gesteuertes Hub- oder Drehventil ausgebildet ist.
  • Merkmal der vorliegenden Erfindung ist also, daß statt einer mehrspeichigen Welle eine einfache Hohlwelle verwendet wird, auf der jeweils ein Kolben angeordnet ist, so daß durch jeden Abschnitt der Hohlwelle mit einem dazugehörenden Kolben ein Kolbenläufer definiert wird, dem ein zugeordneter , kreisförmiger Arbeitsraum im Gehäuse zugeteilt ist.
  • Durch die Ausbildung der Welle als Hohlwelle ergibt sich somit ein besonders einfacher und kostensparender Aufbau und durch die Einsparung des Absperrläufers ergibt sich eine weitere Vereinfachun im Aufbau und damit eine kostengünstige Herstellung der Rotationskolbenmaschine insgesamt.
  • Wenn man nämlich statt des Absperrläufers ein vom Kolben mittelbar oder unmittelbar gesteuertes Hub- oder Drehventil verwendet, so werden nachteilige Dichtungsverluste vermieden, insbesondere eine ringsumlaufende Flächendichtung am Arbeitsraum, wie sie ansonsten bei einem Absperrläufer verwendet werden muss.
  • Mit besonders einfachen Mitteln wird damit eine völlig neuartige Rotationskolbenmaschine erreicht, welche die gleichen Vorteile wie nach dem älteren europäischen Patent 01 16 356 aufweist, nämlich eine gleichförmige, spiralförmige Bewegung des Arbeitsmediums durch sämtliche hintereinandergeschalteten Kammern bei einer als Kompressor ausgebildeten Rotationskolbenmaschine und eine besonders große Laufruhe mit hohem Drehmoment bei der Ausbildung der Rotationskolbenmaschine als Verbrennungsmotor.
  • Als Hub- oder Drehventil, welches den Arbeitsraum jeweils in einen Ansaugraum und einen Kompressions- oder Expansionsraum einteilt, sind verschiedene Ausführungsformen möglich.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß das Absperrorgan aus einer drehbar und verschiebbar am Gehäuse gelagerten, wenigstens drei Ventilarme aufweisenden, Ventilscheibe besteht, welche in Dreheingriff mit dem Kolben ist und von diesem bei seiner Drehung von ihrem Dichtungssitz radial nach außen abgehoben wird.
  • Weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß die bei dem europäischen Patent 01 16 356 gezeigten Steuerscheiben nun in ihrer Anzahl wesentlich reduziert werden können, oder - in einer anderen Ausführungsform - sogar vollständig entfallen können, wobei sie durch andere Ventilmechanismen ersetzt sind.
  • Zunächst ist nach dem Gegenstand des Anspruches 5 vorgesehen, daß zur Einleitung des gasförmigen Mediums in die Arbeitsräume die dazu notwendige Ventilvorrichtung als Steuerscheibe ausgebildet ist, welche drehfest mit der Hohlwelle verbunden ist, welche am Umfang verteilt Öffnungen aufweist, welche mit zugeordneten Öffnungen von gehäusefesten Überströmkanälen zur Überschneidung bringbar sind. Die Steuerscheiben können selbst aus dem Material der Hohlwelle gebildet sein, das heisst, werkstoffeinstückig mit der Hohlwelle sein.
  • Es wird hierbei nach dem Gegenstand des Anspruches 6 bevorzugt, wenn im Kompressorteil lediglich auf der Auslaßseite jeden Arbeitsraumes eine Steuerscheibe auf der Hohlwelle angeordnet ist, denn es wurde erfindungsgemäss festgestellt, daß eine einlaßseitige Steuerscheibe entfallen kann, denn der Einlaß kann ständig geöffnet bleiben, um das Arbeitsmedium ständig ansaugen zu können.
  • Erfindungsgemäss wurde ferner festgestellt, daß im Verbrennungsmotor und im Abgasstufenteil lediglich auf der Einlaßseite jeden Arbeitsraumes eine Steuerscheibe auf der Hohlwelle notwendig ist, die auslaßseitigen Steuerscheiben also entfallen können.
  • Damit kann die Anzahl der Steuerscheiben wesentlich reduziert werden, und dies ist ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Prinzips einer Rotationskolbenmaschine.
  • Hinsichtlich der Funktionsweise der Rotationskolbenmaschine nach der vorliegenden Erfindung wird auf die Offenbarung in der EP 01 16 356 Bezug genommen, die vollinhaltlich von der Offenbarung der vorliegenden Erfindung umfasst sein soll.
  • In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß die Steuerscheiben durch eine andere Ventilvorrichtung ersetzt werden, wobei diese Ventilvorrichtung als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet ist, welches jeweils im Überströmkanal zwischen zwei benachbarten Arbeitsräumen angeordnet ist. Dieses Rückschlagventil erlaubt lediglich eine Strömung des Arbeitsmediums von einem vorhergehenden Arbeitsraum zu einem nachgeschalteten Arbeitsraum, wohingegen eine Strömung in Gegenrichtung gesperrt wird. Damit können die vorher beschriebenen Steuerscheiben ersatzlos entfallen und es wird eine weitere Vereinfachung im mechanischen Aufbau der erfindungsgemässen Rotationskolbenmaschine erzielt.
  • Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnunen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
  • Es zeigen:
    • Figur 1: Längsschnitt durch die Ausführung einer Rotationskolbenmaschine in ihrer Kombination als Kompressor, Expansions- und Auspuffteil,
    • Figur 2: schematisiert gezeichnet ein Schnitt durch eine Stufe der Maschine nach Figur 1 unter Darstellung weiterer Einzelheiten,
    • Figur 3: schematisiert der obere Teil des Gehäuses der Maschine mit Darstellung einer anderen Ausführung eines Ventils in eine ersten Bewegungszustand,
    • Figur 4: gleiche Darstellung wie Figur 3 in einem anderen Drehzustand des Ventils,
    • Figur 5: gleiche Darstellung wie Figur 3 und 4 in einem dritten Bewegungszustand des Ventils,
    • Figur 6: schematisiert gezeichnet ein Schnitt eines Rückschlagventils, welches im Überströmkanal zwischen zwei benachbarten Arbeitsräumen angeordnet ist.
  • In der vorliegenden Erfindung ist wichtig, daß sowohl das Prinzip des Kompressors als auch das Prinzip des Verbrennungsmotors in Verbindung mit einem nachgeschalteten Abgasstufenteil für sich allein genommen ebenfalls als erfinderisch angesehen wird. Der Schutz der vorliegenden Erfindung bezieht sich also nicht nur auf die Kombination eines Kompressors mit einem Verbrennungsmotor und einem Abgasstufenteil, sondern auch auf die einzelnen Teile getrennt.
  • Der Einfachheit halber wird jedoch in der folgenden Zeichnungsbeschreibung von einer kombinierten Rotationskolbenmaschine ausgegangen, wobei gemäss Figur 1 auf ein und dergleichen Hohlwelle 6 ein Kompressorteil 52 zusammen mit eine Verbrennungsmotor 53 und einem nachgeschalteten Abgasstufenteil 54 angeordnet ist.
  • Die Hohlwelle 6 ist stirnseitig in Lagern 51 in einem feststehenden Gehäuse 1 drehbar gelagert.
  • Der Verbrennungsmotor 53 kann auch in der Weise modifiziert werden, daß vor oder während der Expansion Wasser eingespritzt wird, wodurc dann ein Verbrennungsdampfmotor entsteht.
  • Um Abstrahlverluste zu vermeiden, kann es dann vorgesehen sein, ein äußere Wärmeisolierung anzubringen.
  • Das Gehäuse 1 weist Trennwände 2,3 , welche die kreisringförmigen Arbeitsräume 4 voneinander dichtend trennen, auf. Aus der Zeichnung erkennt man, daß die Arbeitsräume ein immer kleiner werdendes Volumen im Bereich des Kompressionsteiles 52 aufweisen, wie später beschrieben wird. Die Antriebswelle 5 ist einstückig mit der Hohlwelle 6. Erfindungsgemäss trägt diese Hohlwelle 6 Steuerscheibe 7. Das beim Einlaß 8 angesaugte gasförmige Medium wird im Kompressionsteil, der bei dem mit Pfeil 9 bezeichneten Bereich endet, immer weiter komprimiert. Dieser Vorgang , nämlich das Zusammenwirken der Steuerscheiben und Trennwände im Zusammenwirken mit dem Überströmkanal 10, ist in der EPÜ 01 16 356 beschrieben.
  • Das Überleiten des im Arbeitsraum 4 verdichteten Arbeitsmediums im Kompressorteil 52 erfolgt dadurch, daß in der Trennwand 2 eine Öffnung 42 angebracht ist, welche in Überschneidung mit einer Öffnung 45 in der Steuerscheibe 7 bringbar ist.
  • Sobald sich die beiden Öffnungen 42,45 schneiden, strömt das beispielsweise in der ersten Arbeitsstufe des sechstufigen Kompressorteils 52 verdichtete Arbeitsmedium unter Hochdruck über die beiden Öffnungen 42,45 in einen gehäusefesten Überströmkanal 10 (vergleiche Figur 1 unten) und gelangt dort über eine Öffnung 43 in der Trennwand 3 in den nachgeschalteten zweiten Arbeitsraum der zweiten Stufe des Kompressorteils 52.
  • In analoger Weise funktioniert das Verdichten des Arbeitsmediums in den aufeinanderfolgenden weiteren Stufen, wobei jede Stufe ein kleineres Volumen aufweist, als die vorhergehende Stufe, so daß das Arbeitsmedium in der sechsten Stufe in hochgespanntem Zustand vorliegt und entweder in den Verbrennungsmotor 53 eingeleitet werden kann oder für andere Zwecke verwendet werden kann.
  • Während die Kompressionsstufen bei dem mit Pfeil 9 gestrichelt gezeichneten Bereich endet, folgt dann der Verbrennungsmotor 53, der im Ausführungsbeispiel bei dem mit Pfeil 11 bezeichneten Bereich endet. Im Ausführungsbeispiel sind je drei der im Expansionsbereich angeordneten Arbeitsräume mit den beiden Auspuffarbeitsräumen verbunden, die als Abgasstufenteil 54 im Bereich 12 angeordnet sind. Die Kolbenfläche der Arbeitsräume im Bereich 12 hat ungefähr die 9-fache Größe der Kolbenfläche in den Arbeitsräumen des Expansionsbereiches.
  • Die Figur 2 zeigt schematisiert den Schnitt durch eine Stufe der Rotationskolbenmaschine, beispielsweise durch eine Kompressionsstufe im Kompressorteil 52.
  • Als Rotationsläufer ist erfindungsgemäss die Hohlwelle 6 bezeichnet. Auf dieser Hohlwelle befindet sich innerhalb des Arbeitsraumes jeweils ein Kolben 13. Bewegt sich die Hohlwelle 6 bzw. der Rotationsläufer mit dem Kolben 13 in Pfeilrichtung 14, dann wird der Arbeitsraum, wenn es sich um eine Kompressionsstufe handelt, unterteilt in den Ansaugraum 15 und den Kompressionsraum 16. Der Kompressionsraum 16 wird also einerseits gebildet von der Steuerseite 17 des Kolbens, die dazu dient, den Ventilkörper 18 gegen den Druck der Ventilfeder 19 in Pfeilrichtung 20 anzuheben, nachdem das komprimierte Gas in den nächsten Arbeitsraum bei entsprechender Stellung der Steuerscheiben 7 abgeschoben wurde. Die Rückseite des Kolbens 21 ist dann die weitere Steuerfläche 22 für den Ventilkörper 18, wenn dieser seinen Dichtsitz wieder auf der Hohlwelle 6 einnimmt. An sich bekannte Dichtungen 23 dienen der Abdichtung des Kolbens gegenüber der Gehäusewand 1. Schematisch in der Figur 2 dargestellt ist, daß die ganzen Ventile auf einer Steuerleiste 24 hintereinanderliegend angeordnet sind, welche die Länge der Hohlwelle 6 haben. Das Gehäuse 1 ist zweiteilig ausgebildet.
  • Alle Dichtungen sind ansich bekannte konventionelle Dichtungen, d.h. es sind keinerlei Spezialdichtungen erforderlich. Das ist ein weiterer wesentlicher Vorteil bei der Erfindung.
  • In Figur 6 ist schematisiert noch angedeutet, welche Stellung die auslaßseitig angeordnete Steuerscheibe 7 aufweist. Hierbei sind in den Bereich des Arbeitsraumes 4 die Öffnungen 45 einer auslaßseitig angeordneten Steuerscheibe 7 gestrichelt eingezeichnet.
  • Die Öffnungen 45 sind in gleichmässigem Abstand rings um den Radius 44 - wie zeichnerisch angedeutet - angeordnet, wobei lediglich die Öffnungen im oberen Bereich entsprechend der Darstellung in Figur 2 fehlen, um einen Kurzschluß vom Ansaugraum 15 zum Kompressionsraum 16 zu vermeiden.
  • Es ist ferner die Öffnung 42 in der Trennwand 2 dargestellt, durch welche der Kolben 13 mit seiner vorderen Steuerseite 17 das hochgespannte Medium in den dahinter in der Trennwand sitzenden Überströmkanal 10 einschiebt. Vom Überströmkanal 10 fließt das Medium über eine gleichfalls angedeutete Öffnung 43 in den Arbeitsraum der sich daran anschließenden Kompressionsstufe.Die Öffnung 43 ist hierbei in der Trennwand 3 des Gehäuses 1 eingebracht.
  • In den Figuren 3 bis 5 ist die weitere Ausführungsform eines Ventils gezeigt, was sich von dem erstgenannten Ventil dadurch unterscheidet, daß es sich bei dem erstgenannten Ventil um ein Hubventil handelt, während es sich bei dem hier nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel um ein Drehventil handelt.
  • In gleicher Darstellung wie in Figur 2 trennt der Kolben 13 der Maschine den Arbeitsraum 4 von dem Ansaugraum 15, wobei der Kolben 13 in Pfeilrichtung 14 umläuft.
  • In einer mit bearbeiteten Innenflächen 40 versehenen Ausnehmung 39 des Gehäuses 1 ist in Pfeilrichtung 33 schrittweise drehbar eine Ventilscheibe 25 angeordnet, die in der Drehlage nach Figur 3 und Figur 5 die Abdichtung zwischen dem Kompressionsraum 16 und dem Ansaugraum 15 der Maschine vornimmt, während in der Stellung nach Figur 4 in beiden Räumen 16,15 gleicher Druck herrscht und eine Abdichtwirkung des Ventils nicht erforderlich ist.
  • Das Ventil besteht aus einer drehbar in Pfeilrichtung 33 in der Ausnehmung 39 gelagerten Ventilscheibe 25, welche im Ausführungsbeispiel 4 Ventilarme 27,28,29,30 trägt, die radial am Umfang um 90 Grad jeweils versetzt angeordnet sind.
  • An den äußeren fernen Enden dieser Ventil arme 27 - 30 sind entsprechende Dichtstücke 41 angeordnet, die der Einfachheit halber in den Darstellungen der Figuren 4 und 5 fortgelassen sind.
  • Die Ventilscheibe 25 ist in Pfeilrichtung 33 drehbar auf einer zugeordneten Klinkenscheibe 26 angeordnet, wobei die Klinkenscheibe 26 entsprechende Vorsprünge aufweist, die mit zugeordneten Ausnehmungen im Bereich der Ventilscheibe 25 zusammenwirken. Ventilscheibe 25 und Klinkenscheibe 26 bilden zusammen ein Rastgesperre, was gewährleistet, daß bei einem Umlauf des Kolbens 1 um 360 Grad im Gehäuse 1 jeweils nur gerade ein Ventilarm 27-30 in Pfeilrichtung 33 um 90 Grad weitergeschaltet wird.
  • In der gezeichneten Drehlage nach Figur 3 befindet sich die Ventilscheibe 25 mit den Ventilarmen 28,29,30 gerade in Dichtungseingriff mit dem Gehäuse, denn die zugerodneten Dichtstück 41 liegen an zugeordneten Dichtungssitzen 36,37,38 des Gehäuses an. Hierdurch ist druckdicht der Kompressionsraum 16 von dem Anaugraum 15 getrennt, wobei erhebliche Druckunterschiede zwischen beiden Räumen herrschen können.
  • Der Einfachheit halber ist nicht gezeigt, daß im Bereich unterhalb der Ventilscheibe 25 die gleichen Überströmkanäle 10 an der gleichen Stelle im Gehäuse angeordnet sind, wie es in Figur 2 dargestellt ist.
  • Wenn sich der Kolben 13 in Pfeilrichtung 14 nach Figur 3 weiterbewegt, dann gerät er in Dreheingriff mit einer Ausnehmung 31 zwischen den Ventil armen 28,29, so daß entsprechend der Darstellung in Figur 3 und Figur 4 die gesamte Ventilscheibe 25 zusammen mit der Klinkenscheibe 26 zunächst in Pfeilrichtung 34 angehoben wird und gleichzeitig in Pfeilrichtung 33 um 45 Grad weitergedreht wird. Hierdurch gelangen die Ventilarme 28,30 außer Dichteingriff mit den zugeordneten Dichtungssitzen und der Druck auf der Vorderseite des Kolbens und auf der Rückseite des Kolbens (Kompressionsraum 4 und Ansaugraum 15) gleichtsich aus und ist in beiden Räumen gleich. Die Ventilscheibe 25 hat sich hierbei von der alten Drehachse 32 in die angehobene Stellung begeben und dreht sich hierbei um die darüberliegende Drehachse 35.
  • Der Kolben bewegt sich nun in Pfeilrichtung 14 in Figur 4 weiter, und nachdem er sich immer noch in Dreheingriff mit der Ausnehmung 31 zwischen den beiden Ventil armen 28,29 befindet, dreht er die gesamte Ventilscheibe 25 um weitere 45 Grad weiter, wodurch diese wieder in ihre abgesenkte Stellung herunterfällt und der Ventilarm 28 mit seinem nicht näher dargestellten Dichtungsstück 41 mit dem Dichtungssitz 37 zusammenwirkt, während die anderen Ventilarme 27,29 mit den Dichtungssitzen 36,38 an der Innenfläche 40 der Ausnehmung 39 zusammenwirken. Der Kolben 13 führt dann einen Umlauf im Gehäuse 1 durch, bis er wieder in seine Stellung nach Figur 3 gerät, wodurch der vorher beschriebene Bewegungsablauf wieder abläuft.
  • Entsprechend der vorhergehenden Beschreibung kann gemäss Figur 6 di einlaßseitige Steuerscheibe im Kompressorteil 52 entfallen, weil di vorhergehende Kompressionsstufe stets das Arbeitsmedium gegen den Kolben 13 der nachfolgenden Kompressionsstufe verdichtet und es hierbei ausreicht, wenn auf der jeweiligen Einlaßseite jeder Stufe nur lediglich eine Öffnung in der Trennwand 2,3 des Gehäuses 1 vorhanden ist, die in den Arbeitsraum 4 mündet und in Drehrichtung 14 das anschließend an das den Arbeitsraum 4 abschließende Ventil angeordnet ist.
  • Im Verbrennungsmotor 53 und dem Abgasstufenteil 54 entfallen die auslaßseitigen Steuerscheiben, denn es genügt, lediglich eine Bohrung in der Trennwand 3 anzuordnen, weil ein Rückströmen des Mediums durch das Ventil 18 und den Kolben 13 verhindert wird.
  • Erfindungsgemäss können jedoch die beschriebenen Steuerscheiben vollständig entfallen, wenn man ein Rückschlagventil im jeweiligen Überströmkanal 10 anordnet, wie es in Figur 6 lediglich schematisiert dargestellt ist. Dieses Rückschlagventil 46 öffnet durch den in Pfeilrichtung 50 anströmenden höheren Druck und schließt federbelastet unter der Kraft einer Feder 49.
  • Hierbei ist die Kugel 47 des Rückschlagentils 46 in einem käfigförmigen Ventilsitz 48 gehalten und wird mit Hilfe der Feder 4 gegen die Öffnung 42 vorgespannt.
  • Mit Verwendung eines derartigen Rückschlagentils wird ein extrem einfacher Aufbau der erfindungsgemässen Rotationskolbenmaschine erreicht, wobei lediglich wenige bewegte Teile vorhanden sind, so daß sich insgesamt günstige Herstellungskosten bei geringem Verschleiß und geringen Wartungskosten ergeben.
    • ZEICHNUNGS-LEGENDE
    • 1 Gehäuse 31 Ausnehmung
    • 2 Trennwände 32 Drehachse
    • 3 33 Pfeilrichtung
    • 4 Arbeitsraum 34 Pfeilrichtung
    • 5 Abtriebswelle 35 Drehachse
    • 6 Hohlwelle 36 Dichtungssitz
    • 7 Steuerscheibe 37 Dichtungssitz
    • 8 Einlass 38 Dichtungssitz
    • 9 Pfeil 39 Ausnehmung
    • 10 Überströmkanal 40 Innenfläche
    • 11 Pfeil 41 Dichtstück
    • 12 Bereich 42 Öffnung
    • 13 Kolben 43 Öffnung in Trennwand
    • 14 Pfeilrichtung 44 Radius
    • 15 Ansaugraum 45 Öffnung (Steuerscheibe)
    • 16 Kompressions-Raum 46 Rückschlagventil
    • 17 Steuerseite d.Kolben 47 Kugel
    • 18 Ventilkörper 48 Ventilsitz
    • 19 Ventilfeder 49 Feder
    • 20 Pfeilrichtung 50 Pfeilrichtung
    • 21 Kolben 51 Lager
    • 22 Steuerfläche 52 Kompressorteil
    • 23 Dichtung 53 Verbrennungsmotor
    • 24 Steuerleiste 54 Abgasstufenteil
    • 25 Ventilscheibe
    • 26 Klinkenscheibe
    • 27 Ventilarm
    • 28 Ventilarm
    • 29 Ventilarm
    • 30 Ventilarm

Claims (8)

1. Rotationskolbenmaschine mit mehreren kreisförmigen, axial hintereinander auf einer Welle befestigten Kolbenläufern, von denen jeder einen Kolben (13) aufweist, der an einer zugeordneten, ruhenden Arbeitsraumwandung jeweils eines kreiszylindrischen Arbeitsraumes (4) entlangläuft, und das gasförmige Medium durch Ventilvorrichtungen (18,46) in den jeweiligen Arbeitsraum ein- und ausgeleitet wird, und ein gesteuertes dichtendes Absperrorgan den Arbeitsraum (4) im Ansaugraum und Kompressions- oder Expansions-oder Auspuffraum unterteilt, wobei der daraus gebildete Kompressor (52) , Verbrennungsmotor (53) und Abgasstufenteil (54) auf einer gemeinsamen Welle sitzen, und der Verbrennungsmotor (53) als Mehr-Kammer-Motor ausgebildet ist, in den die parallel geschalteten Arbeitsräume (4) die Brennkammer bilden, und sowohl der Kompressor-(52) als auch der Abgasstufenteil (54) ebenfalls aus jeweils einer mehrstufigen Einheit bestehen, in der jeweils die Arbeitsräume (4) hintereinander geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle als Hohlwelle (6) ausgebildet ist, welche lediglich jeweils stirnseitige Lager (51) an Gehäuse (1) aufweist, und daß das den Arbeitsraum (4) gesteuert abdichtende Absperrorgan als vom Kolben (13) mittelbar oder unmittelbar gesteuertes Hub- oder Drehventil ausgebildet ist.
2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan aus einer drehbar und verschiebbar am Gehäuse (1) gelagerten, wenigstens drei Ventilarme (27-30) aufweisenden Ventilscheibe (25) besteht, welche in Dreheingriff mit dem Kolben (13) ist und von diesem bei seiner Drehung von ihrem Dichtungssitz (36,37,38) radial nach außen abgehoben wird.
3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Ventilarme (27-30) Dichtungen (37-41) vorgesehen sind.
4. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß genau vier der Ventilarme (27-30) vorgesehen sind.
5. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zur Einleitung des gasförmige Mediums in die Arbeitsräume (4) vorhandene Ventilvorrichtung als Steuerscheibe (7) ausgebildet ist, welche drehfest mit der Hohlwelle (6) verbunden ist, welche am Umfang verteilt Öffnungen (45) aufweist, welche mit zugeordneten Öffnungen (42,43) von gehäusefesten Überströmkanälen (10) zur Überschneidung bringbar sind.
6. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß im Kompressorteil (52) lediglich auf der Auslaßseite jeden Arbeitsraumes (4) eine Steuerscheibe (7) auf der Hohlwelle (6) angeordnet ist.
7. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß im Verbrennungsmotor (53) und im Abgasstufenteil (54) lediglich auf der Einlaßseite jeden Arbeitsraumes (4) eine Steuerscheibe (7) auf der Hohlwelle angeordnet ist.
8. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Einleitung des gasförmigen Mediums in die Arbeitsräume (4) vorhandene Ventilvorrichtung als federbelastetes Rückschlagventil (46) ausgebildet ist, welches im Überströmkanal (10) angeordnet ist und lediglich eine Strömung des Arbeitsmediums von einem vorhergehenden Arbeitsraum (4) zu einem nachgeschalteten Arbeitsraum gestattet, wohingegen eine Strömung in Gegenrichtung gesperrt wird.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021122124B3 (de) 2020-10-13 2022-03-03 Felix Thugutt Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1949225A (en) * 1927-05-12 1934-02-27 Willem P Van Lammeren Rotary internal combustion engine
FR2227770A5 (en) * 1973-04-03 1974-11-22 Le Coutaller Louis Rotary internal combustion engine - has two elliptical rotors within a circular cylindrical stator
FR2309721A1 (fr) * 1975-05-02 1976-11-26 Theisen Alois Moteur rotatif
FR2317497A1 (fr) * 1975-07-05 1977-02-04 Kunieda Eiichi Moteur rotatif
DE2550360A1 (de) * 1975-11-10 1977-05-12 England Will Clarke Energieumsetzungsventil
EP0116356A1 (de) * 1983-02-15 1984-08-22 Otto Dr. Zimmermann Rotationskolbenmaschine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2016845A1 (de) * 1970-04-09 1971-10-21 Umlauf, Norbert, 5800 Hagen Drehkolben Brennkraftmaschine mit Widerlager

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1949225A (en) * 1927-05-12 1934-02-27 Willem P Van Lammeren Rotary internal combustion engine
FR2227770A5 (en) * 1973-04-03 1974-11-22 Le Coutaller Louis Rotary internal combustion engine - has two elliptical rotors within a circular cylindrical stator
FR2309721A1 (fr) * 1975-05-02 1976-11-26 Theisen Alois Moteur rotatif
FR2317497A1 (fr) * 1975-07-05 1977-02-04 Kunieda Eiichi Moteur rotatif
DE2550360A1 (de) * 1975-11-10 1977-05-12 England Will Clarke Energieumsetzungsventil
EP0116356A1 (de) * 1983-02-15 1984-08-22 Otto Dr. Zimmermann Rotationskolbenmaschine

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