EP0665922A1 - Internal combustion engine, compressor and compressed-air engine - Google Patents

Internal combustion engine, compressor and compressed-air engine

Info

Publication number
EP0665922A1
EP0665922A1 EP93923439A EP93923439A EP0665922A1 EP 0665922 A1 EP0665922 A1 EP 0665922A1 EP 93923439 A EP93923439 A EP 93923439A EP 93923439 A EP93923439 A EP 93923439A EP 0665922 A1 EP0665922 A1 EP 0665922A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
space
working
disc
radius
filling
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Withdrawn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
EP93923439A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alexander Böck
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 EP0665922A1 publication Critical patent/EP0665922A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • 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 an internal combustion engine and to a compressor or compressed air motor.
  • the invention is based on the object of specifying a combustion engine and a compressor or a compressed air motor with at least one rotating piston which, with a simple structure and a high power density, has Offers the possibility of balancing the piston or pistons, so that high speeds of up to several 10,000 revolutions are possible.
  • an internal combustion engine is created with
  • a basic housing which has a working space with a substantially circular cross section
  • a working disc which rotates in the working space about its central axis and which has a cross section such that a sealing gap is produced between the working disc and the wall of the working space
  • a filling and extension space with at least one inlet and one outlet slot and also with a circular cross-section, the center of which lies outside the working space and is at a distance from the center of the working space which is smaller than the sum of the radius of the Working space and the radius of the filling and extension space, and which is connected to the working area,
  • control disc which rotates in the filling and extension space around its central axis and whose outer contour is selected such that it forms a sealing gap both with the boundary wall of the filling and extension space and the working plate
  • a combustion chamber with a likewise circular cross-section, the center of which lies outside the work space and is at a distance from the center of the work space which is smaller than the sum of the radius of the work space and the radius of the combustion space and which is connected to the work space, a combustion chamber disc located in the combustion rotates roughly around its central axis, and the outer contour of which is selected such that it forms a sealing gap with both the boundary wall of the combustion chamber and the working disk, in which the working disk and the combustion chamber disk rotate in the same direction and the working disk and the control disk rotate in opposite directions.
  • a compressed air motor or a compressor can be obtained by omitting the combustion chamber.
  • FIG. 2 shows a modification of the motor according to the invention, which works as a compressor or compressed air motor.
  • FIGS. 1 An embodiment of an engine according to the invention is shown in two positions in FIGS.
  • the internal combustion engine has a basic housing 1 which has a working space 2 with an essentially circular cross section.
  • a working disk 3 rotates in the working space 2 about its central axis 2 '- preferably with it high speed.
  • the outer contour or the cross section of the working disk 3 is selected such that there is a sealing gap between the working disk 3 and the wall of the working space 2.
  • the working disk can approximately have the shape of a hypocycloid distorted in the circumferential direction - stretched by a factor of 2. This results in different volumes of the individual spaces formed at different positions of the working disk (FIGS. 1 a and 1 b).
  • a filling and ejecting space 4 is provided with at least one inlet and one outlet slot 5 or 6, which is connected to the working space.
  • the filling and discharge space 4 also has a circular cross section.
  • the center of the room 4 lies outside of the work space 2 and has a distance from the center of the work space that is smaller than the sum of the radius of the work space and the radius of the filling and extension space.
  • a control disk 7 rotates about its central axis 4 'at half the speed of the working disk 3.
  • the outer contour of the control disk 7 is selected so that it both with the boundary wall of the filling and pushing out area 4 and the working disk 3 forms a sealing gap.
  • the center distance from the working disc is to be selected so that there is a favorable geometry for the slots 5 and 6 to be covered for the inlet and outlet controls.
  • a combustion chamber 8 with a circular cross section is also provided, the center of which is outside the working space and is at a distance from the center of the working space which is smaller than the sum of the radius of the working space and the radius of the combustion chamber. is space, and which is connected to the work space.
  • a combustion chamber disc 9 rotates at half the speed of the working disc 3 about its central axis.
  • the outer contour of the combustion chamber disk 9 is selected such that it forms a sealing gap both with the boundary wall of the combustion chamber and with the working disk.
  • the combustion chamber disk 9 consists of two flat parallel surfaces which are connected to one another by two radii of curvature.
  • the distance between the axis of rotation of the working disc and the combustion chamber disc is equal to the sum of the maximum radius of the working disc and the radius of curvature plus the dimension of the sealing gap.
  • At least one spark plug 10 is arranged in a recess in the combustion chamber.
  • the spark plug is preferably in the middle of the combustion chamber and, like a Wankel engine, must not protrude into it.
  • the working disk and the combustion chamber disk rotate in the same direction, while the working disk and the control disk rotate in opposite directions. This means that four work cycles are achieved with one revolution of the working disc.
  • the working disk 3 has recesses or cutouts, not shown, so that its center of mass lies on the axis of rotation 2 '.
  • the speed limit of the motor is therefore only limited by the strength of the working disc and not by bearing forces. Furthermore, an almost vibration-free operation is possible. Due to the high speed and the resulting high mass throughput, it is possible to switch to non-contact gap seals. The resulting loss is high at low speeds and decreases with increasing speed. It is crucial for the efficiency of the machine to keep the gaps, which change due to centrifugal forces and temperature expansion, deliberately small (similar problem as with turbines and compressors).
  • the motor according to the invention is therefore particularly suitable for applications with constant speed, such as, for example, as an aircraft engine.
  • Different compression ratios can be realized by changing the center distance between the combustion chamber disc and the working disc and changing the length of the combustion chamber disc. In principle, if the compression ratio is increased, the throughput decreases (and vice versa).
  • the pulleys can be controlled by a simple gear, which can consist, for example, of gear wheels and pulleys. It is only important that the transmission is decoupled from the expansions of the housing in such a way that an angular error of the disks relative to one another is as small as possible (gap retention).
  • the mixture can be prepared by direct injection or by a carburetor.
  • a motor that is characterized by the fact that it has a very high power density with a medium efficiency in the high speed range. It is therefore particularly suitable as an aircraft engine.
  • Fig. 2 shows that by leaving out the combustion chamber disc and closing the housing, a very compact compressor is obtained, which can be used, for example, as a charger for common car engines similar to the known G-charger. The geometry of the control slots must of course then be optimized for this purpose. An air motor as a reversal is also possible.
  • the compressor or compressed air motor shown in FIG. 2 like the exemplary embodiment shown in FIG. 1, has a basic housing 1 which has a working space 2 with an essentially circular cross section.
  • a work disk 3 rotates about its central axis 2 'and has a cross section such that a sealing gap is produced between the work disk and the wall of the work area.
  • a filling and ejecting space 4 is provided with at least one inlet and one outlet slot 5 and 6 and also with a circular cross section, the center of which is outside the working space 2 and the center of the work space has a distance which is smaller than the sum of the radius of the work space and the radius of the filling and extension space and which is connected to the work space.
  • a control disk 7 rotates about its central axis, the outer contour of which is selected such that it forms a sealing gap both with the boundary wall of the filling and extension space and the working disk.
  • the working disk and the control disk rotate in opposite directions.
  • the invented Construction according to the invention as a compressor, the air being sucked in through the slot 5 and the compressed air being expelled through the slot 6.
  • a rotation against the arrow direction shown in Fig. 2 gives an air motor.
  • the compressed air is fed through the slot 6.
  • An external drive for the disks is then of course not necessary, rather it is only necessary to forcibly couple the disks 3 and 7, so that in particular the working disk 3 rotates at twice the speed of the disk 7.
  • the inlet and / or the outlet opening can be closed by rotary valves.
  • a check valve can also be used in the compressor operation of the inlet valve.
  • the use of a check valve has the advantage that variable compression is possible.
  • the outer shape of the basic housing 1 can deviate from the circular shape.
  • An eccentric housing diameter has the advantage that the running gap of the working disk tip is optimally adapted despite the asymmetrical heat distortion of the housing.
  • the housing is cut free in the area of the opening 5 during compressor operation to a more uniform suction and thus to a lower working noise or when operating as a compressed air motor to avoid a pressure surge when the working disk rotates under the control disk.

Abstract

An internal combustion engine, a compressed-air engine or a compressor has a circular base housing (1); a working disk (3) which rotates in the working chamber around its center line; a filling and pushing-out chamber (4) in communication with the working chamber; a control disk (7) which rotates in the filling and pushing-out chamber around its center line and which forms a sealing gap with the limiting wall of the filling and pushing-out chamber and with the working disk; a circular combustion chamber (7) in communication with the working chamber; and a combustion chamber disk (9) which rotates in the combustion chamber around its center line.

Description

Verbrennungsmotor, Kompressor sowie Druckluftmotor Internal combustion engine, compressor and compressed air engine
B e s c h r e i b u n gDescription
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor sowie auf einen Kompressor bzw. Druckluftmotor.The invention relates to an internal combustion engine and to a compressor or compressed air motor.
Stand der TechnikState of the art
Es sind bereits eine Reihe von Verbrennungsmotor mit ro¬ tierenden Kolben etc. für die verschiedensten Anwendungs¬ zwecke vorgeschlagen worden. Keiner dieser Motore, die in der Regel über ein Prototypenstadium nicht hinausgekommen sind, verbindet jedoch einen einfachen Aufbau mit der Möglichkeit, den oder die rotierenden Kolben auszuwuchten und mit einer vergleichsweise hohen Leistungsdichte bei mittlerem Wirkungsgrad bei höheren Drehzahlen.A number of internal combustion engines with rotating pistons etc. have already been proposed for a wide variety of applications. However, none of these motors, which as a rule have not gone beyond a prototype stage, combine a simple construction with the possibility of balancing the rotating piston or pistons and with a comparatively high power density with medium efficiency at higher speeds.
Aus den britischen Patentschriften 1 135 034 und 1 104 171 sind zwar bereits Verbrennungsmotoren mit rotierenden Kolben bekannt, die auswuchtbar sind; diese bekannten Verbrennungsmotoren weisen jedoch einen schlechten Wir¬ kungsgrad auf, da durch die sich gegensinnig drehenden Scheiben die Befüllung des Verbrennungsraumes schlecht ist.From British patents 1 135 034 and 1 104 171 internal combustion engines with rotating pistons are already known, which can be balanced; However, these known internal combustion engines have a poor degree of efficiency, since the filling of the combustion chamber is poor due to the disks rotating in opposite directions.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbren¬ nungsmotor sowie einen Kompressor bzw. einen Druckluft¬ motor mit wenigstens einem rotierenden Kolben anzugeben, der bei einfachen Aufbau und hoher Leistungsdichte die Möglichkeit bietet, den oder die Kolben auszuwuchten, so daß hohe Drehzahlen bis zu mehreren 10 000 Umdrehungen möglich sind.The invention is based on the object of specifying a combustion engine and a compressor or a compressed air motor with at least one rotating piston which, with a simple structure and a high power density, has Offers the possibility of balancing the piston or pistons, so that high speeds of up to several 10,000 revolutions are possible.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im An¬ spruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.An inventive solution to this problem is specified in claim 1. Developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird ein Verbrennungsmotor geschaffen mitAccording to the invention, an internal combustion engine is created with
- einem Grundgehäuse, das einen Arbeitsraum mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat,a basic housing which has a working space with a substantially circular cross section,
- einer Arbeitsscheibe, die sich in dem Arbeitsraum um dessen Mittelachse dreht, und die einen derartigen Quer¬ schnitt hat, daß sich zwischen der Arbeitsscheibe und der Wand des Arbeitsraumes ein Dichtspalt ergibt,a working disc which rotates in the working space about its central axis and which has a cross section such that a sealing gap is produced between the working disc and the wall of the working space,
- einem Füll- und Ausschubraum mit wenigstens einem Ein¬ laß- und einem Auslaßschlitz und mit ebenfalls kreisförmi¬ gen Querschnitt, dessen Mittelpunkt außerhalb des Arbeits¬ raumes liegt, und vom Mittelpunkt des Arbeitsraumes einen Abstand hat, der kleiner als die Summe des Radius des Arbeitsraumes und des Radius des Füll- und Ausschubraumes ist, und der mit dem Arbeitsrau verbunden ist,- A filling and extension space with at least one inlet and one outlet slot and also with a circular cross-section, the center of which lies outside the working space and is at a distance from the center of the working space which is smaller than the sum of the radius of the Working space and the radius of the filling and extension space, and which is connected to the working area,
- einer Steuerscheibe, die sich in dem Füll- und Aus¬ schubraum um dessen Mittelachse dreht, und deren Außenkon¬ tur so gewählt ist, daß sie sowohl mit der Begrenzungswand des Füll- und Ausschubraumes als auch der Arbeitsscheibe einen Dichtspalt bildet,a control disc, which rotates in the filling and extension space around its central axis and whose outer contour is selected such that it forms a sealing gap both with the boundary wall of the filling and extension space and the working plate,
- einem Verbrennungsraum mit ebenfalls kreisförmigen Querschnitt, dessen Mittelpunkt außerhalb des Arbeitsrau¬ mes liegt, und vom Mittelpunkt des Arbeitsraumes einen Abstand hat, der kleiner als die Summe des Radius des Arbeitsraumes und des Radius des Verbrennungsraumes ist, und der mit dem Arbeitsraum verbunden ist, einer Brennraumscheibe, die sich in dem Verbrennungs- rau um dessen Mittelachse dreht, und deren Außenkontur so gewählt ist, daß sie sowohl mit der Begrenzungswand des Verbrennungsraumes auch der Arbeitsscheibe einen Dicht¬ spalt bildet, bei dem sich die Arbeitsscheibe und die Brennraumscheibe gleichsinnig und die Arbeitsscheibe und die Steuerscheibe gegensinnig drehen.a combustion chamber with a likewise circular cross-section, the center of which lies outside the work space and is at a distance from the center of the work space which is smaller than the sum of the radius of the work space and the radius of the combustion space and which is connected to the work space, a combustion chamber disc located in the combustion rotates roughly around its central axis, and the outer contour of which is selected such that it forms a sealing gap with both the boundary wall of the combustion chamber and the working disk, in which the working disk and the combustion chamber disk rotate in the same direction and the working disk and the control disk rotate in opposite directions.
Weiterhin kann durch Weglassen des Verbrennungsraumes ein Druckluftmotor oder ein Kompressor erhalten werden.Furthermore, a compressed air motor or a compressor can be obtained by omitting the combustion chamber.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs¬ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exempla¬ risch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten er¬ findungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:The invention is described below by way of example without limitation of the general inventive concept by means of exemplary embodiments with reference to the drawing, to which reference is expressly made with regard to the disclosure of all details according to the invention not explained in detail in the text. Show it:
Fig. la und lb das Prinzip eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors,La and lb the principle of an internal combustion engine according to the invention,
Fig. 2 eine Modifikation des erfindungsgemäßen Mo¬ tors, die als Kompressor oder Druckluftmotor arbeitet.2 shows a modification of the motor according to the invention, which works as a compressor or compressed air motor.
Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments
In den Fig. la und lb ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Motors in zwei Stellungen dargestellt:An embodiment of an engine according to the invention is shown in two positions in FIGS.
Der Verbrennungsmotor weist ein Grundgehäuse 1 auf, das einen Arbeitsraum 2 mit einem im wesentlichen kreisförmi¬ gen Querschnitt hat. Eine Arbeitsscheibe 3 dreht sich in dem Arbeitsraum 2 um dessen Mittelachse 2' - bevorzugt mit hoher Drehzahl.The internal combustion engine has a basic housing 1 which has a working space 2 with an essentially circular cross section. A working disk 3 rotates in the working space 2 about its central axis 2 '- preferably with it high speed.
Die Außenkontur bzw. der Querschnitt der Arbeitsscheibe 3 ist derart gewählt, daß sich zwischen der ArbeitsScheibe 3 und der Wand des Arbeitsraumes 2 ein Dichtspalt ergibt. Insbesondere kann die Arbeitsscheibe angenähert die Form einer in Umfangsrichtung verzerrten - um den Faktor 2 gestreckten - Hypozykloide haben. Damit ergeben sich bei unterschiedlichen Stellungen der Arbeitsscheibe unter¬ schiedliche Volumina der einzelnen gebildeten Räume (Fig. la und lb) .The outer contour or the cross section of the working disk 3 is selected such that there is a sealing gap between the working disk 3 and the wall of the working space 2. In particular, the working disk can approximately have the shape of a hypocycloid distorted in the circumferential direction - stretched by a factor of 2. This results in different volumes of the individual spaces formed at different positions of the working disk (FIGS. 1 a and 1 b).
Weiterhin ist ein Füll- und Ausschubraum 4 mit wenigstens einem Einlaß- und einem Auslaßschlitz 5 bzw. 6 vorgesehen, der mit dem Arbeitsraum verbunden ist. Der Füll- und Aus¬ schubraum 4 hat ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt. Der Mittelpunkt des Raumes 4 liegt außerhalb des Arbeits¬ raumes 2, und hat vom Mittelpunkt des Arbeitsraumes einen Abstand, der kleiner als die Summe des Radius des Arbeits¬ raumes und des Radius des Füll- und Ausschubraumes ist. In dem Füll-und Ausschubraum 4 dreht sich eine Steuerscheibe 7 um dessen Mittelachse 4' mit der halben Drehzahl der Arbeitsscheibe 3. Die Außenkontur der Steuerscheibe 7 ist sogewählt, daß sie sowohl mit der Begrenzungswand des Füll- und AusSchubraumes 4 als auch der Arbeitsscheibe 3 einen Dichtspalt bildet. Der Achsabstand zur Arbeitsschei¬ be ist so zu wählen, daß sich für die Ein- und Ausla߬ steuerung eine günstige Geometrie der abzudeckenden Schlitze 5 bzw. 6 ergibt.Furthermore, a filling and ejecting space 4 is provided with at least one inlet and one outlet slot 5 or 6, which is connected to the working space. The filling and discharge space 4 also has a circular cross section. The center of the room 4 lies outside of the work space 2 and has a distance from the center of the work space that is smaller than the sum of the radius of the work space and the radius of the filling and extension space. In the filling and ejecting space 4, a control disk 7 rotates about its central axis 4 'at half the speed of the working disk 3. The outer contour of the control disk 7 is selected so that it both with the boundary wall of the filling and pushing out area 4 and the working disk 3 forms a sealing gap. The center distance from the working disc is to be selected so that there is a favorable geometry for the slots 5 and 6 to be covered for the inlet and outlet controls.
Ferner ist ein Verbrennungsraum 8 mit ebenfalls kreisför¬ migen Querschnitt vorgesehen, dessen Mittelpunkt außerhalb des Arbeitsraumes liegt, und vom Mittelpunkt des Arbeits¬ raumes einen Abstand hat, der kleiner als die Summe des Radius des Arbeitsraumes und des Radius des Verbrennungs- raumes ist, und der mit dem Arbeitsraum verbunden ist. In dem Verbrennungsraum 8 dreht sich eine Brennraumscheibe 9 mit der halben Drehzahl der ArbeitsScheibe 3 um dessen Mittelachse. Die Außenkontur Der Brennraumscheibe 9 ist so gewählt, daß sie sowohl mit der Begrenzungswand des Ver¬ brennungsraumes auch der Arbeitsscheibe einen Dichtspalt bildet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Brennraumscheibe 9 aus zwei ebenen parallelen Flächen, die durch zwei Rundungsradien miteinander verbunden sind. Ferner ist der Abstand der Drehachse der Arbeitsscheibe und der Brennraumscheibe gleich der Summe des maximalen Radius der Arbeitsscheibe und dem Rundungsradius zuzüglich der Abmessung des Dichtspaltes. In dem Verbrennungs aum ist in einer Ausnehmung wenigstens eine Zündkerze 10 ange¬ ordnet. Die Zündkerze befindet sich bevorzugt in der Mitte des Brennraumes und darf, wie bei einem Wankelmotor, nicht in diesen hineinragen.Furthermore, a combustion chamber 8 with a circular cross section is also provided, the center of which is outside the working space and is at a distance from the center of the working space which is smaller than the sum of the radius of the working space and the radius of the combustion chamber. is space, and which is connected to the work space. In the combustion chamber 8, a combustion chamber disc 9 rotates at half the speed of the working disc 3 about its central axis. The outer contour of the combustion chamber disk 9 is selected such that it forms a sealing gap both with the boundary wall of the combustion chamber and with the working disk. In the embodiment shown, the combustion chamber disk 9 consists of two flat parallel surfaces which are connected to one another by two radii of curvature. Furthermore, the distance between the axis of rotation of the working disc and the combustion chamber disc is equal to the sum of the maximum radius of the working disc and the radius of curvature plus the dimension of the sealing gap. At least one spark plug 10 is arranged in a recess in the combustion chamber. The spark plug is preferably in the middle of the combustion chamber and, like a Wankel engine, must not protrude into it.
Die Arbeitsscheibe und die Brennraumscheibe drehen sich gleichsinnig, während die Arbeitsscheibe und die Steuer¬ scheibe sich gegensinnig drehen. Damit werden bei einer Umdrehung der Arbeitsscheibe vier Arbeitstakte realisiert.The working disk and the combustion chamber disk rotate in the same direction, while the working disk and the control disk rotate in opposite directions. This means that four work cycles are achieved with one revolution of the working disc.
Weiterhin weist die Arbeitsscheibe 3 nicht dargestellte Ausnehmungen bzw. Ausfräsungen auf, so daß ihr Massen¬ schwerpunkt auf der Drehachse 2' liegt. Dies bedeutet, daß die Arbeitsscheibe im Betrieb nur minimale Kräfte in Folge von Unwuchten auf die Lagerung überträgt (ähnlich einer Turbinenscheibe) . Damit ist die Drehzahlgrenze des Motors nur durch die Festigkeit der Arbeitsscheibe begrenzt und nicht durch Lagerkräfte. Weiter ist damit ein nahezu vibrationsfreier Betrieb möglich. Durch die hohe Drehzahl und den daraus resultierenden hohen Massendurchsatz ist es möglich auf berührungsiose Spaltdichtungen überzugehen. Der daraus resultierende Verlust ist bei niedrigen Drehzahlen hoch und nimmt bei steigender Drehzahl ab. Entscheidend für den Wirkungsgrad der Maschine ist es, die Spalte, die sich auf Grund von Fliehkräften und Temperaturdehnungen verändern, gezielt klein zu halten (ähnliches Problem wie bei Turbinen und Verdichtern) . Damit ist der erfindungsgemäße Motor insbe¬ sondere für Anwendungen mit konstanter Drehzahl geeignet, wie beispielsweise als Flugmotor.Furthermore, the working disk 3 has recesses or cutouts, not shown, so that its center of mass lies on the axis of rotation 2 '. This means that the working disk transfers only minimal forces to the bearing as a result of imbalance (similar to a turbine disk). The speed limit of the motor is therefore only limited by the strength of the working disc and not by bearing forces. Furthermore, an almost vibration-free operation is possible. Due to the high speed and the resulting high mass throughput, it is possible to switch to non-contact gap seals. The resulting loss is high at low speeds and decreases with increasing speed. It is crucial for the efficiency of the machine to keep the gaps, which change due to centrifugal forces and temperature expansion, deliberately small (similar problem as with turbines and compressors). The motor according to the invention is therefore particularly suitable for applications with constant speed, such as, for example, as an aircraft engine.
Durch Verändern des Achsabstandes zwischen Brennraumschei¬ be und Arbeitsscheibe und Veränderung der Länge der Brenn¬ raumscheibe können verschiedene Verdichtungs-verhältnisse realisiert werden. Prinzipiell sinkt bei einer Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses das durchgesetzte Volumen (und umgekehrt) .Different compression ratios can be realized by changing the center distance between the combustion chamber disc and the working disc and changing the length of the combustion chamber disc. In principle, if the compression ratio is increased, the throughput decreases (and vice versa).
Die Steuerung der Scheiben kann durch ein einfaches Ge¬ triebe erfolgen, das beispielsweise aus Zahnrädern und Riemenscheiben bestehen kann. Dabei kommt es nur darauf an, daß das Getriebe von den Dehnungen des Gehäuses so entkoppelt ist, daß ein Winkelfehler der Scheiben zuein¬ ander so klein wie möglich ist (Spalthaltung) .The pulleys can be controlled by a simple gear, which can consist, for example, of gear wheels and pulleys. It is only important that the transmission is decoupled from the expansions of the housing in such a way that an angular error of the disks relative to one another is as small as possible (gap retention).
Die Gemischaufbereitung kann durch direkte Einspritzung oder durch einen Vergaser erfolgen.The mixture can be prepared by direct injection or by a carburetor.
In jedem Falle erhält man einen Motor, der sich dadurch auszeichnet, daß er eine sehr hohe Leistungsdichte bei einem mittleren Wirkungsgrad im hohen Drehzahlbereich besitzt. Er ist deshalb als Flugmotor besonders geeignet. Fig. 2 zeigt, daß man durch Weglassen der Brennraumscheibe und Schließen des Gehäuses einen sehr kompakten Kompressor erhält, der beispielsweise als Lader für gängige Pkw- Motoren ähnlich dem bekannten G-Lader eingesetzt werdeb kann. Die Geometrie der S euerschlitze muß dann natürlich für diesen Zweck optimiert werden. Auch ein Pressluftmotor als Umkehrung ist so möglich.In any case, you get a motor that is characterized by the fact that it has a very high power density with a medium efficiency in the high speed range. It is therefore particularly suitable as an aircraft engine. Fig. 2 shows that by leaving out the combustion chamber disc and closing the housing, a very compact compressor is obtained, which can be used, for example, as a charger for common car engines similar to the known G-charger. The geometry of the control slots must of course then be optimized for this purpose. An air motor as a reversal is also possible.
Der in Fig. 2 dargestellte Kompressor oder Druckluftmotor weist wie das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ein Grundgehäuse 1 auf, das einen Arbeitsraum 2 mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat. In dem Arbeitsraum dreht sich um dessen Mittelachse 2' eine Ar¬ beitsscheibe 3, die einen derartigen Querschnitt hat, daß sich zwischen der Arbeitsscheibe und der Wand des Arbeits¬ raumes ein Dichtspalt ergibt. Ebenfalls in gleicher Weise wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Motor ist ein Füll- und Ausschubraum 4 mit wenigstens einem Einlaß- und einem Auslaßschlitz 5 bzw. 6 und mit ebenfalls kreisförmigen Querschnitt vorgesehen, dessen Mittelpunkt außerhalb des Arbeitsraumes 2 liegt und der vom Mittelpunkt des Arbeits¬ raumes einen Abstand hat, der kleiner als die Summe des Radius des Arbeitsraumes und des Radius des Füll- und Ausschubraumes ist, und der mit dem Arbeitsrau verbunden ist. In dem Füll- und Ausschubraum 4 dreht sich um dessen Mittelachse eine Steuerscheibe 7, deren Außenkontur so gewählt ist, daß sie sowohl mit der Begrenzungswand des Füll- und Ausschubraumes als auch der Arbeitsscheibe einen Dichtspalt bildet. Die Arbeitsscheibe und die Steuerschei¬ be drehen sich gegensinnig.The compressor or compressed air motor shown in FIG. 2, like the exemplary embodiment shown in FIG. 1, has a basic housing 1 which has a working space 2 with an essentially circular cross section. In the work area, a work disk 3 rotates about its central axis 2 'and has a cross section such that a sealing gap is produced between the work disk and the wall of the work area. Also in the same way as in the motor shown in Fig. 1, a filling and ejecting space 4 is provided with at least one inlet and one outlet slot 5 and 6 and also with a circular cross section, the center of which is outside the working space 2 and the center of the work space has a distance which is smaller than the sum of the radius of the work space and the radius of the filling and extension space and which is connected to the work space. In the filling and extension space 4, a control disk 7 rotates about its central axis, the outer contour of which is selected such that it forms a sealing gap both with the boundary wall of the filling and extension space and the working disk. The working disk and the control disk rotate in opposite directions.
Drehen sich die angetriebene (d.h. fremdgetriebene) Ar¬ beitsscheibe 3 und die Steuerscheibe 7 in der in Fig. 2 durch Pfeile angegebenen Richtung, so arbeitet der erfin- dungsgemäße Aufbau als Kompressor, wobei durch den den Schlitz 5 die Luft angesaugt und durch den Schlitz 6 die komprimierte Luft ausgestoßen wird.If the driven (ie externally driven) working disk 3 and the control disk 7 rotate in the direction indicated by arrows in FIG. 2, the invented Construction according to the invention as a compressor, the air being sucked in through the slot 5 and the compressed air being expelled through the slot 6.
Bei einer Drehung entgegen der in Fig. 2 angegebenen Pfeilrichtung erhält man einen Druckluftmotor. Die Druck¬ luft wird durch de4n Schlitz 6 zugeführt. Ein Fremdantrieb für die Scheiben in dann selbstverständlich nicht erfor¬ derlich, es ist vielmehr lediglich erforderlich, die Scheiben 3 und 7 zwangszukoppeln, so daß sie sich insbe¬ sondere die Arbeitsscheibe 3 mit der doppelten Drehzahl wie die Scheibe 7 dreht.A rotation against the arrow direction shown in Fig. 2 gives an air motor. The compressed air is fed through the slot 6. An external drive for the disks is then of course not necessary, rather it is only necessary to forcibly couple the disks 3 and 7, so that in particular the working disk 3 rotates at twice the speed of the disk 7.
Vorstehend ist die Erfindung anhand von schematischen Ab¬ bildungen beschrieben worden. Bei einer realen Ausführung sind selbstverständlich die verschiedensten Modifikationen möglich:The invention has been described above with the aid of schematic illustrations. A wide variety of modifications are of course possible in a real version:
So können die Einlaß- und/oder die Auslaßöffnung durch Drehschieber verschlossen werden. Anstelle eines Dreh¬ schiebers kann im Kompressorbetrieb beim Einlaßventil auch ein Rückschlagventil verwendet werden. Die Verwendung eines Rückschlagventils hat den Vorteil, daß eine variable Verdichtung möglich wird.So the inlet and / or the outlet opening can be closed by rotary valves. Instead of a rotary slide valve, a check valve can also be used in the compressor operation of the inlet valve. The use of a check valve has the advantage that variable compression is possible.
Weiterhin kann die Außenform des Grundgehäuses 1 von der Kreisform abweichen. Ein exzentrischer Gehäusedurchmesser hat den Vorteil, daß der Laufspalt der Arbeitsscheiben¬ spitze trotz unsymmetrischen Wärmeverzugs des Gehäuses optimal angepaßt ist. Ferner führen Freischneidungen des Gehäuses im Bereich der Öffnung 5 beim Kompressorbetrieb zu einer gleichmäßigeren Ansaugung und damit zu einem geringeren Arbeitsgeräusch bzw. beim Betrieb als Druck¬ luftmotor zur Vermeidung eines Druckstoßes beim Durchdre¬ hen der Arbeitsscheibe unter der Steuerscheibe. Furthermore, the outer shape of the basic housing 1 can deviate from the circular shape. An eccentric housing diameter has the advantage that the running gap of the working disk tip is optimally adapted despite the asymmetrical heat distortion of the housing. Furthermore, the housing is cut free in the area of the opening 5 during compressor operation to a more uniform suction and thus to a lower working noise or when operating as a compressed air motor to avoid a pressure surge when the working disk rotates under the control disk.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verbrennungsmotor mit einem Grundgehäuse (1), das einen Arbeitsraum (2) mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat, einer Arbeitsscheibe (3) , die sich in dem Arbeitsraum um dessen Mittelachse (2') dreht, und die einen derartigen Querschnitt hat, daß sich zwischen der Arbeitsscheibe und der Wand des Arbeitsraumes ein Dichtspalt ergibt, einem Füll- und Ausschubraum (4) mit wenigstens einem Einlaß- und einem Auslaßschlitz (5 bzw. 6) und mit eben¬ falls kreisförmigen Querschnitt, dessen Mittelpunkt außer¬ halb des Arbeitsraumes (2) liegt, und vom Mittelpunkt des Arbeitsraumes einen Abstand hat, der kleiner als die Summe des Radius des Arbeitsraumes und des Radius des Füll- und Ausschubraumes ist, und der mit dem Arbeitsraum verbunden ist, einer Steuerscheibe (7) , die sich in dem Füll- und Ausschubraum (4) um dessen Mittelachse dreht, und deren Außenkontur so gewählt ist, daß sie sowohl mit der Begren¬ zungswand des Füll- und Ausschubraumes als auch der Ar¬ beitsscheibe einen Dichtspalt bildet, einem Verbrennungsraum (8) mit ebenfalls kreisförmigen Querschnitt, dessen Mittelpunkt außerhalb des Arbeitsrau¬ mes liegt, und vom Mittelpunkt des Arbeitsraumes einen Abstand hat, der kleiner als die Summe des Radius des Arbeitsraumes und des Radius des Verbrennungsraumes ist, und der mit dem Arbeitsraum verbunden ist, einer Brennraumscheibe (9) , die sich in dem Verbren¬ nungsraum um dessen Mittelachse dreht, und deren Außenkon¬ tur so gewählt ist, daß sie sowohl mit der Begrenzungswand des Verbrennungsraumes auch der Arbeitsscheibe einen Dichtspalt bildet, bei dem sich die Arbeitsscheibe und die Brennraumscheibe gleichsinnig und die Arbeitsscheibe und die Steuerscheibe gegensinnig drehen.1. Internal combustion engine with a basic housing (1), which has a work space (2) with a substantially circular cross-section, a work disc (3) which rotates in the work space around its central axis (2 '), and which has such a cross-section that there is a sealing gap between the working disc and the wall of the working space, a filling and extending space (4) with at least one inlet and one outlet slot (5 and 6) and with a circular cross section, the center of which is outside of the work space (2), and from the center of the work space is a distance that is smaller than the sum of the radius of the work space and the radius of the filling and extension space, and which is connected to the work space, a control disc (7) rotates in the filling and extension space (4) about its central axis, and the outer contour of which is selected such that it is aligned with both the boundary wall of the filling and extension space and the arm ¬ the working disk forms a sealing gap, a combustion chamber (8) with a circular cross-section, the center of which is outside the work area and a distance from the center of the work area that is smaller than the sum of the radius of the work area and the radius of the combustion chamber, and which is connected to the work space, a combustion chamber disc (9) which rotates in the combustion space about its central axis, and whose outer contour is selected such that it is connected to the boundary wall the combustion chamber and the working disk also form a sealing gap in which the working disk and the combustion chamber disk rotate in the same direction and the working disk and the control disk rotate in opposite directions.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Arbeitsscheibe mit der doppelten Drehzahl wie die beiden anderen Scheiben dreht.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the working disc rotates at twice the speed as the other two discs.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennraumscheibe aus zwei ebenen parallelen Flächen, die durch zwei Rundungsradien miteinander verbunden sind, besteht.3. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the combustion chamber disc consists of two flat parallel surfaces which are connected to one another by two radii of curvature.
4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Drehachse der Arbeitsscheibe und der Brennraumscheibe gleich der Summe des maximalen Radius der Arbeitsscheibe und dem Rundungs¬ radius zuzüglich der Abmessung des Dichtspaltes ist.4. Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the distance between the axis of rotation of the working disc and the combustion chamber disc is equal to the sum of the maximum radius of the working disc and the radius radius plus the dimension of the sealing gap.
5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze(n) im Brennraum in einer Ausnehmung angeordnet ist.5. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spark plug (s) is arranged in the combustion chamber in a recess.
6. Kompressor oder Druckluftmotor mit6. Compressor or air motor with
- einem Grundgehäuse (1) , das einen Arbeitsraum (2) mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat,- a basic housing (1) which has a working space (2) with a substantially circular cross section,
- einer Arbeitsscheibe (3) , die sich in dem Arbeitsraum um dessen Mittelachse (2') dreht, und die einen derartigen Querschnitt hat, daß sich zwischen der Arbeitsscheibe und der Wand des Arbeitsraumes ein Dichtspalt ergibt, eine Füll- und Ausschubraum (4) mit wenigstens einem Einlaß- und einem Ausla schlitz (5 bzw. 6) und mit eben¬ falls kreisförmigen Querschnitt, dessen Mittelpunkt außer¬ halb des Arbeitsraumes (2) liegt, und vom Mittelpunkt des Arbeitsraumes einen Abstand hat, der kleiner als die Summe des Radius des Arbeitsraumes und des Radius des Füll- und Ausschubraumes ist, und der mit dem Arbeitsraum verbunden ist,- A work disc (3) which rotates in the work area about its central axis (2 ') and which has a cross section such that there is a sealing gap between the work disk and the wall of the work area, a filling and extension space (4) with at least one inlet and one outlet slot (5 and 6) and also with a circular cross section, the center of which is outside the working space (2), and a distance from the center of the working space which is smaller than the sum of the radius of the work space and the radius of the filling and extension space and which is connected to the work space,
- einer Steuerscheibe (7), die sich in dem Füll- und Ausschubraum (4) um dessen Mittelachse dreht, und deren Außenkontur so gewählt ist, daß sie sowohl mit der Begren¬ zungswand des Füll- und Ausschubraumes als auch der Ar¬ beitsscheibe einen Dichtspalt bildet, bei dem sich die Arbeitsscheibe und die Steuerscheibe gegensinnig drehen.- A control disc (7), which rotates in the filling and extension space (4) about its central axis, and whose outer contour is selected so that it unites with both the boundary wall of the filling and extension space and the working plate Sealing gap forms, in which the working disc and the control disc rotate in opposite directions.
7. Verbrennungsmotor, Kompressor oder Druckluftmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsscheibe Ausnehmun¬ gen aufweist, so daß ihr Massenschwerpunkt auf der Dreh¬ achse liegt.7. Internal combustion engine, compressor or compressed air motor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the working disc has Ausnehmun¬ gene, so that its center of gravity lies on the axis of rotation.
8. Verbrennungsmotor, Kompressor oder Druckluftmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Scheiben über ein Getriebe in Wirkverbindung stehen.8. Internal combustion engine, compressor or compressed air motor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the individual disks are operatively connected via a gear.
9. Verbrennungsmotor, Kompressor oder Druckluftmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Räume mit einem Rundungsradius ineinander übergehen, der in der Größenord¬ nung des Krümmungsradius des Arbeitsraumes liegt. 9. Internal combustion engine, compressor or compressed air motor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the individual spaces merge into one another with a radius of curvature which is in the order of magnitude of the radius of curvature of the working space.
10. Verbrennungsmotor, Kompressor oder Druckluftmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer Deckfläche des Füll- und Ausschubraumes Einlaßschlitze und Ausla߬ schlitze vorgesehen sind. 10. Internal combustion engine, compressor or compressed air motor according to one of claims 1 to 9, characterized in that inlet slots and Ausla߬ slots are provided in at least one top surface of the filling and extension space.
EP93923439A 1992-10-22 1993-10-22 Internal combustion engine, compressor and compressed-air engine Withdrawn EP0665922A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19924235559 DE4235559A1 (en) 1992-10-22 1992-10-22 Internal combustion engine
DE4235559 1992-10-22
PCT/DE1993/001010 WO1994009261A1 (en) 1992-10-22 1993-10-22 Internal combustion engine, compressor and compressed-air engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0665922A1 true EP0665922A1 (en) 1995-08-09

Family

ID=6471014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP93923439A Withdrawn EP0665922A1 (en) 1992-10-22 1993-10-22 Internal combustion engine, compressor and compressed-air engine

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0665922A1 (en)
JP (1) JPH08505914A (en)
DE (1) DE4235559A1 (en)
WO (1) WO1994009261A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMO20060015A1 (en) * 2006-01-18 2007-07-19 Giovanni Morselli FLUID VOLUMETRIC MACHINE
WO2008037075A1 (en) 2006-09-26 2008-04-03 Larry Kathan Rotary internal combustion engine
US20100021331A1 (en) * 2006-12-11 2010-01-28 Peter K.A. Hruschka Internal combustion engine
CN101936250A (en) * 2010-08-06 2011-01-05 黄�俊 Volumetric fluid pressure and power converting module

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR886441A (en) * 1941-03-18 1943-10-14 Rotary internal combustion engine
GB570776A (en) * 1944-02-02 1945-07-23 Nicholas George Frazer Improvements in rotary engines
GB807647A (en) * 1955-11-22 1959-01-21 Hellmuth Walter Rotary type combustion engine
GB848027A (en) * 1956-12-28 1960-09-14 Inst Francais Du Petrole Improvements in or relating to a combined rotary internal combustion engine and compressor
GB971557A (en) * 1962-03-28 1964-09-30 Amalgamated Roadstone Corp Ltd Improvements in or relating to rotary engines
GB1104171A (en) * 1965-03-29 1968-02-21 George Berrell Leather Improvements in or relating to rotary piston internal combustion engines
GB1135034A (en) * 1965-06-17 1968-11-27 David Herbert Blower Improvements in rotary piston internal combustion engines
US3799126A (en) * 1971-02-22 1974-03-26 J Park Rotary machines

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9409261A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE4235559A1 (en) 1994-04-28
JPH08505914A (en) 1996-06-25
WO1994009261A1 (en) 1994-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0167846B1 (en) Internal axis rotary piston machine
DE60212760T2 (en) Turbine with variable inlet geometry
DE3912348C2 (en)
DE212014000032U1 (en) Device for a displacement machine, control gear arrangement for this device, and use of the control transmission arrangement
DE69910634T2 (en) A rotary displacement
DE19509913A1 (en) Rotary piston machine for pump
EP0011762B1 (en) Rotary piston engine
EP0665922A1 (en) Internal combustion engine, compressor and compressed-air engine
DE1551081A1 (en) Rotary ball machine
DE3521593A1 (en) Stator-rotor assembly for a machine of the rotary piston type with compression and expansion chambers
EP0087746A1 (en) Rotary piston supercharger driven by exhaust gases
EP1005604B1 (en) Rotary piston machine
EP0578853B1 (en) Rotary machine with conjugated profiles in continuous contact
DE10110261A1 (en) Rotary-piston internal combustion engine has rotor consisting of at least two disks
DE69926709T2 (en) Ball gear pump
DE4325454C2 (en) Rotary piston internal combustion engine
DE19521528B4 (en) Rotary piston internal combustion engine
WO2003036047A1 (en) Driving motor, designed as a vane cell motor
DE60013150T2 (en) PAIR OF COORDINATING DENTURES OF A TURNING-PISTON MACHINE
DE3027208A1 (en) Rotary piston IC engine - has rectangular pistons pivoted on rotor concentric in stator
EP0031002B1 (en) Rotary machine with two non-parallel axes in respect of one another
EP0085119A1 (en) Thermodynamic machine, with a compressor and a working section, having a heat input that is isobaric, isochoric or a combination of the two
DE112006001615B4 (en) rotor motor
DE1129962B (en) Rotary piston machine with main and secondary rotary piston
DE3240523A1 (en) Vane-cell compressor

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19950418

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

17Q First examination report despatched

Effective date: 19951206

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 19960817