WO1979000157A1 - Rotary pistons machine - Google Patents

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WO1979000157A1
WO1979000157A1 PCT/CH1978/000012 CH7800012W WO7900157A1 WO 1979000157 A1 WO1979000157 A1 WO 1979000157A1 CH 7800012 W CH7800012 W CH 7800012W WO 7900157 A1 WO7900157 A1 WO 7900157A1
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WO
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rotary piston
rotary
pistons
machine according
piston machine
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PCT/CH1978/000012
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Inventor
I Simon
Original Assignee
I Simon
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Publication date
Application filed by I Simon filed Critical I Simon
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C19/00—Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
    • F01C19/10—Sealings for working fluids between radially and axially movable parts
    • 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
    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
    • F01C1/07—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them having crankshaft-and-connecting-rod type drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

Definitions

  • the invention relates to a rotary piston machine with a cylinder-like housing and a shaft lying in the cylinder axis.
  • the rotary lobe machine represents a solution to this problem and it is "characterized in that the housing encloses a rotation cavity in which at least two sector-like rotary lobes with angular velocities that change periodically with respect to one another are arranged one after the other, so that between the rotary piston form working spaces, the volume of which changes periodically, that the drive shaft carries an eccentric cam on which is mounted a rotating drive disk provided with internal toothing, the internal toothing of which is connected to a spur gear which is fixedly connected to the housing and coaxial with the drive shaft intervenes that the driving disk carries driving bolts, which are each operatively connected to a rotary piston lever and each rotary piston lever is connected non-rotatably to one of the rotary pistons via a hollow shaft lying coaxially with the drive shaft, and that the rotary pistons move in both radial directions and in both directions Axial directions are provided with seals.
  • FIG. 1 shows a vertical longitudinal section through the rotary piston machine
  • FIG. 2 shows a horizontal section along the line II-II in FIG. 1 through the rotary piston machine, but with a section through the tongues of two rotary pistons,
  • FIG. 3 shows a cross section along the line III-III in FIG. 1, with a view of the drive plate
  • FIG. 4 shows a cross section along the line IV-IV in FIG. 1, with a view of the piston lever
  • FIG. 5 shows a cross section along the line V-V in FIG. 1, with a view of the rotary pistons
  • FIG. 6 shows a view of the rotary piston with the outer hollow shaft, transverse to the axis
  • FIG. 7 shows a floor plan for FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a view of the rotary piston for the central hollow shaft, transverse to the axis
  • FIG. 9 shows a view of the rotary piston for the inner hollow shaft, transverse to the axis
  • FIG. 10 shows the rotary piston of FIG. 9 with cutouts for the sealing elements, seen in the axial direction
  • FIG. 11 the same rotary piston with attached sealing elements, seen in the axial direction
  • FIG. 12 shows a section through the inner seal along the line XII-XII in FIG. 11, on a larger scale
  • FIG. 13 shows a floor plan for FIG. 12,
  • FIG. 14 shows a section through the outer seal along the line XIV-XIV in FIG. 11, on a larger scale
  • FIG. 15 shows a side view of FIG. 14,
  • FIG. 16 shows a top view of the seal of FIG. 14,
  • FIG. 17 a rod seal
  • FIG. 18 shows a cross section through the same
  • Figures 19 to 22 schematically the adjustment of the rotary pistons to each other, or from each other by the drive plate
  • Figures 19a to 22a schematically the four-stroke process of a rotary piston internal combustion engine.
  • the rotary lobe machine shown in FIGS. 1 and 2 has an easily producible, cylinder-like housing 5, 18-21, in whose horizontal axis a drive shaft 1 is mounted.
  • the rotary piston machine is provided as a four-stroke engine and is designed as an internal combustion engine according to FIGS. 19a to 22a.
  • the housing 5, 18-21 delimits a cylindrical rotation space with a jacket part 18, an inner pressure wall 19 and an outer end wall 21.
  • This three sector-like rotary pistons 15, 16, 17 are accommodated one behind the other in their running direction around the drive shaft 1, which have angular speeds that change periodically with respect to one another.
  • the working spaces remaining between the rotary pistons 15, 16, 17 (FIGS. 19-22) are enlarged and reduced as a result of the periodically changing angular velocities, corresponding to the working volume of known piston engines.
  • the drive shaft 1 carries an eccentric cam la, on which a radial ball bearing 2 is inserted.
  • the outer ring of the same sits in a recess of a driving disk 3, which is provided with an internal toothing 3a on its flange. This engages in the toothing 4a of a pinion 4, which is screwed coaxially to the drive shaft 1 on the gear-side end wall 5 (FIG. 1).
  • the center of the driving disk 3 is the center of the eccentric cam la, which is why the axis of the driving disk 3 rotates about the housing axis and the driving disk 3 rotates in the direction of rotation of the drive shaft 1 (FIG. 3).
  • three driving pins 8, 11, 14 are rotatably mounted parallel to the housing axis.
  • the driving pins 8, 11, 14 have projecting heads, each of which is provided with two parallel sliding surfaces. These heads each engage in a slot of a rotary piston lever 7, 10, 13, which levers are each secured to one of the hollow shafts 6, 9, 12 lying coaxially to the working shaft 1 by means of spline hubs (FIGS. 1 and 4).
  • Each of these three hollow shafts 6, 9, 12 is non-rotatably connected at the opposite end to one of the three rotary pistons 15, 16, 17.
  • These three rotary pistons 15, 16, 17 have hubs with the same outside diameter (FIGS. 6, 8, 9).
  • the hub is formed by the hollow shaft 12, which projects into the rotary piston 17 by a third of the piston width.
  • the rotary piston 16 is formed with a spline hub 22 which lies in the center of the piston and occupies the second third of the piston width.
  • the rotary piston 15 has a spline hub 23, the projecting part of which is mounted in the outer end wall 21 (FIG. 1), while the remaining part projects up to one third of the piston width into the rotary piston 15.
  • the hollow shafts 6, 9 are with the. Wedge hubs 23, 22 connected in a rotationally fixed manner.
  • OP Provide piston 15, 16, 17 against its hub 23, '22, 12 with a recess 24 and radially above the hub with a tongue 25 (FIGS. 10, 11).
  • the recess 24 is designed to receive a radially inwardly directed seal, while the tongue 25 and the outer jacket of the rotary pistons are provided for receiving an outwardly acting seal.
  • the inward seal ( Figures 11, 12 and 13) has two interdigitated angles 26.
  • the side flanges 27 of the same are held in the radial direction in a form-fitting manner in lateral recesses 29 (FIGS. 9, 10) of the rotary pistons and are pressed against the housing walls 19 and 21 by curved leaf springs 30.
  • the radially inner flanges 28 are comb-shaped and adapted to the curvature of the tongue 25, so that there is a small play between the flanges 28 and the tongue 25, which is sealed by the seal provided on the tongue 25 and acting radially outwards .
  • a groove 31 is provided on the rotary line of the rotary piston and a recess 32 is provided on both sides of the rotary piston (FIGS. 9 and 10).
  • a two-part sealing rod 33, 34 is slidably guided in the groove 31 (FIG. 16).
  • Half of the two rod parts are offset, so that they have a common displacement surface lying in the radial direction and the cross sections of the offset parts together correspond to the cross section of the outer rod ends.
  • the rod parts 33, 34 have a bore 35 in their longitudinal direction, in which a helical compression spring 36 is accommodated, which is prevented from falling out by a pin 37.
  • the helical spring 36 presses the two rod ends against the housing walls 19 and 21, respectively.
  • the two-part sealing rod 33, 34 is pressed against the housing jacket 18 by a curved leaf spring 38.
  • OMPI One seal 39 which corresponds to the shape of a circular displacement surface, is pushed in and is pressed against the housing walls 19 or 21 by a curved leaf spring 40 of the same shape. Both seals 39 are provided with a groove 41 for receiving the two-part sealing rod 33, 34 (FIG. 15).
  • the seal attached to the outer jacket of the rotary piston corresponds in principle to the seal provided on tongue 25 (FIG. 11).
  • These two seals are connected to one another by two rod seals 43 located on the side of the rotary piston and guided in grooves 42, the rod seals 43 projecting into recesses 44 in the seals 39 (FIG. 15).
  • the seal attached to the outer jacket of the rotary piston is connected by two rod seals 46 located laterally on the rotary piston and guided in grooves 45 (FIGS. 9, 10 and 11).
  • the rod seals 43, 46 are pressed against the housing walls 19 and 21 by leaf springs 47 bent in a zigzag manner (FIGS. 17 and 18).
  • FIGS. 19-22 The mode of operation of the rotary piston movements is shown schematically in FIGS. 19-22.
  • the eccentric axis E is at the top.
  • the internal toothing 3a of the driving disk 3 therefore engages below in the toothing 4a of the fixed pinion 4.
  • the driving pins 8, 11, 14 are at the same distance from the eccentric axis and lie at the same angle about the axis E, the rotary pistons are bel 7, 10, 13 directed radially to the housing axis A.
  • the driving pins 8, 11, 14 in FIGS. 19-22 are, however, shown rotated by 60 degrees compared to FIGS. 1-4.
  • the number of teeth between the fixed pinion toothing 4a relates to the number of teeth of the toothing 3a of the driving disk 3 as two to three.
  • the working space between pistons 15 and 16 has assumed its smallest volume, while the working space between pistons 16 and 17 reduced again. According to FIG. 22, the working space between the pistons 17 and 15 has taken up its largest volume.
  • each of the three working spaces suffers every four cycles with three full revolutions of the drive shaft 1: intake - compression - expansion - ejection.
  • the ignition takes place after the compression (FIG. 21a).
  • indentations 49 are provided on the rotary pistons 15, 16, 17 (FIG. 7).
  • the four-stroke rotary engine is designed as a suction or pressure pump, as a compressor or as a steam engine, there are two inlet ports and two outlet ports.
  • the rotary lobe machine described can be designed with two, three, four or six rotary lobes.

Landscapes

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Description

Drehkolbenmaschine
Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine, mit einem zylinderartigen Gehäuse und einer in der Zylinderachse liegenden Welle.
Bei den bekannten Drehkolbenmaschinen, z.B. CH-PS 338'326, 369'623, US-PS 3.108.578, 3.246.835, 3.288.121, GB-PS 961.872 und 1.000.418, haben die Arbeitsräume eine sichel- artige Form und die Kolben führen teilweise abrollende
Bewegungen aus, was die Abdichtung sehr erschwert und fast unüberwindliche Probleme stellt.
Es stellte sich daher das Problem, eine Drehkolbenmaschine mit Arbeitsräumen zu schaffen, die ein relativ günstiges Verhältnis zwischen Volumen und Oberfläche aufweisen und gut abgedichtet sind.
Die Drehkolbenmaschine gemäss der Erfindung stellt eine Lösung dieses Problems dar und sie"ist dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Gehäuse einen Rotationshohlraum um- schliesst, in dem mindestens zwei sektorartige Drehkolben mit zueinander periodisch ändernden Winkelgeschwindigkei¬ ten nacheinander angeordnet sind, so dass sich zwischen den Drehkolben Arbeitsräume bilden, deren Volumen sich pe¬ riodisch ändern, dass die Antriebswelle einen Exzenternok¬ ken trägt, auf dem eine rotierende, mit Innenverzahnung versehene Mitnehmerscheibe gelagert ist, welche mit ihrer Innenverzahnung in ein mit dem Gehäuse fest verbundenes, zur Antriebswelle koaxiales Stirnrad eingreift, dass die Mitnehmerscheibe Mitnehmerbolzen trägt, die mit je einem Drehkolbenhebel in Wirkverbindung stehen und jeder Dreh¬ kolbenhebel über eine koaxial zur Antriebswelle liegende Hohlwelle mit einem der Drehkolben drehfest verbunden ist, und dass die Drehkolben nach beiden radialen Richtungen sowie nach beiden Achsrichtungen mit Dichtungen versehen sind.
OMP1 A < >» WW11PPOO _,&>> In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfin¬ dungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 einen Vertikallängsschnitt durch die Drehkol¬ benmaschine',
Figur 2 einen Horizontalschnitt nach der Linie II-II in Figur 1 durch die Drehkolbenmaschine, jedoch mit einem Schnitt durch die Zungen zweier Drehkolben,
Figur 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Figur 1, mit Sicht auf die Mitnehmerscheibe,
Figur 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fi¬ gur 1, mit Sicht auf die Kolbenhebel,
Figur 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V in Figur 1, mit Ansicht der Drehkolben,
Figur 6 eine Ansicht des Drehkolbens mit der äussern Hohlwelle, quer zur Achse,
Figur 7 einen Grundriss zu Figur 6,
Figur 8 eine Ansicht des Drehkolbens für die mittlere Hohlwelle, quer zur Achse,
Figur 9 eine Ansicht des Drehkolbens für die innere Hohlwelle, quer zur Achse,
Figur 10 den Drehkolben der Figur 9 mit Aussparungen für die Dichtungselemente, in der Achsrichtung gese¬ hen,
Figur 11 denselben Drehkolben mit angebrachten Dich- tungselementen, in der Achsrichtung gesehen,
Figur 12 einen Schnitt durch die Innendichtung nach der Linie XII-XII in Figur 11, in grösserem Massstab,
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OMP WIP Figur 13 einen Grundriss zu Figur 12,
Figur 14 einen Schnitt durch die Aussendichtung nach der Linie XIV-XIV in Figur 11, in grösserem Massstab,
Figur 15 einen Seitenriss zu Figur 14,
Figur 16 eine Draufsicht auf die Dichtung der Figur 14,
Figur 17, eine Stabdichtung,
Figur 18 einen Querschnitt durch dieselbe,
Figuren 19 bis 22 schematisch die Verstellung der Drehkolben zueinander, bzw. voneinander durch die Mitnehmerscheibe, und
Figuren 19a bis 22a schematisch das Viertaktverfahren eines Drehkolbenverbrennungsmotors.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Drehkolbenmaschine weist ein leicht herstellbares, zylinderartiges Gehäuse 5, 18-21 auf, in dessen horizontal liegender Achse eine An- triebswelle 1 montiert ist. Die Drehkolbenmaschine ist als Viertaktmaschine vorgesehen und nach Figuren 19a bis 22a als Verbrennungsmotor ausgebildet. Das Gehäuse 5, 18-21 be¬ grenzt mit einem Mantelteil 18, einer innern Druckwand 19 und einer Aussenstirnwand 21 einen zylindrischen Rota- tionsraum. In diesem sind drei sektorartige Drehkolben 15, 16, 17 in ihrer Laufrichtung um die Antriebswelle 1 hin¬ tereinander untergebracht, die zueinander periodisch än¬ dernde Winkelgeschwindigkeiten aufweisen. Die zwischen den Drehkolben 15, 16, 17 verbleibenden Arbeitsräume (Figuren 19-22) werden infolge der periodisch ändernden Winkelge¬ schwindigkeiten vergrössert und verkleinert, entsprechend dem Arbeitsvolumen bekannter Kolbenmotoren.
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OMPI Die Antriebswelle 1 trägt einen Exzenternocken la, auf den ein Radialkugellager 2 gesteckt ist. Der Aussenring des¬ selben sitzt in einer Ausdrehung einer Mitnehmerscheibe 3, die an ihrem Flansch mit einer Innenverzahnung 3a versehen ist. Diese greift in die Verzahnung 4a eines Ritzels 4, das koaxial zur Antriebswelle 1 an der getriebeseitigen Stirnwand 5 festgeschraubt ist (Figur 1) . Das Zentrum der Mitnehmerscheibe 3 ist das Zentrum des Exzenternockens la, weshalb sich die Achse der Mitnehmerscheibe 3 um die Ge- häuseachse dreht und die Mitnehmerscheibe 3 sich dabei in der Drehrichtung der Antriebswelle 1 dreht (Figur 3) . In der Mitnehmerscheibe 3 sind drei Mitnehmerbolzen 8, 11, 14 parallel zur Gehäuseachse drehbar gelagert. Diese sind gleichmässig auf die Mitnehmerscheibe 3 verteilt, so dass sie mit dem Zentrum derselben gleiche Radien bilden und gleiche Winkel (120 Grad) einschliessen. Die Mitnehmerbol¬ zen 8, 11, 14 weisen vorstehende Köpfe auf, die mit je zwei parallelen Gleitflächen versehen sind. Diese Köpfe greifen je in einen Schlitz eines Drehkolbenhebels 7, 10, 13, welche Hebel je auf einer der koaxial zur Arbeitswelle 1 liegenden Hohlwellen 6, 9, 12 durch Keilnaben befestigt sind (Figuren 1 und 4). Jede dieser drei Hohlwellen 6, 9, 12 ist am entgegengesetzten Ende mit einem der drei Dreh¬ kolben 15, 16, 17 drehfest verbunden. Diese drei Drehkol- ben 15, 16, 17 weisen Naben mit gleichem Aussendurchmesser auf (Figuren 6, 8, 9) . Beim Drehkolben 17 ist die Nabe durch die Hohlwelle 12 gebildet, welche um ein Drittel der Kolbenbreite in den Drehkolben 17 hineinragt. Der Dreh¬ kolben 16 ist mit einer Keilnabe 22 ausgebildet, die in der Kolbenmitte liegt und das zweite Drittel der Kolben¬ breite beansprucht. Der Drehkolben 15 weist eine Keilnabe 23 auf, deren vorstehender Teil in der Aussenstirnwand 21 (Figur 1) gelagert ist, während der übrige Teil bis zu einem Drittel der Kolbenbreite in den Drehkolben 15 hinein- ragt. Die Hohlwellen 6, 9 sind mit den. Keilnaben 23, 22 drehfest verbunden.
Zur Ermöglichung einer wirksamen Abdichtung ist jeder der
O P Kolben 15, 16, 17 gegen seine Nabe 23, '22, 12 mit einer Aussparung 24 und radial über der Nabe mit einer Zunge 25 versehen (Figuren 10, 11) . Die Aussparung 24 ist zur Auf¬ nahme einer radial nach innen gerichteten Dichtung ausge- bildet, während die Zunge 25 sowie der Aussenmantel der Drehkolben zur Aufnahme einer nach aussen wirkenden Dich¬ tung vorgesehen ist. Die nach innen gerichtete Dichtung (Figuren 11, 12 und 13) weist zwei kammartig ineinander greifende Winkel 26 auf. Die Seitenflanschen 27 derselben sind in radialer Richtung formschlüssig in seitlichen Aus- nehmungen 29 (Figuren 9, 10) der Drehkolben gehalten und werden durch gebogene Blattfedern 30 an die Gehäusewände 19 und 21 gedrückt. Die radial innen liegenden Flansche 28 sind kammartig ausgebildet und der Rundung der Zunge 25 angepasst, so dass ein kleines Spiel zwischen den Flan¬ schen 28 und der Zunge 25 besteht, das durch die an der Zunge 25 vorgesehene, radial nach aussen wirksame Dichtung abgedichtet wird.
Für die Aufnahme der am Aussenmantel des Drehkolbens ange¬ brachten Dichtung (Figuren 14, 15 und 16) ist an der Man¬ tellinie des Drehkolbens eine Nut 31 und beidseitig des Drehkolbens je eine Aussparung 32 vorgesehen (Figuren 9 und 10) . In der Nut 31 ist ein zweiteiliger Dichtungsstab 33, 34 verschiebbar geführt (Figur 16) . Beide Stabteile sind zur Hälfte abgesetzt, so dass sie eine in radialer Richtung liegende, gemeinsame Verschiebungsfläche aufwei¬ sen und die Querschnitte der abgesetzten Teile zusammen dem Querschnitt der äussern Stabenden entspricht. Die Stabteile 33, 34 weisen in ihrer Längsrichtung eine Boh¬ rung 35 auf, in welcher eine Schraubendruckfeder 36 unter¬ gebracht ist, die durch einen Zapfen 37 am Herausfallen gehindert ist. Die Schraubenfeder 36 drückt die beiden Stabenden an die Gehäusewände 19, bzw. 21. Zudem wird der zweiteilige Dichtungsstab 33, 34 durch eine gebogene Blattfeder 38 an den Gehäusemantel 18 gedrückt.
In den seitlichen Aussparungen 32 (Figuren 9 und 10) ist
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OMPI je eine, der Form einer Kreisverschiebungsfläche entspre¬ chende Dichtung 39 eingeschoben, die durch eine formglei¬ che, gebogene Blattfeder 40 an die Gehäusewände 19, bzw. 21 gedrückt wird. Beide Dichtungen 39 sind mit einer Nut 41 zur Aufnahme des zweiteiligen Dichtungsstabes 33, 34 versehen (Figur 15) . Die am Aussenmantel des Drehkolbens angebrachte Dichtung entspricht im Prinzip der an der Zun¬ ge 25 vorgesehenen Dichtung (Figur 11) . Diese beiden Dich¬ tungen sind durch zwei seitlich am Drehkolben liegende, in Nuten 42 geführte Stabdichtungen 43 miteinander verbunden, wobei die Stabdichtungen 43 in Aussparungen 44 der Dich¬ tungen 39 ragen (Figur 15) . In entsprechender Weise ist die am Aussenmantel des Drehkolbens angebrachte Dichtung durch zwei seitlich am Drehkolben liegende, in Nuten 45 geführten Stabdichtungen 46 verbunden (Figuren 9, 10 und 11) . Die Stabdichtungen 43, 46 werden durch zickzackartig gebogene Blattfedern 47 an die Gehäusewände 19 und 21 ge¬ drückt (Figuren 17 und 18) .
Die Funktionsweise der Drehkolbenbewegungen ist in den Fi¬ guren 19-22 schematisch dargestellt. In Figur 19 liegt die Exzenterachse E oben. Die Innenverzahnung 3a der Mitneh¬ merscheibe 3 greift daher unten in die Verzahnung 4a des festen Ritzels 4. Während die Mitnehmerbolzen 8, 11, 14 den gleichen Abstand zur Exzenterachse haben und in glei¬ chen Winkeln um die Achse E liegen, sind die Drehkolbenhe¬ bel 7, 10, 13 radial zur Gehäuseachse A gerichtet. Die Mitnehmerbolzen 8, 11, 14 in den Figuren 19-22 sind je¬ doch, verglichen mit den Figuren 1-4, um 60 Grad verdreht eingezeichnet. Die Mitnehmerscheibe 3 drückt in Figur 19 mit ihren Bolzen 8, 14 die Drehkolbenhebel 7, 13 nach oben, so dass die Drehkolben 15 und 17 oben relativ gegen¬ einander bewegt werden, wobei der zwischen diesen beiden Drehkolben liegende Arbeitsraum auf sein Minimum zusammen- gedrückt wird. Dieser ist nach Figur 19 am Anfang des An- saugens. Der folgende Arbeitsraum zwischen den Drehkolben 15 und 16 wird zusammengedrückt, während der dritte Ar- beitsraum zwischen den Drehkolben 16 und 17 expandiert. Nach Figur 20 hat sich die Antriebswelle 1 mit dem Exzen¬ ter E um 90 Grad gegenüber Figur 19 gedreht. Der Arbeits¬ raum zwischen den Kolben 15 und 17 hat sich vergrössert und derjenige zwischen den Kolben 15 und 16 verkleinert, während der Arbeitsraum zwischen den Kolben 16 und 17 sein maximales Volumen erreicht hat.
Die Zähnezahl zwischen der feststehenden Ritzelverzahnung 4a verhält sich zur Zähnezahl der Verzahnung 3a der Mit- nehmerscheibe 3 wie zwei zu drei. Bei einer 90 Grad-Dre¬ hung der Welle 1 mit dem Exzenter E wälzt sich die Mitneh¬ merscheibe 3 um 2/3x90 = 60 Grad am feststehenden Ritzel 4 ab, so dass sich die Mitnehmerscheibe 3 mit den Drehkolben und den Arbeitsräumen um ca. 90-60 = 30 Grad vorwärts dreht. Bei einer Drehung der Welle 1 um 180 Grad drehen sich daher die Arbeitsräume um 180-120 = 60 Grad entspre¬ chend Figur 21. Der Arbeitsraum zwischen den Kolben 15 und 16 hat sein kleinstes Volumen angenommen, während sich der Arbeitsraum zwischen den Kolben 16 und 17 wieder verklei- nert hat. Nach Figur 22 hat der Arbeitsraum zwischen den Kolben 17 und 15 sein grösstes Volumen eingenommen.
Bei einer ganzen Umdrehung der Antriebswelle 1 ergibt sich wieder eine Kolbenstellung nach Figur 19, jedoch mit dem Unterschied, dass der Arbeitsraum zwischen den Kolben 16 und 17 ein minimales Volumen einnimmt. Jeder der drei Ar¬ beitsräume hat sich dann um 120 Grad gedreht. Bei drei vollen Umdrehungen der Antriebswelle 1 dreht sich jeder der Arbeitsräume um 360 Grad.
Bei der Ausbildung der Dreikolbenmaschine als Viertaktver¬ brennungsmotor nach den Figuren 19a bis 22 a erleidet je¬ der der drei Arbeitsräume bei drei vollen Umdrehungen der Antriebswelle 1 alle vier Takte: Ansaugen - Kompression - Expansion - Ausstossen. Die Zündung erfolgt nach der Kom¬ pression (Figur 21a) .
Die Drehwirkung der Kolben 15, 16, 17 auf die Antriebswel- le 1 bei der Expansion ist aus dem Kräfteplan bei Figur 22 ersichtlich. Die Kraft Fl des Drehkolbens 16 ergibt mit der Kraft F2 des Drehkolbens 15 die Resultierende R auf den Exzenter E, wobei ein Drehmoment im Uhrzeigersinn er- zeugt wird.
Damit der Ansaugstutzen 47 nicht zu nahe an den Austritt¬ stutzen 48 gesetzt werden muss (Figur 19a) sind Einbuch¬ tungen 49 an den Drehkolben 15, 16, 17 vorgesehen (Figur 7) .
Wird die Viertaktdrehkolbenmaschine als Saug- oder Druck¬ pumpe, als Kompressor oder als Dampfmaschine ausgebildet, so ergeben sich zwei Einlaufstutzen und zwei Austrittstut- zen.
Die beschriebene Drehkolbenmaschine kann mit zwei, drei, vier oder sechs Drehkolben ausgebildet sein.
OMPI

Claims

Patentansprüche:
1. Drehkolbenmaschine, mit einem zylinderartigen Gehäuse und einer in der Zylinderachse liegenden Antriebswel- le, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5, 18- 21) einen Rotationshohlraum umschliesst, in dem min¬ destens zwei sektorartige Drehkolben (15, 16, 17) mit zueinander periodisch ändernden Winkelgeschwindigkei¬ ten nacheinander angeordnet sind, so dass sich zwi- sehen den Drehkolben Arbeitsräume bilden, deren Volu¬ men sich periodisch ändern, dass die Antriebswelle (1) einen Exzenternocken (la) trägt, auf dem eine ro¬ tierende, mit Innenverzahnung (3a) versehene Mitneh¬ merscheibe (3) gelagert ist, welche mit ihrer Innen- Verzahnung (3a) in ein mit dem Gehäuse (5, 18-21) fest verbundenes, zur Antriebswelle (1) koaxiales Stirnrad (4) eingreift, dass die Mitnehmerscheibe (3) Mi nehmerbolzen (8, 11, 14) trägt, die mit je einem Drehkolbenhebel (7, 10, 13) in Wirkverbindung stehen und jeder Drehkolbenhebel (7, 10, 13) über eine ko¬ axial zur Antriebswelle (1) liegende Hohlwelle (6, 9, 12) mit einem der Drehkolben (15, 16, 17) drehfest verbunden ist, und dass die Drehkolben (15, 16, 17) ■ nach beiden radialen Richtungen sowie nach beiden Achsrichtungen mit Dichtungen versehen sind.
2. Drehkolbenmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass sie als Viertaktmaschine mit einem Zahnverhältnis zwei zu drei der Aussenverzahnung (4a) des feststehenden Ritzels (4) zur Innenverzahnung (3a) der sich am Ritzel (4) abwälzenden Mitnehmer¬ scheibe (3) ausgebildet ist.
3. Drehkolbenmaschine nach Patentanspruch 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Mitnehmerbolzen (8, 11, 14) an der Mitnehmerscheibe (3) mit dem Zentrum derselben bei gleichen Radien gleiche Zentriwinkel von 120 Grad einschliessen.
-BUREAlT
OMPI
4. Drehkolbenmaschine nach Patentanspruch 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Mitnehmerbolzen (8, 11, 14) in der Mitnehmerscheibe (3) drehbar gelagert sind und mit ihrem Kopf in einem Längsschlitz der Drehkolben- hebel (7, 10, 13) gleitend stecken.
5. Drehkolbenmaschine nach Patentanspruch 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Drehkolbenhebel (7, 10, 13) über die Hohlwellen (6, 9, 12) durch Keilnabenverbin- düngen mit den Drehkolben (15, 16, 17) drehfest ver¬ bunden sind.
6. Drehkolbenmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass jeder der Drehkolben (15, 16, 17) über seiner Nabe (23, 22, 12) eine Aussparung (24) zur Aufnahme einer Zunge (25) des benachbarten Dreh¬ kolbens und auf der Gegenseite die Zunge (25) auf¬ weist.
7. Drehkolbenmaschine nach Patentanspruch 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass an der Aussparung (24) eine radial nach innen gerichtete Dichtung, an der Zunge (25) so¬ wie am Aussenmantel jedes Drehkolbens (15, 16, 17) je eine nach aussen wirkende Dichtung vorgesehen ist, und dass die am Aussenmantel angebrachte Dichtung durch seitlich wirkende Dichtungen mit der an der Aussparung (24) sowie an der Zunge (25) liegenden Dichtung verbunden ist.
8. Drehkolbenmaschine nach Patentanspruch 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die an der Aussparung (24) nach innen gerichtete Dichtung zwei Dichtungswinkel (26) aufweist, die mit radial einwärts liegenden, kammar¬ tig ineinander greifenden Flanschen (28) und mit beidseitig am Drehkolben (15, 16, 17) in Ausnehmungen
(29) radial gehaltenen, durch gebogene Blattfedern
(30) seitlich nach aussen gedrückten Flanschen (27) versehen sind.
A. W1PO
9. Drehkolbenmaschine nach Patentanspruch 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die radial nach aussen wirkenden Dichtungen am Aussenmantel des Drehkolbens (15, 16, 17) sowie an der Zunge (25) derselben mit je einem zweiteiligen Dichtungsstab (33, 34) versehen sind, dessen beide Teile an den einander zugekehrten Längs¬ seiten derart abgesetzt sind, dass sie eine gemein¬ same Verschiebungsfläche aufweisen, und dass die bei¬ den Stabteile (33, 34) unter dem seitlich nach aussen wirkenden Druck einer Schraubenfeder (36) wirkenden gebogenen Blattfeder (38) stehen.
10. Drehkolbenmaschine nach Patentanspruch -7, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass beidseitig des Drehkolbens (15, 16, 17) bei den Dichtungsstäben (33, 34) je eine, durch eine gebogene Blattfeder (40) nach aussen ge¬ drückte Dichtung (39) vorgesehen ist, die eine Nut (41) zur Aufnahme der Stabteile (33, 34) sowie Aus-, sparungen (44) zur Aufnahme von seitlichen, unter dem Druck einer zickzackförmigen Blattfeder (47) stehen¬ den Stabdichtungen (43, 46) aufweist.
11. Drehkolbenmaschine nach Patentanspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass sie als Verbrennungsmotor, als Saug- oder Druckpumpe, als Kompressor oder als Dampf¬ maschine ausgebildet ist.
12. Drehkolbenmaschine nach Patentanspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass sie zwei, drei, vier oder sechs Drehkolben aufweist. GEÄNDERTE ANSPRÜCHE (beim Internationalen Büro am 7. Februar 1979 (07.02.79) eingegangen)
1. Drehkolbenmaschine, mit einem zylinderartigen Ge¬ häuse und einer in der Zylinderachse liegenden Antriebs- welle, wobei das Gehäuse einen Rotationshohlraum um- schliesst, in dem mindestens zwei sektorartige Drehkolben mit zueinander periodisch ändernden Winkelgeschwindigkei¬ ten nacheinander angeordnet sind, so dass sich zwischen den Drehkolben Arbeitsräume bilden, deren Volumen sich pe- riodisch ändern, wobei die Antriebswelle einen Exzenter¬ nocken trägt, auf dem eine rotierende, mit Innenverzahnung versehene Mitnehmerscheibe gelagert ist, welche mit ihrer Innenverzahnung in ein mit dem Gehäuse fest verbundenes, zur Antriebswelle koaxiales Stirnrad eingreift, wobei die Mitnehmerscheibe Mitnehmerbolzen trägt, die mit je einem Drehkolbenhebel in Wirkverbindung stehen und jeder Dreh¬ kolbenhebel über eine koaxial zur Antriebswelle liegende Hohlwelle mit einem der Drehkolben drehfest verbunden ist, und wobei die Drehkolben mit Dichtungen versehen sind, da- durch gekennzeichnet, dass die radial nach aussen wirken¬ den Dichtungen am Aussenmantel des' Drehkolbens (15, 16, 17) sowie an der Zunge (25) desselben mit je einem zwei¬ teiligen Dichtungsstab (33, 34) versehen sind, dessen bei¬ de Teile an den einander zugekehrten Längsseiten derart abgesetzt sind, dass sie eine gemeinsame Verschiebungsflä¬ che aufweisen, und dass die beiden Stabteile (33, 34) un¬ ter einem in axialer Richtung wirkenden Druck einer Schraubenfeder (36) und einer radial wirkenden gebogenen Blattfeder (38) stehen. 2. Drehkolbenmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkolbenhebel (7, 10, 13) über die Hohlwellen (6, 9, 12) durch Keilnabenverbindungen mit den Drehkolben (15, 16, 17) drehfest verbunden sind.
O P
INARTIKEL19GENANNTEERKLÄRUNG
In Beantwortung des Internationalen Recherchenberichts vom 8. Dezember 1978 sende ich Ihnen neugefasste, gegenüber den Ent¬ gegenhaltungen abgegrenzte und die Erfindung präzisierende An¬ sprüche 1 und 2 mit der Bitte, diese der weiteren Prüfung zugrunde¬ zulegen.
Wegen Mangel an Neuheit wurden die alten Ansprüche 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11 und 12 weggelassen.
OMPI _fr W1PO Λ>,
PCT/CH1978/000012 1977-09-23 1978-08-09 Rotary pistons machine WO1979000157A1 (en)

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