EP3783194A1 - Rotationskolbenmaschine - Google Patents

Rotationskolbenmaschine Download PDF

Info

Publication number
EP3783194A1
EP3783194A1 EP19020484.2A EP19020484A EP3783194A1 EP 3783194 A1 EP3783194 A1 EP 3783194A1 EP 19020484 A EP19020484 A EP 19020484A EP 3783194 A1 EP3783194 A1 EP 3783194A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
working
combustion chamber
piston
volume
rotary
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Withdrawn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
EP19020484.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Wenzel
Werner Schrieder
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
Priority to EP19020484.2A priority Critical patent/EP3783194A1/de
Priority to EP20020372.7A priority patent/EP3798414B1/de
Publication of EP3783194A1 publication Critical patent/EP3783194A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/40Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member
    • F01C1/46Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member with vanes hinged to the outer member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C2/3441Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/356Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
    • F04C2/3562Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation

Definitions

  • the invention is a four-stroke internal combustion engine that is structurally simple and consists of a few parts, which does not require any valves, which almost completely avoids imbalance due to parts moving back and forth and which is made possible by compact combustion chambers (5). is characterized by favorable combustion chamber properties.
  • a four-stroke internal combustion engine with two rotary pistons was published on 08/10/1983.
  • the machine described here is of a simpler design. In particular, there is no need for a valve flap that moves very quickly and releases the ignited working medium under high pressure from the combustion chamber.
  • the working medium flows from the inlet (8) to the outlet (9) in the radial direction, while in the axial version the working medium moves essentially along the axis of rotation of the machine.
  • the machine consists of a stationary central part (1) and two rotatably mounted rotary pistons (2) and (3) that are firmly connected to one another. Due to the shape of the rotary pistons, one or more working volumes (4) and (31) and (30) and (34)) are formed between the piston and the combustion chamber housing (18).
  • the suction (30) and the compression (34) of the working medium in a working volume takes place through the one rotary piston (transport piston (2)) and the expansion (4) and the outlet (31) of the combustion products take place in a working volume of the other rotary piston (working piston (3)), each rotary piston forming at least one working volume.
  • Machines with several combustion chambers can be operated at a lower speed and are characterized by their extremely smooth running.
  • the working volumes may cover a maximum of an angular range that is smaller than the smallest angular range between the openings (6) of the combustion chambers.
  • the fixed central part (1) contains at least one combustion chamber, but several combustion chambers can also be present, which are then preferably arranged symmetrically about the axis of rotation in the fixed central part.
  • the two openings of the combustion chambers are arranged parallel to the axis of rotation (7) while the transport piston, middle part with combustion chamber housing and working piston lie one behind the other in the direction of the axis of rotation.
  • the two openings of the combustion chambers are perpendicular to the axis of rotation and the two rotary pistons are concentric to the axis of rotation on both sides of the combustion chamber housing, with the transport piston (2) on the inside.
  • the inlet (8) and outlet (9) openings are opened and closed through the different widths of the sealing surfaces (10) being covered by the rotary piston during the rotary movement. If the sliding surface of a rotary piston (piston surface (22)) rests closely on the sliding surface (working surface (21)) of the fixed combustion chamber housing, the openings of the combustion chambers made in the working surface are closed.
  • the shut-off devices (11) located there are then completely sunk into suitable recesses (12).
  • the sealing edges of the shut-off devices must always lie tightly against the piston surface and close off the working volume, which can be achieved by the contact pressure of springs (13).
  • the inclination of the shut-off device as in Fig. 8 shown, can also be used to generate a contact pressure adapted to the requirements of tightness.
  • the sliding surfaces and sealing surfaces must be polished and can be provided with lubricants and the sealing edges of the shut-off devices can be equipped with wear-resistant sealing lips (15) or sealing rollers (28) with low friction.
  • the shut-off devices can be designed as slides (33) which use a sealing lip (15) or rollers (28) to seal and reduce friction.
  • the slides are guided on both sides by guide grooves (16) which in the radial version are embedded in the inner wall (14) and the outer wall (26) and in the axial version in the inner housing (32) and outer housing (25).
  • Sealing bodies (40) for sealing are attached in the guide grooves at the level of the sealing lips.
  • the working piston jacket (38) and the plate-shaped outer cover (39) must be connected (37) in a separable manner, since the inner wall must be firmly connected to the combustion chamber housing, while the rotating pistons and the outer cover can rotate.
  • flaps (27) can also be used as shut-off devices, which also have sealing lips or sealing rollers built in for sealing and ensure safe guidance, but take up more space than slides.
  • the sequence of a work cycle of the machine takes place in four phases, as in the known Otto engine.
  • a compressible working medium is sucked in via an inlet opening (8) into a working volume (30) which increases due to the rotary movement of the transport piston (2) or is pressed in using a turbocharger.
  • a shut-off device (11) located in front of the inlet opening in the direction of rotation blocks the volume. In the course of the rotary movement, the inlet opening is closed by the shifting piston surface (22) and the working medium is transported to the nearest combustion chamber opening (6).
  • the working medium is compressed in the combustion chamber (34) by a shut-off device located directly behind the opening to the combustion chamber in the direction of rotation shutting off the working volume and by moving the piston surface (22) the volume is reduced so that the working medium enters the combustion chamber is pressed.
  • the other opening of the combustion chamber is closed by the piston surface of the working piston (3). Ignition takes place at the time of maximum compression.
  • ignition can take place by an ignition device (23) or by self-ignition, the maximum compression corresponding to the ratio of the maximum suction volume to the volume of a combustion chamber.
  • the working piston (3) releases the second opening of the combustion chamber (5) during the course of the rotary movement and the burnt working medium under high pressure can expand into the increasing working volume (expansion volume (4)) of the working piston.
  • the volume with the expanded exhaust gas is transported by the rotary movement of the working piston (3) to the outlet opening (9), where a shut-off device (11) located downstream of the outlet opening in the direction of rotation shuts off the volume (exhaust gas volume (31)).
  • the exhaust gas is finally completely transported out of the machine through the outlet opening.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um eine Viertakt-Verbrennungsmaschine. Die Maschine benötigt keine Ventile, ist einfach aufgebaut, besteht aus wenigen Teilen, mindestens einer kompakten Brennkammer (5) und kann mit mehreren Brennkammern ohne konstruktive Unwucht aufgebaut werden.Die Maschine setzt sich aus einem feststehenden Gehäuseteil mit allen Anschlussvorrichtungen und dem Brennkammergehäuse (18) sowie einem drehbar gelagerten Maschinenteil mit den Rotationskolben (2 und 3) zusammen. In der axialen Ausführung besteht das drehbare Teil aus zwei Rotationskolben, die das feststehende Gehäuseteil abschliessen und fest über die Drehachse (7) miteinander verbundenen sind. In der radialen Ausführung besteht das drehbare Teil aus zwei konzentrischen, zylinderförmigen Rotationskolben, Abschlussdeckel (39) und Arbeitskolbenmantel (38), die starr untereinander und mit der Drehachse verbunden sind. Die Rotationskolben haben vom Rotationswinkel abhängige Querschnittsflächen und bilden zusammen mit den Oberflächen des Brennkammergehäuses die Arbeitsvolumina. Im Brennkammergehäuse können eine oder mehrere kompakte Brennkammern vorhanden sein, die vorzugsweise symmetrisch um die Drehachse angeordnet sind. Für jede Brennkammer existiert in der Außenwand des feststehenden Gehäuseteiles eine Einlass- (8) und eine Auslassöffnung (9) mit jeweils einer in das Brennkammergehäuse versenkbaren Absperreinrichtung (11), die auf der Einlassseite ein Arbeitsvolumen in Ansaugvolumen (30) und Verdichtungsvolumen (34) und auf der Auslassseite in Expansionsvolumen (4) und Abgasvolumen (31) funktional trennt.

Description

  • Bei der Erfindung handelt es sich um eine Viertakt-Verbrennungsmaschine, die konstruktiv einfach aufgebaut ist und aus wenigen Teilen besteht, die keine Ventile benötigt, die eine Unwucht durch sich hin und her bewegende Teile nahezu ganz vermeidet und die sich durch kompakte Brennkammern (5) mit günstigen Brennraumeigenschaften auszeichnet. Unter der Nummer EP000000085427A1 ist am 10.08.1983 ein Viertaktverbrennungsmotor mit zwei Rotationskolben veröffentlicht worden. Die hier beschriebene Maschine ist jedoch einfacher konstruiert. Insbesondere entfällt eine sich sehr schnell bewegende Ventilklappe, die das unter hohem Druck stehende gezündete Arbeitsmedium aus der Brennkammer entlässt.
  • Bei der radialen Ausführung der Maschine strömt das Arbeitsmedium vom Einlass (8) zum Auslass (9) in radialer Richtung, während bei der axialen Ausführung das Arbeitsmedium sich im Wesentlichen entlang der Drehachse der Maschine bewegt. Die Maschine besteht aus einem feststehenden Mittelteil (1) und zwei untereinander fest verbundenen drehbar gelagerten Rotationskolben (2) und (3). Durch die Form der Rotationskolben werden zwischen Kolben und Brennkammergehäuse (18) ein oder mehrere Arbeitsvolumina ((4) und (31) sowie (30) und (34)) gebildet. Das Ansaugen (30) und die Verdichtung (34) des Arbeitsmediums in einem Arbeitsvolumen erfolgt durch den einen Rotationskolben (Transportkolben (2)) und die Expansion (4) und der Auslass (31) der Verbrennungsprodukte erfolgt in einem Arbeitsvolumen des anderen Rotationskolbens (Arbeitskolben (3)), wobei jeder Rotationskolben mindestens ein Arbeitsvolumen bildet. Maschinen mit mehreren Brennkammern können bei niedrigerer Drehzahl betrieben werden und zeichnen sich durch eine hohe Laufruhe aus. Die Arbeitsvolumina dürfen dabei maximal einen Winkelbereich überstreichen, der kleiner ist als der kleinste Winkelbereich zwischen den Öffnungen (6) der Brennkammern.
  • Das feststehende Mittelteil (1) enthält mindestens eine Brennkammer, jedoch können auch mehrere Brennkammern vorhanden sein, die dann vorzugsweise symmetrisch um die Drehachse im feststehenden Mittelteil angeordnet sind. Bei der axialen Ausführung der Maschine sind die beiden Öffnungen der Brennkammern parallel zur Drehachse (7) angeordnet während Transportkolben, Mittelteil mit Brennkammergehäuse und Arbeitskolben in Richtung der Drehache hintereinander liegen. Bei der radialen Ausführung liegen die beiden Öffnungen der Brennkammern senkrecht zur Drehachse und die beiden Rotationskolben sind konzentrisch zur Drehachse auf beide Seiten des Brennkammergehäuses, wobei der Transportkolben (2) innen liegt.
  • Das Öffnen und der Verschluss der Einlass- (8) und Auslassöffnungen (9) geschieht durch die unterschiedlich breite Abdeckung der Dichtflächen (10) durch die Rotationskolben während der Drehbewegung. Wenn die Gleitfläche eines Rotationskolbens (Kolbenfläche (22)) eng an der Gleitfläche (Arbeitsfläche (21)) des feststehenden Brennkammergehäuses anliegt, werden die in der Arbeitsfläche angebrachten Öffnungen der Brennkammern dadurch verschlossen. Die sich dort befindenden Absperreinrichtungen (11) werden dann in passende Aussparungen (12) vollständig versenkt. Die Dichtkanten der Absperreinrichtungen müssen immer eng an der Kolbenfläche anliegen und das Arbeitsvolumen abschließen, was durch den Anpressdruck von Federn (13) erreicht werden kann. Die Schrägstellung der Absperreinrichtung, wie in Fig. 8 gezeigt, kann ebenfalls dafür verwendet werden, einen den Notwendigkeiten der Dichtigkeit angepassten Anpressdruck zu erzeugen. Der Abrieb durch Reibung muss dabei so weit wie möglich vermieden werden. Dazu müssen die Gleitflächen und Dichtflächen poliert sein und können mit Schmierstoffen versehen werden und die Dichtkanten der Absperreinrichtungen können mit verschleissfesten Dichtungslippen (15) oder Dichtungsrollen (28) mit geringer Reibung ausgestattet sein.
  • Die Absperreinrichtungen können bei beiden Ausführungen als Schieber (33) ausgelegt sein, die eine Dichtungslippe (15) oder Rollen (28) zur Abdichtung und Verringerung der Reibung verwenden. Die Schieber werden auf beiden Seiten durch Führungsnuten (16) geführt, die in der radialen Ausführung in der Innenwand (14) und der der Außenwand (26) und in der axialen Ausführung im Innengehäuse (32) und Außengehäuse (25) eingelassen sind. Auf Höhe der Dichtungslippen sind in den Führungsnuten Dichtungskörper (40) zur Abdichtung angebracht. Der Arbeitskolbenmantel (38) und der tellerförmige Außendeckel (39) müssen trennbar verbunden (37) sein, da die Innenwand mit dem Brennkammergehäuse fest verbunden werden muss, während die anliegenden Rotationskolben und der Außendeckel drehbar sind. In der radialen Ausführung können auch Klappen (27) als Absperreinrichtungen verwendet werden, die ebenfalls Dichtungslippen oder Dichtungsrollen zur Abdichtung eingebaut haben und eine sichere Führung gewährleisten, jedoch einen größeren Platzverbrauch als Schieber haben.
  • Der Ablauf eines Arbeitszyklusses der Maschine verläuft wie bei dem bekannten Ottomotor in vier Phasen. In der ersten Phase wird ein kompressibles Arbeitsmedien über eine Einlassöffnung (8) in ein durch die Drehbewegung des Transportkolbens (2) sich vergrößerndes Arbeitsvolumen (30) eingesaugt oder unter Verwendung eines Turboladers eingepresst. Ein in Drehrichtung vor der Einlassöffnung liegende Absperreinrichtung (11) sperrt dabei das Volumen ab. Im Verlauf der Drehbewegung wird die Einlassöffnung durch die sich verlagernde Kolbenfläche (22) verschlossen und das Arbeitsmedium zur nächstliegenden Brennkammeröffnung (6) transportiert.
  • In der zweiten Phase wird das Arbeitsmedium in der Brennkammer verdichtet (34), indem eine direkt in Drehrichtung hinter der Öffnung zur Brennkammer liegende Absperreinrichtung das Arbeitsvolumen absperrt und durch die Verlagerung der Kolbenfläche (22) sich das Volumen verkleinert, sodass das Arbeitsmedium in die Brennkammer gepresst wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die andere Öffnung der Brennkammer durch die Kolbenfläche des Arbeitskolbens (3) verschlossen. Zum Zeitpunkt der maximalen Verdichtung erfolgt die Zündung. Die Zündung kann je nach Arbeitsmedium und maximaler Kompression durch eine Zündvorrichtung (23) oder durch Selbstzündung erfolgen, wobei die maximale Kompression dem Verhältnis des maximalen Ansaugvolumens zum Volumen einer Brennkammer entspricht.
  • In der dritten Phase gibt im Laufe der Drehbewegung der Arbeitskolben (3) die zweite Öffnung der Brennkammer (5) frei und das unter hohem Druck befindliche abgebrannte Arbeitsmedium kann in das sich vergrößernde Arbeitsvolumen (Expansionsvolumen (4)) des Arbeitskolbens expandieren. Dabei sperrt eine in Drehrichtung vor der zweiten Brennkammeröffnung (6) liegende Absperreinrichtung (11) das Expansionsvolumen ab. Diese Absperreinrichtung überträgt die Kraft auf das feststehende Gehäuseteil.
  • In der letzten Phase wird das Volumen mit dem expandierten Abgas durch die Drehbewegung des Arbeitskolbens (3) zur Auslassöffnung (9) transportiert, wo eine in Drehrichtung nach der Auslassöffnung liegende Absperreinrichtung (11) das Volumen (Abgasvolumen (31)) absperrt. Das Abgas wird schließlich vollständig durch die Auslassöffnung aus der Maschine heraus transportiert.
  • Die Form der Rotationskolben wird durch die Forderung bestimmt, dass die Absperreinrichtungen (11) einer möglichst geringen, also phasenweise konstanten, Beschleunigung ausgesetzt sein sollen. Ziel der Auslegung der Absperreinrichtungen ist es, den Anpressdruck in jeder Phase der Rotation genügend groß zu halten, um die Dichtigkeit zu gewährleisten. Auf der anderen Seite darf der Anpressdruck nicht zu groß werden, weil dadurch unnötige Reibung erzeugt wird. Zu berücksichtigen sind die Summen der Kräfte zum Anpressen der Absperreinrichtungen und der Trägheitskräfte durch deren Bewegung. Die Kühlung der Maschine erfolgt durch ein Kühlmedium, das über Rohre (29) durch das Innere des feststehenden Mittelteils (1) geleitet wird. Die sich drehenden Rotationskolben können ebenfalls z.B. durch Luftzufuhr und Kühlrippen äußerlich gekühlt werden.
    • Fig. 1 zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Drehachse in der Mitte der radialen Ausführung der Maschine mit zwei Brennkammern.
    • Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt entlang der Drehachse der radialen Ausführung der Maschine mit zwei Brennkammern.
    • Fig. 3 zeigt oben das rotierende Maschinenteil, in der Mitte die Innenwand (14) und die Rotationskolben (2 und 3) sowie unten das feststehende Maschinenteil (1) der radialen Ausführung der Maschine mit zwei Brennkammern. Die Brennkammern sind zur Vereinfachung separat gezeichnet und befinden sich zwischen den Schieberpaaren.
    • Fig. 4a bis 4d zeigen die charakteristischen Phasen eines Maschinenzyklus in der radialen Ausführung. Fig. 4a zeigt unten auf der linken Seite die Einlassphase und auf der rechten Seite die Kompressionsphase. Fig. 4b zeigt den Zeitpunkt kurz nach der Zündung, Fig. 4c zeigt oben die beginnende Expansionsphase und Fig. 4d oben auf der linken Seite das Ende der Expansionsphase und auf der rechten Seite das Ende der Auslassphase.
    • Fig. 5 zeigt die perspektivische Ansicht der axialen Ausführung der Maschine mit dem feststehenden Teil in der Mitte und den beiden Rotationskolben oben und unten.
    • Fig. 6 zeigt die Detailansicht einer Absperreinrichtung in der Ausführung als Schieber.
    • Fig. 7 zeigt die Detailansicht einer Absperreinrichtung in der Ausführung als Klappe.
    • Fig. 8 zeigt die Absperreinrichtungen an einer Brennkammer der radialen Maschine in der Ausführung als schräg gestellte Schieber.
    • Fig. 9 zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Drehachse in der radialen Ausführung der Maschine mit vier Brennkammern.

Claims (2)

  1. Viertakt-Verbrennungsmaschine in axialer Ausführung für kompressible Arbeitsmedien bestehend aus einem zylindrischen feststehenden Mittelteil (1) mit zentraler Achslagerung (17), einem zylindrischen, die zentrale Achslagerung umgebenden Bennkammergehäuse (18) und einem zylindrischen Außengehäuse (25), an dessen beiden Stirnseiten Rotationskolben mit tellerförmigen Außenplatten (20) angebracht sind, die über die gemeinsame Drehachse (7) fest verbunden sind, wobei am Außengehäuse die mechanische Halterung, die Anschlüsse für Kraftstoff, Abgas, Kühlmedium, Schmierstoffe und eine evtl. vorhandene Zündeinrichtung, sowie die Einlass- (8) und Auslassöffnungen (9) angebracht sind und dessen Innenfläche (24) als Dichtfläche für die Rotationskolben dient, wobei das Brennkammergehäuse mit den Brennkammern (5) und den Absperreinrichtungen (11) für die Arbeitsvolumina zwei Gleitflächen (Arbeitsflächen (21)) an den ebenen Stirnseiten aufweist, in die die Absperreinrichtungen und die Öffnungen der Brennkammern (6) eingebaut sind, wobei die Rotationskolben mit einer Seite (Kolbenfläche (22)) teilweise an den Arbeitsflächen dicht anliegen und Arbeitsvolumina (Expansionsvolumen (4) und Abgasvolumen (31) sowie Ansaugvolumen (30) und Kompressionsvolumen (34)) an den Stellen bilden, an denen die Kolbenflächen von den zugehörigen Arbeitsflächen entfernt sind, wobei mindestens ein Arbeitsvolumen je Rotationskolben vorhanden sein muss und die Größe des Arbeitsvolumens sich aus dem größten Abstand der Kolbenfläche zur Arbeitsfläche (Kolbenhub), der Tiefe der Maschine und dem überstrichenen Winkelbereich berechnen lässt, sodass der Ablauf der vier Arbeitstakte derart beschrieben werden kann, dass das Arbeitsmedium über eine Einlassöffnung (8) in ein durch die Drehbewegung und die spezielle Form des Transportkolbens (2) sich vergrößerndes Arbeitsvolumen (Ansaugvolumen (30)), eingesaugt wird und im Verlauf der Drehbewegung durch die sich verlagernde Kolbenfläche (22) eingeschlossen und zur nächstliegenden Brennkammer (5) transportiert wird und durch die dort befindliche Absperreinrichung sich das Volumen (34) verdichtet und anschließend gezündet wird, worauf im weiteren Verlauf der Drehbewegung durch eine auf der anderen Seite der Brennkammer sich befindende Öffnung durch den Arbeitskolben (3) das abgebrannte und unter hohem Druck stehende Arbeitsmedium in das durch die weitere Drehbewegung sich vergrößernde andere Arbeitsvolumen (4) expandieren und mechanische Arbeit leisten kann, bis schließlich durch die Auslassöffnung (9) das Abgas (31) ausgestoßen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) die Viertakt-Verbrennungsmaschine mit zwei Rotationskolben und getrennten Volumina, die zum Ansaugen (30), zur Verdichtung (34), zur Expansion (4), für das Abgas (31) und die Brennkammern (5) keine Ventile benötigt und dass
    b) die Brennkammern (5) eine eiförmige Gestalt haben, die für die Anforderungen einer effizienten und vollständigen Verbrennung angepasst werden können und mittig zwischen den Brennkammeröffnungen positioniert sind und ggf. kleiner als die axiale Länge des Brennkammergehäuses sind, um eine höhere Kompression zu erzielen und mit zwei gegenüberliegenden Öffnungen (6) ausgestattet sind, die jeweils in den Arbeitsflächen (21) des Brennkammergehäuses (18) liegen und die Arbeitsflächen direkt verbinden und damit eine Ausrichtung der Brennkammern parallel zur Drehachse (7) bewirken und die Befüllung der Brennkammern nur durch eine Öffnung erfolgt und zum Zeitpunkt der maximalen Verdichtung, dem Zündzeitpunkt, die beiden Öffnungen durch die dicht anliegenden Kolbenflächen (22) verschlossen sind und dass
    c) eine oder mehrere Brennkammern (5) mit jeweils zwei Absperreinrichtungen (11) und einer Einlass- (8) und Auslassöffung (9), vorzugsweise symmetrisch auf dem Umkreis des Brennkammergehäuses (18) verteilt sein können und dann die Arbeitsvolumina maximal einen Winkelbereich überstreichen dürfen, der kleiner ist als der kleinste Winkelbereich zwischen den Öffnungen der Brennkammern, und wenn mehr als ein Arbeitsvolumen pro Rotationskolben (z.B. bei vier Brennkammern und je zwei Arbeitsvolumina pro Rotationskolben) vorhanden ist, die Maschine völlig symmetrisch aufgebaut werden kann und keine konstruktive Unwucht aufweist und dass
    d) die Steigung der Kolbenfläche die Bewegung der Absperreinrichtungen (11) bestimmt, die sich mit phasenweise konstanter Beschleunigung bewegen, wobei die Höhe z der Kolbenfläche (22) in Drehachsenrichtung nur eine Funktion des Drehwinkels φ ist und die zweite Ableitung dieser Funktion nach φ konstant sein muss mit den weiteren Randbedingungen, dass die Steigungen am Anfang und am Ende des Übergangsbereiches gleich Null sind, weil die Flächen an diesen Stellen parallel zu den ebenen Arbeitsflächen (21) ausgerichtet sind, und dass die Einlass- (8) und Auslassöffnungen (9) durch die seitlichen Dichtflächen (10) der Rotationskolben im Verlauf der Drehbewegung verschlossen oder freigegeben werden und dass
    e) in den Arbeitsflächen (21) des Brennkammergehäuses (18) sich neben jeder Brennkammeröffnung (6) eine vollständig versenkbare Absperreinrichtung (11) befindet, die auf der Seite des Ansaugvolumens in Drehrichtung vor der Einlassöffnung (8) und hinter der Brennkammeröffnung und auf der Seite des Abgasvolumens in Drehrichtung hinter der Auslassöffnung (9) und vor der Brennkammeröffnung positioniert ist.
  2. Viertakt-Verbrennungsmaschine in radialer Ausführung für kompressible Arbeitsmedien, bestehend aus einem feststehenden Mittelteil (1) aus einer tellerförmigen Außenwand (26) mit zentral befestigter Drehachsenlagerung (17) und Lagerhalterung (36) sowie einem konzentrisch zur Drehachse befestigen zylindrischen Brennkammergehäuse (18) und einer Innenwand (14) sowie einem rotierenden Teil aus zwei konzentrisch angeordneten zylindrischen Rotationskolben (2 und 3), die an einem tellerförmigen Außendeckel (39) über eine Transportkolbenhalterung (35) und eien Arbeitskolbenmantel (38) zusammen mit mit der zentralen Drehachse (7) befestigt sind, die so gefertigt sind, dass die Drehachse in die Drehachsen-lagerung und gleichzeitig das Brennkammergehäuse zwischen die Rotationskolben (2 und 3) mit sehr geringem Spiel zusammengesetzt werden können, wobei an der Außenwand die mechanische Halterung, die Anschlüsse für Kraftstoff, Abgas, Kühlmedium, Schmierstoffe und eine evtl. vorhandene Zündeinrichtung, sowie die Einlass- (8) und Auslassöffnungen (9) angebracht sind und dessen Innenfläche (24) als Dichtfläche für die Rotationskolben dient, wobei das Brennkammergehäuse mit den Brennkammern (5) und den Absperreinrichtungen (11) für die Arbeitsvolumina zwei Gleitflächen (Arbeitsflächen (21)) an den zylinderförmigen Mantelseiten aufweist, in die die Absperreinrichtungen und die Öffnungen (6) der Brennkammern eingebaut sind, wobei die Rotationskolben mit einer Seite (Kolbenfläche (22)) teilweise an den Arbeitsflächen dicht anliegen und Arbeitsvolumina ((4) und (31) sowie (30) und (34)) an den Stellen bilden, an denen die Kolbenfläche von der zugehörigen Arbeitsfläche entfernt sind, wobei mindestens ein Arbeitsvolumen je Rotationskolben vorhanden sein muss und die Größe des Arbeitsvolumens sich aus dem größten Abstand der Kolbenfläche zur Arbeitsfläche (Kolbenhub), der Tiefe der Maschine und dem überstrichenen Winkelbereich berechnen lässt, sodass der Ablauf der vier Arbeitstakte derart beschrieben werden kann, dass das Arbeitsmedium über eine Einlassöffnung (8) in ein durch die Drehbewegung und die spezielle Form des Transportkolbens (2) sich vergrößerndes Arbeitsvolumen (Ansaugvolumen (30)), eingesaugt wird und im Verlauf der Drehbewegung durch die sich verlagernde Kolbenfläche eingeschlossen und zur nächstliegenden Brennkammer (5) transportiert wird und durch die dort befindliche Absperreinrichung sich das Volumen (34) verdichtet und anschließend gezündet wird, worauf im weiteren Verlauf der Drehbewegung durch eine auf der anderen Seite der Brennkammer sich befindende Öffnung durch den Arbeitskolben (3) das abgebrannte und unter hohem Druck stehende Arbeitsmedium in das durch die weitere Drehbewegung sich vergrößernde andere Arbeitsvolumen (4) expandieren und mechanische Arbeit leisten kann bis schließlich durch die Auslassöffnung (9) das Abgas (31) ausgestoßen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) die Viertakt-Verbrennungsmaschine mit Rotationskolben und getrennten Volumina, die zum Ansaugen (30), zur Verdichtung (34), zur Expansion (4), für das Abgas (31) und die Brennkammern (5) keine Ventile benötigt und dass
    b) die Brennkammern (5) eine eiförmige Gestalt haben die für die Anforderungen einer effizienten und vollständigen Verbrennung angepasst werden können und mittig zwischen den Brennkammeröffnungen positioniert sind und ggf. kleiner als die radiale Breite des Brennkammergehäuses sind, um eine höhere Kompression zu erzielen und mit zwei gegenüberliegenden Öffnungen (6) ausgestattet sind, die jeweils in den Arbeitsflächen (21) des Brennkammergehäuses liegen und die Arbeitsflächen direkt verbinden und damit eine Ausrichtung der Brennkammer senkrecht zur Drehachse (7) bewirken und die Befüllung der Brennkammern nur durch eine Öffnung erfolgt und zum Zeitpunkt der maximalen Verdichtung, dem Zündzeitpunkt, die beiden Öffnungen durch die dicht anliegenden Kolbenflächen (22) verschlossen sind und dass
    c) eine oder mehrere Brennkammern (5) mit jeweils zwei Absperreinrichtungen (11) und einer Einlass- (8) und Auslassöffung (9), vorzugsweise symmetrisch auf dem Umkreis des Brennkammergehäuses (18) verteilt sein können und dann die Arbeitsvolumina maximal einen Winkelbereich überstreichen dürfen, der kleiner ist als der kleinste Winkelbereich zwischen den Öffnungen der Brennkammern, und wenn mehr als ein Arbeitsvolumen pro Rotationskolben (z.B. bei vier Brennkammern und je zwei Arbeitsvolumina pro Rotationskolben) vorhanden ist, die Maschine völlig symmetrisch aufgebaut werden kann und keine konstruktive Unwucht aufweist und dass
    d) die Steigung der Kolbenfläche die Bewegung der Absperreinrichtungen (11) bestimmt, die sich mit phasenweise konstanter Beschleunigung bewegen, wobei der Abstand r der Kolbenfläche (22) von der Drehachse nur eine Funktion des Drehwinkels φ ist und die zweite Ableitung dieser Funktion nach φ konstant sein muss mit den weiteren Randbedingungen dass die Flächen am Anfang und Ende des Übergangsbereiches zylinderförmig sind, weil die Flächen an diesen Stellen parallel zu den Arbeitsflächen (21) ausgerichtet sind, und dass Einlass- (8) und Auslassöffnungen (9) durch die seitlichen Dichtflächen (10) der Rotationskolben im Verlauf der Drehbewegung verschlossen oder freigegeben werden und dass
    e) in den Arbeitsflächen (21) des Brennkammergehäuses (18) sich neben jeder Brennkammeröffnung (6) eine vollständig versenkbare Absperreinrichtung (11) befindet, die auf der Seite des Ansaugvolumens in Drehrichtung vor der Einlassöffnung (8) und hinter der Brennkammeröffnung und auf der Seite des Abgasvolumens in Drehrichtung hinter der Auslassöffnung (9) und vor der Brennkammeröffnung positioniert ist.
EP19020484.2A 2019-08-20 2019-08-20 Rotationskolbenmaschine Withdrawn EP3783194A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19020484.2A EP3783194A1 (de) 2019-08-20 2019-08-20 Rotationskolbenmaschine
EP20020372.7A EP3798414B1 (de) 2019-08-20 2020-08-14 Motoreinheit für viertakt-verbrennungsmaschine mit feststehenden brennkammern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19020484.2A EP3783194A1 (de) 2019-08-20 2019-08-20 Rotationskolbenmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3783194A1 true EP3783194A1 (de) 2021-02-24

Family

ID=67770337

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19020484.2A Withdrawn EP3783194A1 (de) 2019-08-20 2019-08-20 Rotationskolbenmaschine
EP20020372.7A Active EP3798414B1 (de) 2019-08-20 2020-08-14 Motoreinheit für viertakt-verbrennungsmaschine mit feststehenden brennkammern

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20020372.7A Active EP3798414B1 (de) 2019-08-20 2020-08-14 Motoreinheit für viertakt-verbrennungsmaschine mit feststehenden brennkammern

Country Status (1)

Country Link
EP (2) EP3783194A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0085427A1 (de) 1982-02-02 1983-08-10 Walter Röser Viertaktverbrennungsmotor
US5681157A (en) * 1994-05-24 1997-10-28 Wen-Ming; Liu Rotary combustion unit for rotary internal combustion engine
WO2006073262A1 (en) * 2005-01-06 2006-07-13 Ki-Tae Kim Rotary engine
GB2452572A (en) * 2007-09-10 2009-03-11 Issa Adel Odeh Rotary internal combustion engine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110083637A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-14 Blount David H Rotary double engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0085427A1 (de) 1982-02-02 1983-08-10 Walter Röser Viertaktverbrennungsmotor
US5681157A (en) * 1994-05-24 1997-10-28 Wen-Ming; Liu Rotary combustion unit for rotary internal combustion engine
WO2006073262A1 (en) * 2005-01-06 2006-07-13 Ki-Tae Kim Rotary engine
GB2452572A (en) * 2007-09-10 2009-03-11 Issa Adel Odeh Rotary internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
EP3798414A1 (de) 2021-03-31
EP3798414B1 (de) 2021-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT396617B (de) Zweitakt-brennkraftmaschine
DE102005010775B3 (de) Schwenkkolbenmaschine
DE2438707A1 (de) Drehschieberstroemungsmaschine
DE1601830C3 (de) Parallelachsige Umlaufkolbenmaschine bestehend aus axial hintereinander angeordneten Kompressions- und Brennkraftmaschinen
EP3783194A1 (de) Rotationskolbenmaschine
DE2725036A1 (de) Kreiskolbenmotor
DE2351206A1 (de) Drehkolben-brennkraftmaschine
EP0091975A1 (de) Rotationskolbenmaschine mit zwei oder mehr parallel-, geschränkt- oder winkelachsigen Drehkolben
DE3242505C2 (de) Vier-Takt-Kreiskolben-Verbrennungsmotor
DE3825481A1 (de) Rotationskolbenmaschine
DE102014003591B4 (de) Drehkolbenverbrennungsmotor
DE539136C (de) Drehkolben-Brennkraftmaschine
DE102021122124B3 (de) Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors
DE1551128A1 (de) Drehkolbenanordnung
DE69284C (de) Kraftmaschine mit kreisendem Kolben und beweglichen Flügeln
AT404159B (de) Rotationskolbenmaschine
DE2416155A1 (de) Verfahren zum betreiben eines verbrennungsmotors sowie nach dem verfahren arbeitender motor
DE2423949A1 (de) Drehschieber-innenbrennkraftmaschine
DE3127848A1 (de) Verbrennungsmotor "rotierende innengehaeuse als kolben"
DE102014009147B3 (de) Drehkolben-Verbrennungs-Motor
DE703980C (de) Drehkolbenbrennkraftmaschine
DE2201427C3 (de) Parallel- und auBenachsige Rotationskolben-Brennkraftmaschine
DE2134565C3 (de) Kreiskolbenartige Umlaufkolbenmaschine
DE2420617C3 (de) Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart
DE1576904C3 (de) Mehrfachanordnung einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine

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

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

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

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: 20210825